Переходная э.д.с. и реактивность синхронной машины

Рассмотрим баланс магнитных потоков в продольной оси ротора синхронной машины в установившемся симметричном режиме ее работы с отстающим по фазе током (рис.3.20).

а- холостой ход; б – исходный установившийся режим нагрузки; в – момент внезапного нарушения режима

При отсутствии насыщения машины каждый из ее магнитных потоков и их отдельные составляющие можно рассматривать независимо друг от друга.

Рассмотрим баланс магнитных потоков в синхронной машине по продольной оси при разных режимах:

а) при холостом ходе полный магнитный поток обмотки возбуждения состоит из потока рассеяния и полезного потока , достигающего обмотки статора (рис.3.20., );

б) при нагруженной машине в установившемся режиме полезный поток является уже геометрической разностью продольного потока в воздушном зазоре и встречно ему направленного потока реакции статора . Результирующий магнитный поток , сцепленный с обмоткой возбуждения равен сумме и (рис.3.20, );

в) при внезапном набросе нагрузки во внешней сети ток статора увеличится и, как следствие, увеличится поток продольной реакции статора на . В соответствии с правилом Ленца приращение потока вызовет ответную реакцию обмотки возбуждения . Исходя из принципа неизменности потокосцепления машины в начальный момент переходного процесса, приращения потокосцеплений и должны компенсировать друг друга, то есть

, (3.47)

или в относительных единицах

. (3.48)

Из (3.48) следует, что приращения токов статора и ротора связаны между собой простым соотношением и различие их обусловлено только реактивностью рассеяния обмотки возбуждения .

В ненасыщенной машине поток составляет некоторую постоянную долю , которая определяется коэффициентом рассеяния обмотки возбуждения

. (3.49)

С увеличением от до пропорционально ему увеличивается поток рассеяния от до , что приводит к уменьшению потока до .Однако результирующий поток , сцепленный с обмоткой возбуждения, сохраняет свое предшествующее значение (рис.3.20, ).

Для нахождения э.д.с. статора синхронной машины в начальный момент нарушения режима воспользуемся неизменностью потока , сцепленного с обмоткой возбуждения.

Зная коэффициент рассеяния обмотки возбуждения , определим ту часть магнитного потока , которая связана со статором, то есть

. (3.50)

При этом можно утверждать, что потокосцепление (соответствующее магнитному потоку ) и соответствующая ему э.д.с. в обмотке статора сохраняют в начальный момент переходного процесса свои предшествующие значения.

Раскроем выражение (3.50), опуская индекс ():

= =

. (3.51)

Сопоставляя выражения (3.46) и (3.51) и учитывая, что потокосцеплению соответствует наводимая в обмотке статора э.д.с. и все величины выражены в относительных единицах, можно записать:

. (3.52)

Э.д.с. называют поперечной переходной э.д.с., а реактивность -продольной переходной реактивностью, величина которой указывается заводом-изготовителем.

Оставаясь неизменной в начальный момент внезапного нарушения режима, переходная э.д.с. позволяет связать параметры предшествующего режима с параметрами нового режима (наступившего от внезапного изменения).

В этом и состоит практическая ценность . С этой точки зрения термин ”переходная” нужно понимать так, что эта э.д.с. вместе с позволяет оценить количественно внезапный переход от одного режима к другому. Следует отметить, что э.д.с. нельзя измерить (ибо ее значение определяется по параметрам предшествующего режима). Поэтому эту э.д.с. нередко называют расчетной или условной.