Nieliniowe charakterystyki uzwojeń maszyny synchronicznej z wydatnobiegunowym wirnikiem

摘要

In the first part of the paper the relations between linked fluxes and currents of windings accounting for nonlinearity of magnetic circuit has been presented. They arise from the multivariable co energy function of magnetic field. The main component of the function depends on the total MMF and on the geometry of air-gap. If the leakage fluxes are treated separately and high harmonics of MMF are neglected, the main co energy is a function of magnetizing current and of the angle between MMF axis and d-axis of the rotor. The main linked fluxes of stator and rotor windings have been written in the natural co-ordinate and they contain the function modeled magnetic circuit. The second part of the paper presents a method of calculating of nonlinear characteristics. The method is based on the results of magnetic field solutions. The obtained functions approximating nonlinear characteristics are presented for the salient-pole synchronous machine 7.5 kW. Presented equations and approximating functions can be used in the circuit model of the machine designed to investigations of dynamic and steady states.%W pierwszej części pracy zostały określone związki strumieniowo-prądowe dla uzwojeń maszyny synchronicznej wydatnobiegunowej o nieliniowym obwodzie magnetycznym. Wynikają one z pierwotnej funkcji koenergii pola magnetycznego, której główny składnik jest funkcją przepływu wypadkowego i ukształtowania obwodu magnetycznego. Przy oddzielnym traktowaniu strumieni rozproszenia i założeniu jednoharmonicznego rozkładu przepływu wypadkowego funkcja ta może być aproksymowana pojedynczym szeregiem Fourier''a względem kąta pomiędzy osią przepływu, a osią podłużną wirnika. Główne strumienie skojarzone uzwojeń stojana i wirnika z uwzględnieniem klatki są zapisane we współrzędnych naturalnych i zawierają funkcje modelujące obwód magnetyczny w osi równoległej i osi prostopadłej do osi przepływu. W drugiej części pracy zaprezentowano sposób wyznaczania funkcji modelujących obwód magnetyczny na podstawie obliczeń wielkości całkowych pola. Przykładowe wyniki są podane dla maszyny czterobiegunowej o mocy kilku kilowatów. Przedstawiony model maszyny synchronicznej może być wykorzystany do dokładniejszego modelowania stanów dynamicznych i ustalonych maszyny z uwzględnieniem wpływu nieliniowości obwodu magnetycznego.