RESEARCH OF THE FIELD IN A SYNCHRONOUS MACHINE WITH ELECTROMAGNETIC EXCITATION IN THE REGION OF SELF-OSCILLATIONS

Abstract

известно, что при увеличении интенсивности магнитного поля в воздушном зазоре синхронная машина с электромагнитным возбуждением может войти в режим автоколебаний разной степени интенсивности. Исследованию автоколебаний было посвящено большое количество работ, однако магнитное поле в этой области исследовано не было. За исходное направление исследования принято разделение областей работы синхронной машины на области устойчивой работы, области автоколебаний и сползания, когда синхронная машина переходит в асинхронный режим. Кроме конструкции машины, области устойчивости зависят от параметров как самой машины, так и режима. Наиболее влиятельными параметрами являются: активное сопротивление обмотки статора и ток в обмотке возбуждения. Ток в обмотке возбуждения определяет индукцию и напряженность магнитного поля, что, в свою очередь, влияет на электромагнитный момент вращения и способность машины работать устойчиво. Однако у синхронной машины с электромагнитным возбуждением есть особенность в работе: при увеличении тока в обмотке возбуждения сверх некоторого предела в ней начинают развиваться самопроизвольные автоколебания. Их амплитуда может увеличиваться до тех пор, пока синхронная машина либо будет продолжать работать с колебаниями определенной амплитуды и частоты, либо выпадет из синхронизма. Для исследования электромагнитного поля в режиме автоколебания наиболее подходит численный метод конечных элементов. С его помощью легко рассчитать амплитуду и частоту автоколебаний, а также электромагнитный момент в рассматриваемом режиме. Кроме того, становится известным уровень насыщения магнитной цепи машины в любой расчетной области. Метод конечных элементов позволяет сделать это наглядно, быстро и достаточно точно it is known that with an increase in the intensity of the magnetic field in the air gap, a synchronous machine with electromagnetic excitation can enter a mode of self-oscillations of varying degrees of intensity. Many works have been devoted to the study of self-oscillations, but the magnetic field in this area has not been studied. The initial direction of research is the division of areas of operation of a synchronous machine into areas of stable operation, areas of self-oscillation and creep when the synchronous machine goes into asynchronous mode. In addition to the design of the machine, the stability areas depend on the parameters of both the machine itself and the mode. The most influential parameters are: the active resistance of the stator winding and the current in the field winding. The current in the field winding determines the induction and strength of the magnetic field, which in turn affects the electromagnetic torque and the ability of the machine to operate stably. However, a synchronous machine with electromagnetic excitation has a peculiarity in its operation: when the current in the excitation winding increases beyond a certain limit, spontaneous self-oscillations begin to develop in it. Their amplitude can increase until the synchronous machine either continues to operate with oscillations of a certain amplitude and frequency, or falls out of synchronism. To study the electromagnetic field in the self-oscillation mode, the numerical finite element method is most suitable. With its help, it is easy to calculate the amplitude and frequency of self-oscillations, as well as the electromagnetic torque in the mode under consideration. In addition, the saturation level of the machine’s magnetic circuit in any computational domain becomes known. The finite element method allows you to do this clearly, quickly and quite accurately