назад | оглавление | вперед
1.1.3. Уравнения статора и ротора в векторной форме
Уравнения Кирхгофа для фазных напряжений статора АД имею вид
(1)
При наличии нулевых составляющих к выражениям (1) следует добавить уравнение
.
Перейдем к векторной форме записи выражений (1), умножив второе уравнение на
, а третье
на , а
затем складывая все три уравнения и умножая их правую и левую части на 2/3. В
результате получим
(2)
Аналогичные преобразования можно выполнить в системе координат и для фаз ротора,
получив при этом
(3)
Уравнения (2) и (3) записаны в разных системах координат. Для перевода
уравнения ротора в неподвижную систему координат умножим обе его части на оператор поворота системы координат – и
представим вектор потокосцепления ротора как . После преобразований,
опуская индексы координатной системы, получим уравнение ротора в системе
координат статора
(4)
где –
текущая скорость вращения ротора.
Переход к неподвижной системе координат в уравнении ротора привел к
разложению слагаемого, соответствующего ЭДС индукции, на две составляющие:
первая составляющая связана с изменением потокосцепления во
времени вследствие изменения во времени токов и называется ЭДС
трансформации, по аналогии с процессами ее возбуждения в
соответствующей электрической машине; вторая – связана с
изменением потокосцепления вследствие вращения ротора и называется ЭДС
вращения. Разложение ЭДС индукции на составляющие является
математической операцией, связанной с преобразованием системы координат при
условии инвариантности мощности и в некоторых случаях это разложение можно
истолковать, исходя из физических процессов в машине.
Уравнения (2) и (4) записаны для
неподвижной системы координат и их можно объединить в общую систему для
решения. Кроме того, оба этих уравнения можно представить в некоторой
произвольной системе координат , вращающейся с произвольной угловой
частотой .
Для этого с ними нужно проделать преобразования аналогичные преобразованиям
выполненным при выводе выражения (4), в результате которых мы
получим уравнения статора и ротора электрической машины:
(5)
Из этих уравнений получаются уравнения для любых других систем координат
простой подстановкой соответствующей частоты вращения .
Выражения (5) показывают, что выбором системы координат можно
упростить задачу, исключив ЭДС вращения, но только в одном из уравнений.
Полагая ,
мы получим уравнения в неподвижной системе координат и исключим ЭДС вращения в
уравнении статора, а в системе координат, вращающейся синхронно с ротором (), ЭДС
вращения обращается в нуль в уравнении ротора.
В дальнейшем мы будем использовать индексы систем координат приведенные в приложении 3:
В любой электрической машине угловая частота вращения магнитного поля
статора связана
с угловой частотой вращения магнитного поля ротора и угловой частотой
вращения ротора следующим соотношением – , где
положительный знак соответствует согласному направлению вращения. Но частоты
вращения полей статора и ротора определяются частотами соответствующих токов и
числом пар полюсов обмоток , т.е. и , где и – частоты
токов статора и ротора. Отсюда
(6)
где –
угловая частота вращения ротора электрической машины с одной парой полюсов.
назад | оглавление | вперед
|