Влияние несимметрии ротора синхронной машины на переходный процесс при нарушении симметрии трехфазной цепи.

В дальнейшем принимаем, что несимметрия возникает только в одном месте системы, а остальная часть системы остается строго симметричной.

Анализ несимметричных переходных процессов затруднен из-за наличия пульсирующего магнитного поля ротора и связанных с ним гармоник. Суть процесса в следующем. Пусть по одной или двум фазам явно полной СМ без демпферных обмоток протекает ток синхронной частоты f, который создает неподвижный в пространстве пульсирующий магнитный поток, как это показано на рис.30. Этот поток Ф(f) разложим на два потока вращающихся с частотой ω в противоположные стороны. Поток, не совпадающий с направлением вращения ротора создает в обмотке возбуждения ЭДС удвоенной частоты (т.к. ротор вращается с частотой ω и один из потоков оказывается неподвижным по отношению к ротору). Обусловленный этой ЭДС ток удвоенной частоты создает пульсирующий поток удвоенной частоты. Разложение его на два потока, вращающихся с частотой в противоположные стороны. При этом поток вращающийся в противоположную ротору сторону, оказывается неподвижным по отношению к ротору, а второй вращается с частотой в сторону вращения ротора и наводит в обмотке статора ЭДС тройной синхронной частоты 3 f. В результате ток тройной частоты создает пульсирующий поток тройной частоты. Анализируя подробно процесс убеждаемся, что каждая нечетная гармоника однофазного переменного тока статора вызывает очередную четную гармонику в обмотке возбуждения, а каждая четная гармоника в обмотке возбуждения вызывает следующую нечетную гармонику тока статора.

При наличии демпферной обмотки в поперечной оси ротора, ротор (теоретически) оказывается симметричным в магнитном смысле, магнитное поле вращается, а, высшие гармонические не создаются. Однако практически ротор СМ не обладает такой симметрией, поэтому при любом несимметричном режиме СМ возникают высшие гармоники. Наличие демпферной обмотке только в продольной оси еще более усиливает несимметрию ротора, и только при наличии демпферных обмоток в обеих осях ротора достигается почти полная его симметрия.

Анализ несимметричных процессов значительно упрощается при использовании метода симметричных составляющих. Так как симметричные составляющие токов любой несимметричной системы связаны законом Ома с симметричными составляющими напряжений только одноименной последовательности, то симметричная составляющая падения напряжения на элементе, обладающем по отношению к симметричным составляющим токов прямой обратной и нулевой последовательностей соответственно сопротивлениями и будут

Комплексная форма записи справедлива не только для стационарного режима, но также и для переходного режима, поскольку токи и напряжения при переходном процессе можно представить проекциями на соответствующую ось вращающихся, а также неподвижных векторов. При этом уравнения могут быть представлены в операторном виде. Однако, из-за наличия высших гармоник в явнополюсных СМ при несимметричных режимах в подавляющем большинстве практических расчетов несимметричных переходных процессов обычно довольствуются учетом лишь основной гармоники токов и напряжений.

Именно только при таком ограничении представляется возможным применить метод симметричных составляющих в его обычной форме, характеризуя для этого СМ в схеме обратной последовательности соответствующей реактивностью

При анализе несимметричных режимов принимаем, что устройства АРВ СМ включены через фильтры прямой последовательности.

С учетом изложенного основные уравнения Кирхгофа для произвольного несимметричного короткого замыкания имеют вид:

где - симметричные составляющие напряжения и тока в месте короткого замыкания; - соответственно результирующая ЭДС и сопротивления схем соответствующих последовательностей относительно точки короткого замыкания.

Для определения искомых переменных эти три уравнения дополняют тремя уравнениями из граничных условий.