Образование высших гармоник

Рассмотрим принципиальную модель СМ, ротор которой имеет явновыраженные полюса и не имеет демпферных контуров.

Пусть по одной или двум фазам статора протекает ток синхронной частоты f . Образующийся при этом пульсирующий магнитный поток Ф остается в пространстве в одном и том же положении. Чтобы представить влияние этого потока на ротор, разложим его на 2 потока, вращающихся с синхронной угловой скоростью ω во взаимно противоположных направлениях. (Рис.49)

Рис. 49

Поток, вращающийся в том же направлении, что и ротор, по отношению к последнему, неподвижен и, соответственно, трансформаорно взаимодействует с магнитным потоком обмотки возбуждения.

Другой поток, который вращается в противоположную сторону, по отношению к ротору будет иметь двойную скорость 2ω, поэтому в обмотке возбуждения будет наводить ЭДС двойной синхронной частоты 2f. Обусловленный этой ЭДС, ток частоты 2f создает пульсирующий с частотой 2f магнитный поток ротора. Разложив этот поток на два потока Фр1 и Фр2, вращаюшихся в противоположные стороны с угловой скоростью 2ω относительно ротора, можно показать, что один из них вращается по отношению к статору с угловой скоростью (2ω- ω) в сторону, противоположную вращению ротора. Он оказывается неподвижным относительно потока вызвавшего пульсирующий с частотой 2f поток ротора и стремится его компенсировать. Другая составляющая потока Фр2 вращается относитель статора с угловой скоростью (2 ω+ ω= 3ω) в сторону вращения ротора. Этот магнитный поток наводит в статоре ЭДС тройной синхронной частоты 3f.

В результате возникает ток той же частоты, который создает пульсирующее с 3f частотой магнитное поле статора.

Продолжая рассуждения, можно убедиться, что каждая нечетная гармоника однофазного переменного тока статора вызывает очередную четную гармонику в обмотке возбуждения. И в свою очередь каждая четная гармоника тока в обмотке возбуждения вызывает следующую по порядку нечетную гармонику тока статора. Когда ротор симметричен в обеих осях ( ), то неизменное или пульсирующее с произвольной частотой магнитное поле статора не создаёт высших гармоник. В действительности ротор СМ не обладает идеальной симметрией, поэтому при любом несимметричном режиме СМ возникают высшие гармоники. Они тем интенсивнее, чем больше выявлена несимметрия ротора.