Неявнополюсный генератор
В насыщенной машине исключается возможность раздельного определения потоков от МДС возбуждения 
и МДС реакции якоря 
. В этом случае результирующий поток 
определяется по суммарной МДС
. (5.11)
Если пренебречь потоками рассеяния 
и 
, то можно считать, что насыщение генератора при нагрузке определяется только результирующим потоком 
. В неявнополюсном генераторе магнитное сопротивление для этого потока не зависит от положения его оси относительно ротора, поэтому суммарная МДС 
при нагрузке создает такой же магнитный поток, что и равная ей МДС обмотки возбуждения 
в режиме холостого хода. Отсюда следует, что связь между 
и 
будет определяться кривой намагничивания генератора при холостом ходе (рис. 5.16). В относительных единицах эта кривая совпадает с характеристикой холостого хода (х.х.х.), поэтому по ней можно определить ЭДС 
, соответствующую суммарной МДС 
.
В действительности на насыщение стали заметное влияние оказывают потоки рассеяния обмоток статора и возбуждения. При изменении нагрузки соотношение между потоками рассеяния и результирующим потоком меняется, поэтому кривая намагничивания при нагрузке будет также меняться, отклоняясь от характеристики холостого хода (пунктирная линия на рис. 5.16). Величина ЭДС 
, найденная по этой кривой совместно с ЭДС рассеяния 
, определяет напряжение насыщенного генератора:
.
Расчет магнитной характеристики генератора при нагрузке весьма сложен, поэтому часто пользуются характеристикой холостого хода, заменяя 
на 
и внося поправку в величину сопротивления рассеяния обмотки статора:
, (5.12)
где 
- сопротивление Потье, названное по имени автора, предложившего этот метод.
Сопротивление Потье должно быть такой величины, чтобы расчетной ЭДС 
по характеристике холостого хода соответствовало действительное значение суммарной МДС 
. Уравнения МДС (5.11), напряжений (5.12) и характеристика холостого хода (рис. 5.16) позволяют рассчитать рабочие режимы синхронного генератора с учетом насыщения.
Пусть требуется рассчитать МДС обмотки возбуждения 
, обеспечивающую требуемое напряжение 
при нагрузке, заданной током 
и коэффициентом мощности 
.
Решение выполняется графическим методом с помощью векторной диаграммы (рис. 5.17). На оси ординат характеристики холостого хода откладывается вектор напряжения 
. Положение вектора тока 
и соответствующей ему МДС 
задается углом j. Зная положение векторов 
и 
, находим согласно уравнению (5.12) ЭДС 
:
.
Модуль этой ЭДС определяет по характеристике холостого хода суммарную МДС 
. Вектор 
опережает вектор ЭДС 
на 90°. Вычитая из него (согласно (5.11)) вектор МДС реакции якоря 
, находим искомый вектор МДС обмотки возбуждения:
.
Обращаясь вновь к характеристике холостого хода, определяем по модулю МДС 
величину ЭДС холостого хода 
. Вектор ЭДС 
отстает от вектора МДС обмотки возбуждения 
на 90°. Угол между векторами 
и 
определяет рабочий угол Q, а разница модулей этих векторов
показывает величину изменения напряжения генератора при сбросе нагрузки. По условиям безопасности работы генератора и вспомогательного оборудования, получающего питание от генератора, величина 
не должна превышать 
.
Явнополюсный генератор
Суммарная МДС насыщенного генератора
определяет результирующий поток
,
который наводит в обмотке статора ЭДС
.
Магнитная характеристика явнополюсного генератора 
имеет очень сложный характер из-за неравномерности воздушного зазора. С целью упрощения расчетов разделим результирующий поток 
на продольную 
и поперечную 
составляющие,
и примем допущение, что магнитная цепь по поперечной оси не насыщена. Насыщение будем учитывать лишь по продольной оси, используя магнитную характеристику холостого хода
,
где 
- суммарная МДС генератора по продольной оси.
Составляющие результирующего потока 
и 
наводят в обмотке статора ЭДС 
и 
. Сумма этих ЭДС
совместно с ЭДС рассеяния 
определяет напряжение генератора
. (5.13)
Так как магнитная цепь по поперечной оси принимается ненасыщенной, то для расчета ЭДС 
можно воспользоваться ранее полученным выражением
,
а расчет МДС 
, как и в случае неявнополюсной машины, выполняется по характеристике холостого хода
.
Для снижения погрешностей расчета, обусловленных принятыми допущениями, сопротивление рассеяния 
заменяется на сопротивление Потье 
.
Рассмотрим задачу определения МДС обмотки возбуждения 
явнополюсного генератора, необходимую для получения напряжения 
при нагрузке, заданной током 
и коэффициентом мощности 
. Решение выполняется графическим методом с использованием характеристики холостого хода и векторной диаграммы. На оси ординат характеристики холостого хода откладывается вектор 
, а вектор тока 
направляется под углом j (рис. 5.18). Зная положение этих векторов, находим ЭДС от результирующего поля
и эквивалентную ЭДС ненасыщенного генератора
,
которая, как было показано ранее, действует по поперечной оси машины. Поэтому проекция вектора 
на эту ось определяет вектор ЭДС 
. Обращаясь к характеристике холостого хода, находим по модулю ЭДС 
суммарную МДС генератора по продольной оси 
. Эта МДС с учетом реакции якоря по продольной оси 
определяет МДС обмотки возбуждения
.
Этой МДС по характеристике холостого хода соответствует ЭДС 
. Вектор ЭДС 
направлен по поперечной оси.
