مدار معادل ژنراتور سنکرون با روتور قطب برجسته

ژنراتور سنکرون چند قطبی و کم سرعت حاوی قطب‌های برجسته در ابن ماشین‌ها سرعت سنکرون و با شکاف هوایی غیر یکنواخت روبرو هستیم، لذا عکس‌العمـل آرمیچر یا mmf آرمیچر شار بیشتری را در امتداد محور قطب‌ها که محور مستقیم معروف است تولید می‌کند، علت این امر آن است که طول شکاف هوایی در این امتداد بسیار کم است و عکس‌العمل آرمیچر یا mmf آرمیچر شار کمتری را در امتداد محور متعامد که به محور عرضی معروف است تولید می‌کند، زیرا طول شکاف هوایی در این امتداد نسبتاً زیاد است.

طبق شکل زیر جریان آرمیچر با Ef هم فاز است.

شکل۹-۳: مدار معادل ژنراتور سنکرون با روتور قطب برجسته

mmf ناشی از میدان قطب‌ها یا Ff و شار وابسته به آن یعنی Qf در امتداد محور (d) عمل می‌کند. mmf آرمیچر یا Fa و شار وابسته به آن Qar در امتداد محور (q) عمل می‌نماید طبق قانون فارادی اگر میدان روتور در جهت محور (d) باشد ولتاژ Ff در امتداد محور (q) خواهد بود.

در شکل زیر فرض بر آن است که جریان آرمیچر به میزان °۹۰ از Ff عقب‌تر است.

در این شرایط Fa و Qar در امتداد محور (d) عمل می‌کنند اما جهت آنها مخالف Ff و Qf است چون Fa در امتداد محور (q) عمل می‌کند، شار عکس‌العمل آرمیچر کمتر خواهد بود زیرا در این امتداد طول شکاف هوایی بیشتر است. در شکل فوق چون Fa در امتداد محور (d) عمل می‌کند، شار عکس‌العمل آرمیچر بیشتر خواهد بود، زیرا در امتداد این محور طول شکاف هوایی کمتر است. mmf آرمیچر یعنی Fa و جریان la را می‌توان به دو مؤلفه تجزیه کرد. مؤلفه Fa روی محور (d) به نام Fd و مؤلفه Fa روی محور (q) به نام Fq.

Fd و Fq یا جریان‌های Id و Iq شارهای Qad و Qaq را ایجاد می‌کند (شکل پایین). در این شکل فرض بر این است که Ia از Ef عقب است (پس فاز)، Qad یا شار عکس‌العمل آرمیچر در امتداد محور d با Xad مدل می‌گردد و Qaq یا شار عکس‌العمل آرمیچر در امتداد محور q با راکتانس Xaq مدل سازی می‌شود.

راکتانس ژنراتور سنکرون محور d

راکتانس ژنراتور سنکرون محور q

Xal: راکتانس نشتی استاتور (که برای جریان Id و Iq یکسان است)

شکل۱۰-۳: مدار معادل ژنراتور سنکرون با روتور قطب برجسته (پس فاز)

به علت اینکه فاصله هوایی شکاف هوایی در امتداد محور d بیشتر از محور q است داریم:

شکل بعد مدار معادل ژنراتور سنکرون با روتور قطب برجسته را نشان می‌دهد و نمودار فازوری مربوط به آن را نشان می‌دهد که در آن داریم:

شکل۱۱-۳: مدار معادل ژنراتور سنکرون با روتور قطب برجسته

با صرفنظر کردن از مقاومت آرمیچر به شکل زیر می‌رسیم

شکل۱۲-۳: مدار معادل ژنراتور سنکرون با روتور قطب برجسته با صرفنظر از مقاومت آرمیچر

درحالت پس فاز برای ژنراتور سنکرون قطب برجسته داریم: