121 – 突極型同期発電機の発電量解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

突極型同期発電機は水力発電機などに使用されます。ロータのコイルに界磁電流を流しロータを回転させることで、ステータのコイル(電機子)に発電させます。
突極型同期発電機では接続する負荷の力率に応じて、界磁電流と電機子電流の間で磁束を強めあう、または弱めあう反作用が生じます。これによって発電機内の磁気回路の動作点が変わり、出力特性に影響を及ぼします。コアは通常非線形磁化特性を有しますので、非線形磁化特性を扱える磁界解析による磁気回路検討が有用です。
ここでは、突極型同期発電機における磁束密度分布および無負荷飽和曲線、発電量を求めています。

無負荷飽和曲線、磁束密度分布

無負荷飽和曲線を図1、励磁電流値75(A)と100(A)における0.005(sec)時の磁束密度分布を図2に示します。
励磁電流値75(A)以降では無負荷飽和曲線の傾きが小さくなることがわかります。励磁電流値が大きくなるとロータコアおよびステータコアのティースの磁束密度が高くなり、磁気飽和の増大のため、無負荷飽和曲線の傾きが小さくなります。

発電量

図3に励磁電流75(A)時のシャント抵抗の時刻-電流特性を示します。この突極型同期発電機の発電量は、電流波形の平均値から880(A)であることがわかります。

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