Synchroner Generator und Herleitung der Spannungsgleichung
Ein Generator, der mit Synchrongeschwindigkeit arbeitet, wird als synchroner Generator bezeichnet, der mechanische Energie in elektrische Energie für die Netzintegration umwandelt. Die Herleitung der Spannungsgleichung für einen synchronen Generator ist wie folgt:
Bezeichnungen:
P = Anzahl der Pole
ϕ = Fluss pro Pol (Weber)
N = Drehzahl (Umdrehungen pro Minute, U/min)
f = Frequenz (Hertz)
Zph = Anzahl der in Serie geschalteten Leiter pro Phase
Tph = Anzahl der in Serie geschalteten Wicklungen pro Phase
Kc = Wicklungsabstandsfaktor
Kd = Verteilungsfaktor
Herleitung: Der von jedem Leiter in einer Umdrehung durchschnitte Fluss beträgt Pϕ Weber. Die Zeit für eine Umdrehung beträgt 60/N Sekunden. Die durchschnittliche induzierte Spannung pro Leiter ergibt sich aus:
Die durchschnittlich induzierte Spannung pro Phase wird durch die folgende Gleichung gegeben:
Annahmen zur durchschnittlichen Spannungsgleichung
Die Herleitung der durchschnittlichen Spannungsgleichung basiert auf den folgenden Annahmen:
Der Effektivwert (RMS) der induzierten Spannung pro Phase wird ausgedrückt als:Eph = Durchschnittlicher Wert×Formfaktor Daraus folgt,
Spannungsgleichung und Wicklungsfaktoren
Gleichung (1) oben stellt die Spannungsgleichung eines synchronen Generators dar.
Wicklungsabstandsfaktor (Kc)
Der Wicklungsabstandsfaktor ist definiert als das Verhältnis der in einer kurzgestreckten Wicklung induzierten Spannung zu der in einer identischen vollständig gestreckten Wicklung induzierten Spannung.
Verteilungsfaktor (Kd)
Der Verteilungsfaktor ist das Verhältnis der in einer über mehrere Zähne verteilten Wicklungsgruppe induzierten Spannung zu der in einer konzentrierten Wicklungsgruppe (in einem einzigen Zahn gewickelt) induzierten Spannung.
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