同期発電機内部磁束の状態と発電機定数並びに電力系統の安定性に関する基礎研究

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サ-チコイルを埋め込んだ実験用小型同期発電機を対象として、その定態運転時における端子電圧・電流などの電気的特性および空隙磁束密度分布の磁気的特性の検討を、実験およびシミュレ-ションの両面から行い、次の成果を得た。1.負荷回路を考慮した新しい同期発電機モデルの開発発電機の界磁励磁電圧および負荷のインピ-ダンスを入力するだけで、発電機の諸特性を算定できる新しい同期機モデルを構築した。本モデルはパ-ミアンス分布として、発電機の磁気回路を模擬しており、端子電圧や負荷電流などの電気的特性だけでなく、空隙磁束密度分布などの磁気的特性を明らかにできるところに特徴がある。実験用小型同期発電機の不平衡三相負荷時および不平衡単相負荷時を対象として、本モデルを用いて算定した負荷電流、界磁電流およびサ-チコイル誘起電圧などの各種波形は、高調波成分を含めて、実験結果ときわめて良い一致を示した。2.同期機の界磁極間部におけるパ-ミアンス分布の検討同期機の空隙磁束を算定するためのパ-ミアンス分布について検討を加え、次のことを明らかにした。(1)厳密に言えば、パ-ミアンス分布は電機子巻線のd軸およびq軸の起磁力分布に対して同一ではない、(2)しかし、回転子・固定子間のギャップが施い場合にはその差は無視できる。3.空隙磁束に及ぼす高調波電機子電流の影響の検討磁束の飽和を有する発電機に高調波負荷電流が流れた場合について、空隙磁束密度分布を算定する手法を開発した。その結果、高調波電流に対する同期機の挙動を実験的にだけではなく、理論的にも検討できるようになった。4.3機系動揺方程式の引力圏に関する検討二機無限大母線系統をモデル化した動揺方程式の安定平衡点の引力圏について調べ、その境界がフラクタル構造を有する場合があることを明らかにした。