Реакция якоря синхронной машины

В процессе работы синхронного генератора под нагрузкой в нем одновременно действуют МДС возбуждения и МДС якоря .

Воздействие МДС обмотки якоря на МДС обмотки возбуждения называют реакцией якоря в синхронном генераторе. Допустим, что конструктивно якорь располагается на статоре. Влияние реакции якоря на работу синхронной машины зависит от значения и характера нагрузки.

Рассмотрим возможные случаи характера нагрузки: активная, индуктивная, емкостная и смешанная. Для анализа процессов воспользуемся векторными диаграммами МДС, причем надо учесть, что вектор ЭДС , индуцированной магнитным потоком возбуждения в обмотке статора, отстает по фазе от вектора этого потока и вектора МДС на 90⁰. Вектор тока в зависимости от вида нагрузки будет по отношению к вектору определяться углом .

2.8.1. Активная нагрузка(ψ=0⁰)

В этом случае . На рис.2.13 изображены статор и ротор двухполюсного генератора.

Рис. 2.13. Реакция якоря синхронного генератора при активной нагрузке

На статоре располагается фазная обмотка, часть которой изображена на этом рисунке. Направление вращения явнополюсного ротора против часовой стрелки. В рассматриваемый момент времени ротор занимает вертикальное положение, что соответствует максимальному значению ЭДС в фазной обмотке. Это же положение соответствует и максимуму тока , который совпадает по фазе с вектором ЭДС .

Построив линии МДС поля возбуждения (ротора) и МДС поля якоря (статора), мы видим, что МДС статора направлена ортогонально МДС возбуждения.

Такое воздействие МДС якоря на МДС возбуждения вызывает искажение результирующего поля машины: магнитное поле под набегающим краем полюса ослабляется, а под сбегающим краем полюса усиливается.

В результате этого суммарный магнитный поток машины несколько ослабляется, и ее магнитная система несколько размагничивается. При этом уменьшается и ЭДС машины .

2.8.2. Индуктивная нагрузка (ψ=90⁰)

При чисто индуктивной нагрузке ток якоря отстает по фазе от ЭДС на 90⁰. Поэтому он достигает максимального значения лишь после поворота ротора вперед на 90⁰ относительно его положения, при котором достигается максимум ЭДС (рис.2.14).

Рис. 2.14. Реакция якоря синхронного генератора при индуктивной нагрузке

Очевидно, что при построении линий потоков и выясняется, что МДС якоря действует вдоль оси полюсов встречно МДС возбуждения .

Такое действие МДС статора ослабляет магнитное поле машины, реакция якоря в синхронном генераторе при чисто индуктивной нагрузке оказывает продольно – размагничивающее действие. Магнитное поле при этом не искажается.

2.8.3. Емкостная нагрузка. (ψ=-90⁰)

Так как ток при емкостной нагрузке опережает по фазе ЭДС , то своего наибольшего значения он достигает раньше, чем ЭДС, то есть тогда, когда ротор займет положение как на рис.2.15.

Рис. 2.15. Реакция якоря синхронного генератора при емкостной нагрузке

После построения линий МДС возбуждения и МДС якоря видно, что обе они действуют по оси полюсов и согласно. При этом происходит усиление магнитного поля возбуждения. Поэтому при чисто емкостной нагрузке синхронного генератора реакция якоря оказывает продольно – подмагничивающее действие. Магнитное поле в этом случае также не искажается.