Принцип действия генератора

Если обмотку возбуждения генератора подключить к источнику постоянного тока, то магнитодвижущей силой обмотки будет создано основное магнитное поле, характеризуемое магнитным потоком Ф₀.Так как катушки фаз обмотки якоря имеют одинако­вые числа витков и смещены в пространстве относи­тельно друг друга на 120", то при вращении магнитно­го поля в трех фазах будут индуктироваться три ЭДС, одинаковые по амплитуде и частоте, сдвинутые по фазе друг относительно друга также на угол 120°. Что­бы при постоянной частоте вращения ЭДС изменя­лись по закону, близкому к синусоидальному, магнит­ная индукция вдоль воздушного зазора, разделяющего магнитопроводы статора и ротора, должна быть рас­пределена также примерно по синусоидальному за­кону. В машинах с явно выраженными полюсами это достигается за счет неодинакового воздушного за­зора между сердечником статора и полюсными на­конечниками, в машинах с неявно выраженными по­люсами - за счет соответствующего распределения обмотки возбуждения по пазам сердечника статора.

Векторная диаграмма ЭДС генератора дана на рисун­ке

Для получения стандартной частоты 50 Гц при различных частотах вращения синхронные генераторы

изготовляются с разными числами пар полюсов. Так, турбогенераторы изготовляются в большинстве случа­ев на частоту вращения 3000 об/мин и имеют одну пару полюсов (р = 1). Изготовление турбогенераторов на наименьшее число пар полюсов и, соответственно, на наибольшую частоту вращения позволяет уменьшить габаритные размеры, массу и стоимость генераторов. Частота вращения гидрогенераторов определяется в основном высотой напора воды и для различных станций лежит в пределах от 50 до 750 об/мин, что соответствует числам пар полюсов от 60 до 4.

Если к обмотке якоря подключить приемник элект­рической энергии, то под действием ЭДС в фазах обмотки якоря и приемника появятся токи; генератор начнет отдавать приемнику электрическую энергию.

При работе генератора с нагрузкой магнитодвижущей силой трехфаз­ной обмотки якоря возбуждается вращающееся маг­нитное поле якоря, характеризуемое магнитным по­током Ф_я, частота вращения которого равна частоте вращения ротора, т. е. n₀ = 60 / р; взаимное рас­положение осей магнитных полей якоря и ротора при данной нагрузке генератора остается неизменным.

Под действием поля якоря результирующее поле генератора при изменении его нагрузки будет также изменяться, что оказывает влияние в конечном итоге на значение напряжения генератора. Воздействие поля якоря на результирующее поле машины называ­ется реакцией якоря.

В результате взаимодействия магнитного потока Ф_я и проводников обмотки возбуждения (или полюсов намагниченных сердечников якоря и ротора) на ро­тор действует электромагнитный момент, направлен­ный у генератора против направления частоты вра­щения ротора и являющийся тормозящим.

Значение электромагнитного момента, интенсивность и характер действия реакции якоря зависят, кроме зна­чения тока якоря, от характера сопротивления прием­ников. Объясняется это тем, что при изменении харак­тера сопротивлений приемников изменяется взаимное расположение осей магнитных потоков Ф₀ и Ф_я.