3.3. Реакция якоря (статора)

В машине работающей под нагрузкой, магнитное поле создается не только м.д.с. ротора, но и м.д.с. токов статора. Воздействие м.д.с. статора на поле ротора называется реакцией якоря (название историческое).

Результирующее поле зависит от величины и фазы тока нагрузки.

А) Случай активной нагрузки:

а) Рис.3.3 б)

С током I совпадают по фазе Ф_я(из-за большого воздушного зазора и э.д.с. E), ибо нагрузка активная Ф₀ опережает Е на угол(рис.3.3.б). СледовательноФ_я является поперечным по отношению к основному магнитному потоку Ф₀ (рис.3.3.а). Это фиксирует положение ротора по отношению к Ф_я. Ось результирующего поля Ф смещается против направления вращения. У набегающего конца полюса поле ослаблено, у сбегающего – усилено.

Б). Случай индуктивной нагрузки:

а)Рис.3.4 б)

Опять взят момент, когда i= +I_m·Ф_я совпадает по фазе с током, Е опережает ток на , ибо нагрузка индуктивная(рис.3.4).Ф₀ опережает Е на , т.о.Ф_я является продольным и размагничивающим (это фиксирует положение ротора). По сравнению со случаем активной нагрузки ротор смещен по направлению вращения на 90º эл. градусов.

. (3.7.)

В). Случай емкостной нагрузки:

а)Рис.3.5 б)

здесь Ф_я является продольным и намагничивающим (это фиксирует положение ротора). По сравнению со случаем активной нагрузки ротор смещен против направления вращения на 90º эл. градусов.

Примечание: Все векторные диаграммы начинаем строить с вектора I. Из диаграмм видим взаимное расположение Ф₀ и, после чего определяем положение ротора на рисунке, чтобы это соответствовало моменту времени, когда .

Таким образом, реакция якоря вызывает изменение магнитного поля машины, что нежелательно. Чтобы свести к минимуму влияние реакции якоря, необходимо сделать Ф статора малый по сравнению с потоком ротора Ф₀. Для этого надо увеличить машины, что достигается увеличением воздушного зазора. Конечно, это ведет к увеличению намагничивания тока ротора (чтобы сохранить по величинеФ), но здесь это допустимо, составляет относительно небольшие затраты мощности.

4. Векторная диаграмма и схема замещения синхронной машины

Под нагрузкой поток рассеяния статора замыкается в основном пот воздуху и поэтому векторсовпадает по фазе с вектором тока статораI.

Вектор потока рассеяния якоря также совпадает с вектором токаI из-за большого воздушного зазора.

Т.о. поток статора =+- представляет арифметическую сумму составляющих.

Эти потоки учитываются введением индуктивных сопротивлений рассеяния ротора и рассеяния якоря, в которых происходит падение напряжения.

Сумма Х= +- называется синхронным реактансом машины.

Если учесть еще падение напряжения в активном сопротивлении статора, то уравнение э.д.с. и напряжения синхронной машины можно записать и так:

(3.8)

Результирующий магнитный поток Ф найдется как геометрическая сумма основного потока ротора и потока статора:

+(3.9)

Уравнениям (1) и (2) будет соответствовать полная векторная диаграмма синхронной машины, при этом фаза тока I по отношению к определяется соотношением:

(3.10)

Учитывая, что Х>>R можно построить упрощенную векторную диаграмму, при этом уравнение (3.8) запишется как:

(3.11)

Угол между Eo и

называется углом

рассогласования Ө.

Рис.3.6

Можно показать, что

Действительно, ЭДС и падение напряжения пропорциональны потокам:иОАВ=ОА'В'=90º-ψ как углы с взаимно-перпендикулярными сторонами. Поэтому ∆АОВ ∞ ∆А'ОВ'=θ.

Уравнение ЭДС и упрощенной векторной диаграмме соответствует следующая эквивалентная схема, или схема замещения синхронной машины.

Рис.3.7.