4.3.2. Реакция якоря при индуктивной нагрузке

Теперь рассмотрим случай, когда нагрузка генератора чисто реактивная, т.е. ток якоря отстает от ЭДС на 90. Если нагрузка индуктивная и ток отстает от ЭДС на 90, то взаимное расположение полюсов и активных сторон фазы, в которых будет максимальный ток будет тогда, когда уйдет на половину полюсного деления (на 90 эл. градусов). Магнитные линии потока якоря будут замыкаться иначе, чем в первом случае. Поток якоря, при этом, будет проходить по тому же пути, что и поток обмотки возбуждения, но направлен встречно. Поэтому если нагрузка чисто индуктивная, то реакция якоря будет продольно размагничивающая. На рис 5 представлена картина пространственного расположения потоков, в развернутом виде представлены н.с. F₀ и Faq и векторная диаграмма при чисто индуктивном характере нагрузки. Кривая распределения индукции якоря для явнополюсной машины также будет иметь провалы.

Рис 5.

Здесь также действительную кривую распределения индукции заменяют эквивалентной синусоидой.

F¹ad=Fad*Kd, где Kd – коэфициент продольной реакции якоря. Kd=0.8-0.95 таким образом, при индуктивной нагрузке реакция якоря будет продольной и будет действовать размагничивающим образом.

4.3.3. Реакция якоря при емкостной нагрузке

При емкостной нагрузке ток якоря опережает ЭДС на 90 эл. градусов. Поэтому максимум тока в фазе наступает тогда, когда северный полюс не дойдет до фазы статора на 90. При этом поток якоря и поток обмотки возбуждения будут направлены в одну сторону (см. рис. 6) и реакция якоря будет продольно намагничивающая.

Рис. 6.

4.3.4. Реакция якоря при смешанной нагрузке

В действительности у синхронных генераторов таких идеальных случаев нагрузки нет. Реально нагрузка генератора активно-индуктивная, либо активно емкостная. Рассмотрим активно-индуктивный характер нагрузки. При этом ток разлагают по осям. Активная составляющая будет давать поперечную реакцию якоря, а реактивная – продольную. Рассмотрим случай, когда ток отстает от ЭДС на угол y. Для определения влияния реакции якоря нужно выделить активную и реактивную составляющие тока.

Рис 7.

Ток Iq создает намагничивающую силу Faq, а ток Id намагничивающую силу Fad. Fad будет искажать магнитный поток, а Fad размагничивать. Реакция якоря определяется путем разложения, рис. 7.

4.4. Магнитное рассеяние

Кроме основного магнитного потока, пронизывающего обе обмотки, имеется поток рассеяния. Этот поток охватывает только обмотку статора.

Различают три части потока рассеяния: пазовое зубцовое и лобовое.

Поток рассеяния обуславливает собой индуктивное сопротивление. Он индуктирует ЭДС рассеяния. Посмотрим от чего зависит ЭДС рассеяния и реактивное сопротивление. Определим поток рассеяния Ф_s.

В основу определения потока Ф_s положено понятие удельной магнитной проводимости

Ф_s=2eW_kL¹i.

Эта формула написана из расчета приведенной удельной магнитной проводимости. Под которой понимается число магнитных силовых линий, пронизывающих катушку при прохождении тока в ней в один ампер, при числе витков равном единице и отнесенной к единице длины активной стороны. Ток i=I_msin(wt) с другой стороны по закону электромагнитной индукции можем написать:

e_sk = - W_k dФ

dt

если теперь сюда подставить поток Ф и значение тока, то получим

e_sk= - W_sk d(2eW_kLI_msinwt) = -2eW_k²LwI_mcoswt

dt

где амплитуда ЭДС рассеяния E_sm=2eW_k² Lwv₂I, действующее значение ЭДС рассеяния.

E_sk=4пf₁eW_k²LI – выражение ЭДС для катушки, а для фазы:

E_s=4пf₁e(pq)W_k²LI=X_sI, E_s=IX_s – ЭДС рассеяния, а индуктивное сопротивление Х_s равно:

X_s=4пfepqW_k²L – это выражение верно для любого типа обмоток, дело только заключается в определении L, которая зависит от типа обмотки. В синхронных машинах сопротивления обычно выражаются в относительных единицах.

X_s^*=X_sI_фн ,где Z_н= U_фн

U_фн I_фн

Обычно X_s^*=0.1-0.14.