Реакція якоря синхронної машини

В процесі роботи навантаженого синхронного генератора в ньому одночасно діють МДС порушення Fв0 і статора (якоря) F1. при цьому МДС статора (якоря) воз-діє на МДС порушення, посилюючи або послаблюючи поле збудження або ж спотворюючи його форму. Вплив МДС обмотки статора (якоря) на МДС обмотки збудження називається реакці-їй якоря. Реакція якоря впливає на робочі властивості синхронної машини, так як зміна магнітного поля в махай-не супроводжується зміною ЕРС, наведеної в обмотці стато-ра, а отже, зміною та ряду інших величин, пов'язаний-них з цієї ЕРС. Вплив реакції якоря на роботу синхронної машини залежить від значення і характеру навантаження.

Синхронні генератори, як правило, працюють на змішаний-ву навантаження (активно-індуктивне або активно-ємнісний). З'ясування питання про вплив реакції якоря на роботу син-Хроні машини розглянемо випадки роботи гені-ратора при навантаженнях граничного характеру, а саме: активної, індуктивної та ємнісної. Скористаємося для цього векторними діаграмами МДС. При побудові цих діаграм слід мати на увазі, що вектор ЕРС 0, індукований магнітним потоком збудження в обмотці статора, відстає по фазі від вектора цього потоку (а отже, і вектора МДС в0) на 90 °. Що ж каса-ется вектора струму в обмотці статора I1, то він може займати по відношенню до вектора 0 різні положення, що визначаються кутом # 968; 1 в залежності від виду навантаження.

Активне навантаження (# 968; 1 = 0). На рис. 84, а представлені статор і ротор двополюсного генератора. На статорі показана частина фазной обмотки. Ротор явнополюсний, обертається проти руху годинникової стрілки. В даний момент часу ротор займає вертикальне положення, що відповідає мак-симум ЕРС 0 в фазной обмотці. Так як струм при активній на-вивантаження збігається по фазі з ЕРС, то зазначене положення ро-тора відповідає також і максимуму струму. Зобразивши лінії магнітної індукції поля збудження (ротора) і лінії магнітної індукції поля обмотки статора, бачимо, що МДС статора 1 спрямована перпендикулярно МДС порушення b0. Цей висновок також підтверджується векторною діаграмою, побудованою для цього ж випадку. Порядок побудови цієї діаграми наступний: відповідно до просторовим положенням ротора генерато-ра проводимо вектор МДС порушення b0; під кутом 90 ° до цього вектору в бік відставання проводимо вектор ЕРС 0. наведений-ної магнітним полем збудження в обмотці статора; при підключенні чисто активного навантаження струм в обмотці статора 1 збігається по фазі з ЕРС 0. а тому вектор МДС 1. створюваний цим струмом, зрушений в просторі щодо вектора b0 на 90 °.

Мал. 84. Реакція якоря синхронного генератора при активній (а),

індуктивної (б) і ємнісний (в) навантаженнях

Такий вплив МДС статора (якоря) 1 на МДС викличу-дення b0 викличе спотворення результуючого поля машини: магнітне поле машини послаблюється під набігаючим краєм полюса і посилюється під збігають краєм полюса (рис. 85). Внаслідок насичення магнітного кола результуюче магніт-ве поле машини кілька послаблюється. Пояснюється це тим, що розмагнічування набігаючих країв полюсних наконечників і знаходяться над ними ділянок зубцевого шару статора від-ходить безперешкодно, а подмагничивание збігають країв полюсних наконечників і знаходяться над ними ділянок зубцевого шару статора обмежується магнітним насиченням цих елементів магнітного кола. В результаті результуючий магнітний потік машини послаблюється, т. Е. Магнітна система кілька розмагнічується. Це веде до зменшення ЕРС машини Е1.

Індуктивне навантаження (# 968; 1 = 90 °). При чисто індуктивному навантаженні генератора струм статора 1. відстає по фазі від ЕРС 0 на 90 °. Тому він досягає максимального значення лише після повороту ротора вперед на 90 ° щодо його положення, соот-ного максимуму ЕРС 0 (див. Рис. 84, б). При цьому МДС 1 діє уздовж осі полюсів ротора зустрічно МДС воз-буждения b0. У цьому ми також переконуємося, побудувавши векторну діаграму.

Така дія МДС статора F1 послаблює поле машини. Сле-послідовно, реакція якоря в синхронному генераторі при чисто індуктивному навантаженні надає поздовжньо-розмагнічуюче дію.

На відміну від реакції якоря при активному навантаженні в рассмат-Ріва випадку магнітне поле не спотворюється.

Ємнісна навантаження (# 968; = -90 °). Так як струм I1. при ємнісний навантаження випереджає по фазі ЕРС 0 на 90 °, то свого найбільшого значення він досягнень-Гаета раніше, ніж ЕРС, т. е. коли ротор займе положення, показаний-ве на рис. 84, ст. Магнітодві-жущая сила статора 1 так само, як і в попередньому випадку, діє по осі полюсів, але тепер уже згідно з МДС порушення b0. При цьому відбувається посилення магнітного поля збудження. Таким чином, при чисто ємнісний навантаження синхронного гені-ратора реакція якоря надає поздовжньо-намагнічує дію. Магнітне поле при цьому не спотворюється.

Мал. 85. Магнітне поле син-Хроні генератора при актив-ної навантаженні

Змішана навантаження. При змішаному навантаженні син-Хроні генератора струм стато-ра I1. зрушать по фазі відноси-кові ЕРС 0 на кут # 968; 1, значення якого знаходяться в межах 0 <ψ1<±90°. Для выяснения вопроса о влиянии реакции якоря при смешанной нагрузке воспользуемся диа-граммами МДС, представлен-ными на рис. 86.

Мал. 86. Реакція якоря при сме-шанной навантаженні

При активно-індуктивному навантаженні (рис. 86, а) вектор 1 від-стає від вектора 0 на кут 0 <ψ1 <90°. Разложим вектор F1 на две составляющие: продольную составляющую МДС статора и поперечную составляющую МДС статора . Такое же разложение МДС якоря F1 на составляющие можно сделать в случае активно-емкостной нагрузки (рис. 86, б ). Поперечная составляющая МДС статора F1q, представ-ляющая собой МДС реакции якоря по поперечной оси, пропор-циональна активной составляющей тока нагрузки . т. е.

а поздовжня складова МДС статора (якоря) F1d уявляю-щая собою МДС реакції якоря по поздовжній осі, пропорційна реактивної складової струму навантаження. т. е.

При цьому якщо реактивна складова струму навантаження відстій-ет по фазі від ЕРС 0 (навантаження активно-індуктивна), то МДС F1d розмагнічує генератор, якщо ж реактивна складова струму випереджає по фазі ЕРС 0 (навантаження активно-ємнісний), то МДС F1d подмагничивающего генератор .

Напрямок вектора щодо вектора b0 визначає-ся характером реакції якоря, який при струмі навантаження # 304; 1. від-стающую по фазі від ЕРС 0. є розмагнічувати, а при струмі # 304; 1. випереджаючому по фазі ЕРС 0. - подмагничивающим.