Реакция якоря синхронной машины при симметричной нагрузке

Влияние МДС обмотки якоря на распределение индукции в зазоре и величину магнитного потока главных полюсов называется реакцией якоря.

В синхронном генераторе угол фазового сдвига между током статора и ЭДС в зависимости от характера нагрузки может изменяться в пределах : при – число емкостная нагрузка; – число активная нагрузка (с небольшой емкостной частью); – число индуктивная нагрузка.

Вращение полюсов ротора принято по часовой стрелке. Максимум основной волны поля возбуждения будет находиться против середины полюсов.

Продольная ось d–d проходит через середину полюсов. Поперечная ось q–q проходит через середину межполюсного пространства.

Рис. Реакция якоря синхронного генератора: а – активная нагрузка; б – индуктивная нагрузка; в – емкостная нагрузка.

Векторная диаграмма, рисунок, с целью определения реакции якоря строится в следующем порядке. В зависимости от характера нагрузки строится угол взаимного расположения векторов и . МДС статора сонаправлена с его током . МДС обмотки возбуждения опережает ЭДС на .

При активной нагрузке поле якоря ослабляет основное поле под набегающим краем полюса, так как МДС этого поля и МДС поля возбуждения направлены встречно, а под сбегающим – усиливает его (МДС направлены согласно). Такое поле и реакция якоря называются поперечными. Результирующий магнитный поток машины ослабляется, т.е. магнитная система несколько размагничивается.

При индуктивной нагрузке реакция якоря синхронного генератора имеет продольно-размагничивающий характер. При емкостной нагрузке реакция якоря синхронного генератора имеет продольно-намагничивающий характер.

В явнополюсной машине воздушный зазор неравномерен, поэтому в распределении поля якоря имеются провалы между полюсами. Для учета этого изменения неявнополюсную машину рассматривают как явнополюсную:

и ,
где и – МДС продольной и поперечной реакций якоря неявнополюсной машины; и – то же для явнополюсной машины; и – коэффициенты поперечной и продольной реакции якоря соответственно. Обычно и .

В явнополюсной синхронной машине МДС реакции якоря можно представить двумя составляющими:

– продольной реакцией якоря;

– поперечной реакцией якоря;

Аналогично ток якоря:

и .

При однофазном коротком замыкании или несимметричной нагрузке (однофазный режим работы) обмотка якоря трехфазного генератора создает неподвижную в пространстве и пульсирующую во времени МДС.