§ 115. Реакция якоря синхронного генератора

Основной магнитный поток машины - это поток возбуждения, создаваемый обмоткой ротора. При отсутствии нагрузки этот поток является единственным потоком машины.

При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора (якоря) проходит ток I, который создает свой магнитный поток. Этот поток оказывает значительное влияние на магнитное поле машины в целом, изменяя его по величине или искажая его распределение. Такое действие магнитного потока статора (якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря.

Рассмотрим три характерных случая:

1. К генератору присоединена активная нагрузка. Ток I совпадает по фазе с э.д.с., индуктированной в обмотке статора.

Рассмотрим момент, когда обе стороны катушки однофазной обмотки оказались над серединами полюсов (рис. 277, а)^*.

^* (Для наглядности здесь представлена часть цилиндрической поверхности статора и ротора в развернутом виде.)

Рис. 277. Реакция якоря синхронного генератора при различных характерах нагрузки

В этот момент э.д.с. катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Направление магнитных линий вокруг проводников катушки статора определяется по правилу "буравчика". Из чертежа видно, что поле статора размагничивает набегающий край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.

2. Генератор нагружен чисто индуктивной нагрузкой. При этом ток отстает от э.д.с. на 90° (рис. 277, б). Максимум тока наступает в момент, когда полюсы успевают отойти от соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления^*.

^* (Полюсным делением называется расстояние между осями смежных полюсов N и S.)

Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси и, следовательно, ослабляет магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.

3. Генератор нагружен чисто емкостной нагрузкой. При этом ток опережает э.д.с. на 90° (рис. 277, в).

Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления.

Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен согласно с потоком полюсов вдоль их оси и, следовательно, усиливает магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.

В действительности нагрузка носит смешанный характер. Поэтому магнитный поток реакции якоря будет иметь как поперечную, так и продольную составляющие.

Таким образом, реакция якоря синхронного генератора зависит от характера нагрузки, т. е. от сдвига фаз между индуктированной в статоре э.д.с. и его током.

Влияние реакции якоря на работу синхронного генератора зависит от величины нагрузочного тока I, протекающего по обмотке статора. С ростом индуктивной нагрузки усиливается размагничивающее действие реакции якоря, а с ростом емкостной нагрузки усиливается намагничивающее действие реакции якоря.