Реакция на якор в алтернатори
Определение реакции якоря
Реакция якоря в альтернаторе определяется как влияние магнитного поля якоря на основное магнитное поле альтернатора или синхронного генератора.
Взаимодействие магнитных полей
Когда якорь несет ток, его магнитное поле взаимодействует с основным полем, вызывая либо искажение (перекрестное намагничивание), либо уменьшение (размагничивание) потока основного поля.
Влияние коэффициента мощности
При единичном коэффициенте мощности угол между током якоря I и индуцированным ЭДС E равен нулю. Это означает, что ток якоря и индуцированное ЭДС находятся в одной фазе. Однако теоретически известно, что ЭДС, индуцируемое в якоре, обусловлено изменением основного магнитного потока, связанного с проводниками якоря.
Так как поле возбуждается постоянным током, основной магнитный поток остается постоянным относительно магнитов поля, но он будет переменным относительно якоря, так как существует относительное движение между полем и якорем в альтернаторе. Если основной магнитный поток альтернатора относительно якоря можно представить как
Тогда индуцированное ЭДС E в якоре пропорционально dφf/dt.
Из этих уравнений (1) и (2) следует, что угол между φf и индуцированным ЭДС E будет 90o.
Теперь, поток якоря φa пропорционален току якоря I. Следовательно, поток якоря φa находится в одной фазе с током якоря I.
Снова при единичном электрическом коэффициенте мощности I и E находятся в одной фазе. Поэтому при единичном коэффициенте мощности φa находится в фазе с E. В этом случае поток якоря находится в фазе с индуцированным ЭДС E, а поток поля находится в квадратуре с E. Следовательно, поток якоря φa находится в квадратуре с основным потоком поля φf.
Так как эти два потока перпендикулярны друг другу, реакция якоря альтернатора при единичном коэффициенте мощности является чисто искажающей или перекрестно-намагничивающей.
Поскольку поток якоря толкает основной поток поля перпендикулярно, распределение основного потока под полюсом не остается равномерным. Плотность потока под отстающими полюсными концами увеличивается, а под опережающими — уменьшается.
Отстающие и опережающие нагрузки
При опережающем коэффициенте мощности ток якоря "I" опережает индуцированное ЭДС E на угол 90o. Снова, мы показали, что поток поля φf опережает индуцированное ЭДС E на 90o.
Снова, поток якоря φa пропорционален току якоря I. Следовательно, φa находится в фазе с I. Следовательно, поток якоря φa также опережает E на 90o, так как I опережает E на 90o.
Так как в этом случае и поток якоря, и поток поля опережают индуцированное ЭДС E на 90o, можно сказать, что поток поля и поток якоря направлены в одном направлении. Следовательно, результирующий поток является простой арифметической суммой потока поля и потока якоря. Следовательно, в конце концов, можно сказать, что реакция якоря альтернатора при чисто опережающем электрическом коэффициенте мощности является намагничивающего типа.
Эффект единичного коэффициента мощности
Поток реакции якоря имеет постоянную величину и вращается с синхронной скоростью.
Реакция якоря является перекрестно-намагничивающей, когда генератор питает нагрузку при единичном коэффициенте мощности.
Когда генератор питает нагрузку при опережающем коэффициенте мощности, реакция якоря частично размагничивает и частично перекрестно-намагничивает.
Когда генератор питает нагрузку при опережающем коэффициенте мощности, реакция якоря частично намагничивает и частично перекрестно-намагничивает.
Поток якоря действует независимо от основного потока поля.
