Reakce rotoru v alternátorech

Definice reakce rotoru

Reakce rotoru v alternátoru je definována jako vliv magnetického pole rotoru na hlavní magnetické pole alternátoru nebo synchronního generátoru.

 Interakce magnetických polí

Když rotor nese proud, jeho magnetické pole interaguje s hlavním polem, což způsobuje buď deformaci (přesněji řečeno příčné magnetizace) nebo snížení (demagnetizace) hlavního magnetického toku.

Vliv faktoru využití

Při jednotkovém faktoru využití je úhel mezi rotorovým proudem I a vyvolaným emf E nulový. To znamená, že rotorový proud a vyvolané emf jsou ve stejné fázi. Avšak teoreticky víme, že emf vyvolané v rotoru je způsobeno změnou hlavního magnetického toku spojeného s rotorovými vodiči.

Jelikož je pole napájeno stejnosměrným proudem, hlavní magnetický tok je vzhledem k pólovým magnety konstantní, ale bude se měnit vzhledem k rotoru, protože existuje relativní pohyb mezi polem a rotorem v alternátoru. Pokud by se hlavní magnetický tok alternátoru vzhledem k rotoru dalo vyjádřit jako

Pak vyvolané emf E v rotoru je úměrné dφf/dt.

Z těchto výše uvedených rovnic (1) a (2) je zřejmé, že úhel mezi φf a vyvolaným emf E bude 90^o.

Nyní, rotorový magnetický tok φa je úměrný rotorovému proudu I. Tedy, rotorový magnetický tok φa je ve fázi s rotorovým proudem I.

Opět, při jednotkovém elektrickém faktoru využití jsou I a E ve stejné fázi. Takže, při jednotkovém faktoru využití, φa je ve fázi s E. V této podmínce, rotorový magnetický tok je ve fázi s vyvolaným emf E a poleový magnetický tok je v kvadraturu s E. Tedy, rotorový magnetický tok φa je v kvadraturu s hlavním poleovým tokem φf.

Protože tyto dva toky jsou kolmé k sobě, reakce rotoru v alternátoru při jednotkovém faktoru využití je čistě deformující nebo příčně magnetizující typ.

Jelikož rotorový magnetický tok odsouvá hlavní poleový tok kolmo, distribuce hlavního poleového toku pod pólovou čelem není rovnoměrná. Hustota toku pod stoupajícími pólovými cípy trochu vzroste, zatímco pod klesajícími pólovými cípy klesne.

Zpožděné a předstihlé zatížení

Při vedoucím faktoru využití, rotorový proud "I" předstihuje vyvolané emf E o úhel 90o. Opět, ukázali jsme, že poleový tok φf předstihuje vyvolané emf E o 90o.

Opět, rotorový magnetický tok φa je úměrný rotorovému proudu I. Tedy, φa je ve fázi s I. Tedy, rotorový magnetický tok φa také předstihuje E o 90o, protože I předstihuje E o 90o.

Jelikož v tomto případě oba, rotorový a poleový tok, předstihují vyvolané emf E o 90o, lze říci, že poleový a rotorový tok jsou ve stejném směru. Tedy, výsledný tok je aritmetický součet poleového a rotorového toku. Tedy, lze říci, že reakce rotoru alternátoru způsobená čistě vedoucím elektrickým faktorem využití je magnetizujícího typu.

Efekt jednotkového faktoru využití

• Reakční magnetický tok rotoru má konstantní velikost a otáčí se rychlostí synchronního stroje.

• Reakce rotoru je příčně magnetizující, když generátor dodává zátěž při jednotkovém faktoru využití.

• Když generátor dodává zátěž při vedoucím faktoru využití, reakce rotoru je částečně demagnetizující a částečně příčně magnetizující.

• Když generátor dodává zátěž při vedoucím faktoru využití, reakce rotoru je částečně magnetizující a částečně příčně magnetizující.

• Rotorový tok působí nezávisle na hlavní poleový tok.