Armaturreaktion in Drehstromgeneratoren

Definition der Wicklungsreaktion

Die Wicklungsreaktion in einem Wechselstromgenerator wird definiert als die Wirkung des magnetischen Feldes der Wicklung auf das Hauptmagnetfeld des Wechselstromgenerators oder Synchronmaschinen.

 Magnetische Feldwechselwirkung

Wenn die Wicklung einen Strom führt, wechselwirkt ihr magnetisches Feld mit dem Hauptfeld und verursacht entweder eine Verzerrung (Quer-Magnetisierung) oder eine Verringerung (Entmagnetisierung) des Hauptfeldflusses.

Einfluss des Leistungsfaktors

Bei einem Leistungsfaktor von eins beträgt der Winkel zwischen dem Wicklungsstrom I und der induzierten Spannung E null. Das bedeutet, dass Wicklungsstrom und induzierte Spannung in derselben Phase liegen. Wir wissen jedoch theoretisch, dass die in der Wicklung induzierte Spannung durch den sich ändernden Hauptfeldfluss verursacht wird, der mit dem Wicklungsleiter verbunden ist.

Da das Feld durch Gleichstrom angeregt wird, ist der Hauptfeldfluss bezogen auf die Feldmagnete konstant, aber er wäre alternierend bezogen auf die Wicklung, da es eine relative Bewegung zwischen Feld und Wicklung im Wechselstromgenerator gibt. Wenn der Hauptfeldfluss des Wechselstromgenerators bezogen auf die Wicklung dargestellt werden kann als

Dann ist die induzierte Spannung E über der Wicklung proportional zu, dφf/dt.

Daher ist aus diesen obigen Gleichungen (1) und (2) klar, dass der Winkel zwischen φf und der induzierten Spannung E 90° betragen wird.

Nun ist der Wicklungsfluss φa proportional zum Wicklungsstrom I. Daher liegt der Wicklungsfluss φa in Phase mit dem Wicklungsstrom I.

Wiederum bei einem elektrischen Leistungsfaktor von eins sind I und E in derselben Phase. Also, bei einem Leistungsfaktor von eins, liegt φa in Phase mit E. Unter dieser Bedingung liegt der Wicklungsfluss in Phase mit der induzierten Spannung E und das Feldfluss steht im Quadraturverhältnis zu E. Daher steht der Wicklungsfluss φa im Quadraturverhältnis zum Hauptfeldfluss φf.

Da diese beiden Flüsse senkrecht zueinander stehen, ist die Wicklungsreaktion des Wechselstromgenerators bei einem Leistungsfaktor von eins rein verzerrend oder quermagnetisierend.

Da der Wicklungsfluss das Hauptfeldfluss senkrecht verschiebt, bleibt die Verteilung des Hauptfeldflusses unter einer Polfläche nicht gleichmäßig. Die Flussdichte unter den nachfolgenden Polspitzen nimmt etwas zu, während sie unter den vorausgehenden Polspitzen abnimmt.

Verzögernde und vorlaufende Lasten

Bei einem vorlaufenden Leistungsfaktor führt der Wicklungsstrom "I" die induzierte Spannung E um einen Winkel von 90°. Wie wir gerade gezeigt haben, führt das Feldfluss φf die induzierte Spannung E um 90°.

Wiederum ist der Wicklungsfluss φa proportional zum Wicklungsstrom I. Daher liegt φa in Phase mit I. Daher führt auch der Wicklungsfluss φa E um 90°, da I E um 90° führt.

Da in diesem Fall sowohl der Wicklungsfluss als auch das Feldfluss die induzierte Spannung E um 90° führen, kann gesagt werden, dass das Feldfluss und der Wicklungsfluss in dieselbe Richtung zeigen. Daher ist der resultierende Fluss einfach die arithmetische Summe des Feldflusses und des Wicklungsflusses. Daher kann letztendlich gesagt werden, dass die Wicklungsreaktion des Wechselstromgenerators bei einem rein vorlaufenden elektrischen Leistungsfaktor der Magnetisierungstyp ist.

Effekt des Leistungsfaktors von eins

• Der Wicklungsreaktionsfluss ist konstant an Größe und dreht sich mit der Synchrongeschwindigkeit.

• Die Wicklungsreaktion ist quermagnetisierend, wenn der Generator eine Last mit einem Leistungsfaktor von eins beliefert.

• Wenn der Generator eine Last mit einem vorlaufenden Leistungsfaktor beliefert, ist die Wicklungsreaktion teilweise entmagnetisierend und teilweise quermagnetisierend.

• Wenn der Generator eine Last mit einem vorlaufenden Leistungsfaktor beliefert, ist die Wicklungsreaktion teilweise magnetisierend und teilweise quermagnetisierend.

• Der Wicklungsfluss wirkt unabhängig vom Hauptfeldfluss.