Spoelreactie in alternators

Definitie van Armatuurreactie

Armatuurreactie in een wisselstroomgenerator wordt gedefinieerd als het effect van het magnetisch veld van de armatuur op het hoofdmagnetisch veld van de wisselstroomgenerator of synchrone generator.

 Magnetische Veld Interactie

Wanneer de armatuur stroom draagt, interacteert zijn magnetisch veld met het hoofdveld, wat resulteert in vervorming (kruismagnetisatie) of vermindering (demagnetisatie) van de hoofdveldflux.

Invloed van de Cosinus Phi

Bij een cosinus phi van 1 is de hoek tussen de armatuurstroom I en de geïnduceerde spanning E, nul. Dit betekent dat de armatuurstroom en de geïnduceerde spanning in fase zijn. Maar we weten theoretisch dat de in de armatuur geïnduceerde spanning veroorzaakt wordt door de variërende hoofdveldflux, die verbonden is met de armatuurpleidingen.

Aangezien het veld wordt opgewekt door gelijkstroom, is de hoofdveldflux constant ten opzichte van de veldmagneten, maar zou deze alternerend zijn ten opzichte van de armatuur omdat er relatieve beweging is tussen het veld en de armatuur in de wisselstroomgenerator. Als de hoofdveldflux van de wisselstroomgenerator ten opzichte van de armatuur kan worden weergegeven als

Dan is de geïnduceerde spanning E over de armatuur evenredig met, dφf/dt.

Dus, uit bovenstaande vergelijkingen (1) en (2) is duidelijk dat de hoek tussen φf en de geïnduceerde spanning E 90° zal zijn.

Nu is de armatuurflux φa evenredig met de armatuurstroom I. Daarom is de armatuurflux φa in fase met de armatuurstroom I.

Opnieuw, bij een cosinus phi van 1 zijn I en E in fase. Dus, bij een cosinus phi van 1, is φa in fase met E. Onder deze omstandigheden is de armatuurflux in fase met de geïnduceerde spanning E en is het veldflux in kwadrature met E. Dus, de armatuurflux φa is in kwadrature met de hoofdveldflux φf.

Omdat deze twee fluxen loodrecht op elkaar staan, is de armatuurreactie van de wisselstroomgenerator bij een cosinus phi van 1 puur vervormend of kruismagnetiserend type.

Doordat de armatuurflux de hoofdveldflux loodrecht duwt, blijft de verdeling van de hoofdveldflux onder een poolvlak niet uniform verdeeld. De fluxdichtheid onder de achterste polen neemt enigszins toe, terwijl onder de voorste polen afneemt.

Achterlopende en Voortlopende Lasten

Bij een voortlopende cosinus phi, leidt de armatuurstroom "I" de geïnduceerde spanning E met een hoek van 90°. Opnieuw hebben we laten zien dat de veldflux φf de geïnduceerde spanning E leidt met 90°.

Opnieuw is de armatuurflux φa evenredig met de armatuurstroom I. Daarom is φa in fase met I. Daarom leidt de armatuurflux φa ook E, met 90°, omdat I E leidt met 90°.

Omdat in dit geval zowel de armatuurflux als de veldflux de geïnduceerde spanning E leiden met 90°, kan worden gezegd dat de veldflux en de armatuurflux in dezelfde richting staan. Dus, de resulterende flux is eenvoudigweg de rekenkundige som van de veldflux en de armatuurflux. Dus, uiteindelijk kan worden gezegd dat de armatuurreactie van de wisselstroomgenerator bij een puur voortlopende cosinus phi het magnetiserende type is.

Effect van Cosinus Phi van 1

• De armatuurreactieflux is constant in grootte en roteert met synchrone snelheid.

• De armatuurreactie is kruismagnetiserend wanneer de generator een last levert bij een cosinus phi van 1.

• Wanneer de generator een last levert bij een voortlopende cosinus phi, is de armatuurreactie gedeeltelijk demagnetiserend en gedeeltelijk kruismagnetiserend.

• Wanneer de generator een last levert bij een voortlopende cosinus phi, is de armatuurreactie gedeeltelijk magnetiserend en gedeeltelijk kruismagnetiserend.

• Armatuurflux werkt onafhankelijk van de hoofdveldflux.