Reakcja uzwojenia w alternatorach
Definicja reakcji armatury
Reakcja armatury w alternatorze definiuje się jako wpływ pola magnetycznego armatury na główne pole magnetyczne alternatora lub synchronicznego generatora.
Interakcja pól magnetycznych
Gdy armatura przeprowadza prąd, jej pole magnetyczne oddziaływuje z głównym polem, powodując albo deformację (krzyżowe namagnesowanie) albo zmniejszenie (roznamagnesowanie) strumienia głównego pola.
Wpływ współczynnika mocy
Przy jednostkowym współczynniku mocy, kąt między prądem armatury I a indukowaną napięciem E wynosi zero. To oznacza, że prąd armatury i indukowane napięcie są w tej samej fazie. Ale wiemy teoretycznie, że napięcie indukowane w armaturze jest spowodowane zmieniającym się głównym strumieniem magnetycznym, połączonym z przewodnikiem armatury.
Ponieważ pole jest pobudzane prądem stałym, główny strumień magnetyczny jest stały w stosunku do magnesów polowych, ale będzie on zmienny w stosunku do armatury, ponieważ istnieje ruch względny między polem i armaturą w alternatorze. Jeśli główny strumień magnetyczny alternatora w stosunku do armatury można przedstawić jako
To indukowane napięcie E na armaturze jest proporcjonalne do dφf/dt.
Stąd, z tych powyższych równań (1) i (2) wynika, że kąt między φf i indukowanym napięciem E wyniesie 90o.
Teraz, strumień magnetyczny armatury φa jest proporcjonalny do prądu armatury I. Stąd, strumień magnetyczny armatury φa jest w fazie z prądem armatury I.
Znowu, przy jednostkowym współczynniku mocy elektrycznej I i E są w tej samej fazie. Więc, przy jednostkowym współczynniku mocy, φa jest w fazie z E. Więc w tym stanie, strumień magnetyczny armatury jest w fazie z indukowanym napięciem E, a strumień magnetyczny pola jest w kwadraturze z E. Stąd, strumień magnetyczny armatury φa jest w kwadraturze z głównym strumieniem magnetycznym φf.
Ponieważ te dwa strumienie są do siebie prostopadłe, reakcja armatury alternatora przy jednostkowym współczynniku mocy jest czysto deformująca lub krzyżowo namagnesowująca.
Ponieważ strumień magnetyczny armatury przesuwa główny strumień magnetyczny prostopadle, rozkład głównego strumienia magnetycznego pod twarzą pola nie pozostaje jednolity. Gęstość strumienia pod tylnymi końcówkami pola wzrasta nieco, podczas gdy pod przednimi końcówkami pola maleje.
Obciążenia opóźnione i wyprzedzone
W warunkach wyprzedzonego współczynnika mocy, prąd armatury „I” wyprzedza indukowane napięcie E o kąt 90o. Znowu, pokazaliśmy, że strumień magnetyczny pola φf wyprzedza indukowane napięcie E o 90o.
Znowu, strumień magnetyczny armatury φa jest proporcjonalny do prądu armatury I. Stąd, φa jest w fazie z I. Stąd, strumień magnetyczny armatury φa również wyprzedza E, o 90o, ponieważ I wyprzedza E o 90o.
Ponieważ w tym przypadku zarówno strumień magnetyczny armatury, jak i strumień magnetyczny pola wyprzedzają indukowane napięcie E o 90o, można stwierdzić, że strumień magnetyczny pola i strumień magnetyczny armatury są w tym samym kierunku. Stąd, rezultatowy strumień jest prostą sumą arytmetyczną strumienia pola i strumienia armatury. Stąd, w końcu, można stwierdzić, że reakcja armatury alternatora spowodowana czysto wyprzedzonym współczynnikiem mocy elektrycznej jest typu namagnesowującego.
Efekt jednostkowego współczynnika mocy
Strumień magnetyczny reakcji armatury jest stały co do wielkości i obraca się z prędkością synchronicznej.
Reakcja armatury jest krzyżowo namagnesowująca, gdy generator zasila obciążenie przy jednostkowym współczynniku mocy.
Gdy generator zasila obciążenie przy wyprzedzonym współczynniku mocy, reakcja armatury jest częściowo roznamagnesowująca i częściowo krzyżowo namagnesowująca.
Gdy generator zasila obciążenie przy wyprzedzonym współczynniku mocy, reakcja armatury jest częściowo namagnesowująca i częściowo krzyżowo namagnesowująca.
Strumień magnetyczny armatury działa niezależnie od głównego strumienia magnetycznego.
