Реакция якоря в альтернаторах

Определение реакции якоря

Реакция якоря в генераторе переменного тока определяется как влияние магнитного поля якоря на основное магнитное поле генератора или синхронного генератора.

 Взаимодействие магнитных полей

Когда якорь несет ток, его магнитное поле взаимодействует с основным полем, вызывая либо искажение (перекрестная намагниченность), либо уменьшение (размагничивание) потока основного поля.

Влияние коэффициента мощности

При единичном коэффициенте мощности угол между током якоря I и наведенной э.д.с. E равен нулю. Это означает, что ток якоря и наведенная э.д.с. находятся в одной фазе. Однако теоретически известно, что э.д.с., наведенная в якоре, обусловлена изменением основного магнитного потока, связанным с проводниками якоря.

Так как поле возбуждается постоянным током, основной магнитный поток остается постоянным относительно магнитов поля, но он будет чередоваться относительно якоря, поскольку существует относительное движение между полем и якорем в генераторе. Если основной магнитный поток генератора относительно якоря можно представить как

То наведенная э.д.с. E по якорю пропорциональна dφf/dt.

Следовательно, из этих уравнений (1) и (2) ясно, что угол между φf и наведенной э.д.с. E составит 90^o.

Теперь, магнитный поток якоря φa пропорционален току якоря I. Следовательно, магнитный 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, магнитный поток якоря находится в фазе с наведенной э.д.с. E, а полевой поток находится в квадратуре с E. Следовательно, магнитный поток якоря φa находится в квадратуре с основным полевым потоком φf.

Так как эти два потока перпендикулярны друг другу, реакция якоря генератора при единичном коэффициенте мощности является чисто искажающей или перекрестно-намагничивающей.

Поскольку магнитный поток якоря толкает основной полевой поток перпендикулярно, распределение основного полевого потока под полюсом больше не остается равномерным. Плотность потока под отстающими полюсными кончиками увеличивается, а под опережающими полюсными кончиками уменьшается.

Отстающие и опережающие нагрузки

При опережающем коэффициенте мощности, ток якоря "I" опережает наведенную э.д.с. E на угол 90o. Снова, мы показали, что полевой поток φf опережает наведенную э.д.с. E на 90o.

Снова, магнитный поток якоря φa пропорционален току якоря I. Следовательно, φa находится в фазе с I. Следовательно, магнитный поток якоря φa также опережает E на 90o, так как I опережает E на 90o.

Так как в этом случае оба магнитных потока — якоря и поля — опережают наведенную э.д.с. E на 90o, можно сказать, что полевой поток и магнитный поток якоря направлены в одном направлении. Следовательно, результирующий поток представляет собой простую сумму полевого и магнитного потоков якоря. Таким образом, можно сказать, что реакция якоря генератора при чисто опережающем электрическом коэффициенте мощности является намагничивающей.

Эффект единичного коэффициента мощности

• Магнитный поток реакции якоря постоянен по величине и вращается со скоростью синхронизма.

• Реакция якоря является перекрестно-намагничивающей, когда генератор питает нагрузку при единичном коэффициенте мощности.

• Когда генератор питает нагрузку при опережающем коэффициенте мощности, реакция якоря частично размагничивающая и частично перекрестно-намагничивающая.

• Когда генератор питает нагрузку при опережающем коэффициенте мощности, реакция якоря частично намагничивающая и частично перекрестно-намагничивающая.

• Магнитный поток якоря действует независимо от основного магнитного потока.