Реакція якоря в альтернаторах
Визначення реакції якоря
Реакцією якоря в альтернаторі називається вплив магнітного поля якоря на основне магнітне поле альтернатора або синхронного генератора.
Взаємодія магнітних полів
Коли через якорь проходить струм, його магнітне поле взаємодіє з основним полем, що призводить до деформації (перехресного намагнічування) або зменшення (розмагнічування) потоку основного поля.
Вплив коефіцієнта електричної мощності
При одиничному коефіцієнті електричної мощності, кут між струмом якоря I та індукованим електродвижущим силою E дорівнює нулю. Це означає, що струм якоря та індуковане електродвижуще сило знаходяться в одній фазі. Але ми знаємо теоретично, що електродвижуча сила, індукована в якорі, викликається зміною основного магнітного потоку, пов'язаного з провідниками якоря.
Оскільки поле запалюється постійним струмом, основний магнітний потік є сталим відносно магнітів поля, але він буде чергуватися відносно якоря, оскільки існує відносний рух між полем та якорем в альтернаторі. Якщо основний магнітний потік альтернатора відносно якоря можна представити як
Тоді індукована електродвижуча сила E поперек якоря пропорційна dφf/dt.
Отже, з цих вищезазначених рівнянь (1) та (2) очевидно, що кут між φf та індукованою електродвижучою силою E становить 90o.
Тепер, магнітний потік якоря φa пропорційний струму якоря I. Тому, магнітний потік якоря φa знаходиться в одній фазі зі струмом якоря I.
Знову ж таки, при одиничному електричному коефіцієнті мощності I та E знаходяться в одній фазі. Тому, при одиничному коефіцієнті мощності, φa знаходиться в одній фазі з E. Отже, у цьому випадку, магнітний потік якоря знаходиться в одній фазі з індукованою електродвижучою силою E, а поле знаходиться в квадратурі з E. Тому, магнітний потік якоря φa знаходиться в квадратурі з основним магнітним потоком φf.
Оскільки ці два потоки перпендикулярні один одному, реакція якоря альтернатора при одиничному коефіцієнті мощності є чисто деформуючою або перехресно намагнічуючою.
Оскільки магнітний потік якоря тисне основний магнітний потік перпендикулярно, розподіл основного магнітного потоку під полюсною поверхнею не залишається рівномірним. Плотність потоку під відстаючими полюсовими шпилями трохи збільшується, а під передувальними полюсовими шпилями вона зменшується.
Запізніла та забігаюча навантаженості
При забігаючому коефіцієнті мощності, струм якоря "I" опережає індуковану електродвижучу силу E на кут 90°. Знову ж таки, ми показали, що магнітний потік поля φf опережає індуковану електродвижучу силу E на 90°.
Знову ж таки, магнітний потік якоря φa пропорційний струму якоря I. Тому, φa знаходиться в одній фазі з I. Тому, магнітний потік якоря φa також опережає E на 90°, оскільки I опережає E на 90°.
Оскільки в цьому випадку обидва магнітні потоки — якоря та поля — опережають індуковану електродвижучу силу E на 90°, можна сказати, що магнітні потоки поля та якоря спрямовані в одному напрямку. Тому, загальний потік є просто арифметичною сумою магнітного потоку поля та магнітного потоку якоря. Отже, нарешті, можна сказати, що реакція якоря альтернатора при чисто забігаючому електричному коефіцієнті мощності є намагнічуючою.
Ефект одиничного коефіцієнта мощності
Магнітний потік реакції якоря є сталого значення і обертається з синхронною швидкістю.
Реакція якоря є перехресно намагнічуючою, коли генератор живить навантаження при одиничному коефіцієнті мощності.
Коли генератор живить навантаження при забігаючому коефіцієнті мощності, реакція якоря є частково розмагнічуючою та частково перехресно намагнічуючою.
Коли генератор живить навантаження при забігаючому коефіцієнті мощності, реакція якоря є частково намагнічуючою та частково перехресно намагнічуючою.
Магнітний потік якоря діє незалежно від основного магнітного потоку.
