Какая по характеру нагрузка вызывает размагничивание генератора
Реакция якоря синхронной машины
Под реакцией якоря в синхронных машинах понимают воздействие магнитного поля статора (якоря) на магнитное поле ротора. Реакция якоря оказывает сильное влияние на все электромагнитные процессы в машине. Явление реакции по определению связано с магнитным полем статора, поэтому характер и степень влияния реакции определяется током статора, т.е. нагрузкой машины.
Рассмотрим этот процесс на примере синхронного генератора. Изобразим вращающееся магнитное поле ротора вектором . При вращении оно пересекает неподвижные проводники обмоток статора и наводит в них ЭДС , отстающую от потока на . Ток статора создает магнитный поток статора , совпадающий с ним по направлению. В зависимости от характера нагрузки ток статора может иметь фазовый сдвиг по отношению к ЭДС в пределах .
При чисто активной нагрузке ( R ) ток и магнитный поток статора совпадают по фазе с и результирующий магнитный поток машины оказывается смещенным относительно потока ротора на некоторый угол в сторону запаздывания. В результате смещения потока магнитное поле ослабляется под набегающими краями полюсов ротора и усиливается под сбегающими. Несмотря на то, что в результате смещения сбегающие края полюсов подмагничиваются, результирующее поле машины ослабляется, т.к. из-за насыщения полюсов в зоне подмагничивания оно проявляется слабее, чем размагничивание на набегающих краях. В целом при активной нагрузке магнитное поле ослабляется и деформируется.
При чисто индуктивной нагрузке ( L ) ток статора и магнитный поток отстают от ЭДС на . Поток статора оказывается направленным встречно по отношению к потоку ротора и сильно размагничивает машину. Однако, в отличие от активной нагрузки, искажения поля за счет смещения потока не происходит.
При чисто емкостной нагрузке ( C ) ток статора и магнитный поток опережают ЭДС на и поле в машине усиливается потоком реакции, направленным согласно с потоком ротора. Искажения поля в этом случае также не происходит, а усиление поля вследствие насыщения оказывается выраженным слабо.
В случае активно-реактивной нагрузки ( RL и RC ) поток статора оказывается смещенным на угол меньший, чем , в сторону запаздывания или опережения. В этом случае магнитный поток статора , можно разложить на продольную и поперечную составляющие. Продольная составляющая будет оказывать при RL нагрузке размагничивающее действие, а при RC нагрузке – подмагничивающее. Поперечная составляющая будет вызывать деформацию поля, аналогичную деформации при активной нагрузке.
Таким образом реакция якоря в синхронной машине изменяет величину и направление магнитного потока, в отличие от асинхронной машины, у которой . Негативное влияние реакции якоря в синхронных машинах снижают увеличением рабочего зазора.
Магнитный поток вызывает искажение магнитного поля ротора, которое проявляется в статоре в виде ЭДС . Так как поток линейно связан с током статора , то эту ЭДС можно представить в комплексной форме через некое индуктивное сопротивление в виде .
Источник
Какая по характеру нагрузка вызывает размагничивание генератора
§ 115. Реакция якоря синхронного генератора
Основной магнитный поток машины — это поток возбуждения, создаваемый обмоткой ротора. При отсутствии нагрузки этот поток является единственным потоком машины.
При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора (якоря) проходит ток I, который создает свой магнитный поток. Этот поток оказывает значительное влияние на магнитное поле машины в целом, изменяя его по величине или искажая его распределение. Такое действие магнитного потока статора (якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря.
Рассмотрим три характерных случая:
1. К генератору присоединена активная нагрузка. Ток I совпадает по фазе с э.д.с., индуктированной в обмотке статора.
Рассмотрим момент, когда обе стороны катушки однофазной обмотки оказались над серединами полюсов (рис. 277, а) * .
* ( Для наглядности здесь представлена часть цилиндрической поверхности статора и ротора в развернутом виде.)
Рис. 277. Реакция якоря синхронного генератора при различных характерах нагрузки
В этот момент э.д.с. катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Направление магнитных линий вокруг проводников катушки статора определяется по правилу «буравчика». Из чертежа видно, что поле статора размагничивает набегающий край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.
2. Генератор нагружен чисто индуктивной нагрузкой. При этом ток отстает от э.д.с. на 90° (рис. 277, б). Максимум тока наступает в момент, когда полюсы успевают отойти от соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления * .
* ( Полюсным делением называется расстояние между осями смежных полюсов N и S.)
Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси и, следовательно, ослабляет магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.
3. Генератор нагружен чисто емкостной нагрузкой. При этом ток опережает э.д.с. на 90° (рис. 277, в).
Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления.
Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен согласно с потоком полюсов вдоль их оси и, следовательно, усиливает магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.
В действительности нагрузка носит смешанный характер. Поэтому магнитный поток реакции якоря будет иметь как поперечную, так и продольную составляющие.
Таким образом, реакция якоря синхронного генератора зависит от характера нагрузки, т. е. от сдвига фаз между индуктированной в статоре э.д.с. и его током.
Влияние реакции якоря на работу синхронного генератора зависит от величины нагрузочного тока I, протекающего по обмотке статора. С ростом индуктивной нагрузки усиливается размагничивающее действие реакции якоря, а с ростом емкостной нагрузки усиливается намагничивающее действие реакции якоря.
Источник
Реакция якоря синхронного генератора
Воздействие магнитного поля обмотки якоря, на магнитное поле созданное обмотки возбуждения называется реакцией якоря.
Действие реакции якоря зависит от характера нагрузки: активной ( 
), индуктивной ( 
), емкостной ( 
) или смешанной ( 
или 
).
Рассмотрим реакцию якоря на примере однофазного двухполюсного синхронного генератора.
Ток обмотки возбуждения создает магнитный поток Фf, который направлен по продольной оси полюса d (определяется по правилу буравчика). Этот поток, вращаясь с синхронной частотой вместе с ротором, индуктирует в обмотке якоря ЭДС Еf, вектор которой отстает на 
периода от вектора потока Фf . Под действием ЭДС Еf по обмотке якоря и нагрузке генератора протекает ток якоря 
.При активной нагрузке, ток в обмотке якоря совпадает по фазе с ЭДС 
. Векторная диаграмма потоков и ЭДС имеет следующий вид:
Поток реакции якоря Фа направлен перпендикулярно потоку возбуждения 
— имеет место поперечная реакция якоря. Поперечная реакция якоря приводит к искажению результирующего поля машины. Магнитное поле ослабляется под набегающим краем полюса и усиливается под сбегающим краем полюса. Результирующий магнитный поток машины уменьшается. Это ведет к уменьшению ЭДС.
Максимальное значение тока и потока Фа будет соответствовать максимальной ЭДС Еf , когда стороны секции обмотки якоря находятся посередине полюса, что соответствует вертикальному расположению ротора.
 |
При индуктивной нагрузке, ток статора отстает от ЭДС по фазе на 90 0 .
Поток реакции якоря 
направлен вдоль оси полюса ротора противоположно основному потоку . Поток якоря ослабляет поле машины и реакция якоря оказывает продольно-размагничивающее действие.
Когда ток статора достигнет максимума, ротор успеет дополнительно провернуться на 90 0 относительно оси обмотки якоря.
При емкостной нагрузке, ток статора опережает ЭДС на 90 0 .
Потоки статора и обмотки возбуждения будут совпадать. Магнитное поле машины усиливается, реакция якоря — продольно-намагничивающая.
Ток будет максимальным тогда, когда ротор еще не довернется до вертикального положения на 90 0 .
При смешанной активно-индуктивной нагрузке ( ), ротор успеет повернуться на некоторый угол ψ прежде, чем ток статора достигнет максимума (рис. 6.8). Из векторной диаграммы МДС видно, что вектор МДС реакции якоря отстает от ЭДС 
на угол ψ.
Разложим МДС реакции якоря на составляющие по продольной и поперечной осям машины.
; 
При активно-индуктивной нагрузке продольная составляющая реакции якоря направлена встречно, а при активно-емкостной согласно основному магнитному потоку.
10 Рассмотрим 2 принципиальных случая:
— при ненасыщенной магнитной системе, когда действие реакции якоря приводит только к искажению магнитного потока.
— при насыщенно магнитной цепи, когда под действием поля якоря основной магнитный поток в воздушном зазоре уменьшается под действием поля якоря. Для упрощения расчетов вводится параметр – линейная нагрузка.
Iпр — ток проводника, Da – диаметр окружности якоря, А – ток якоря, приходящийся на единицу длины окружности якоря (A\м).
1. Действие реакции якоря при ненасыщенной магнитной цепи: 
По общему правилу за положительное направление магнитной индукции принимается такое, когда магнитный поток из воздушного зазора поступает в якорь. Поскольку магнитная система ненасыщенна, индукция основного магнитного потока и реакции якоря должны быть сложены.
Индукция по окружности якоря под действием поля якоря распределяется неравномерно. Повышается напряжение между соседними коллекторными пластинами, что может отрицательно сказаться на коммутации электрической машины. Индукция в воздушном зазоре остается неизменной. Физическая нейтраль относительно геометрической нейтрали по направлению вращения якоря на угол α, величина этого угла определяется током нагрузки якоря.
При отсутствии насыщения можно пренебречь МДС стальных участков, учитывать только МДС воздушного зазора.
.2 При насыщенной магнитной цепи.
Цепь насыщена, поэтому нельзя решить этот вопрос складыванием индукции основного магнитного потока и от поля якоря, в этом случае строится переходная характеристика
Площадь ABCDEF – магнитный поток в воздушном зазоре.
Уменьшение магнитного потока под действием поля якоря приводит к уменьшению ЭДС на зажимах генератора. Качественные и количественные оценки реакции якоря применимы и для двигательного режима работы с учетом того, что ток и ЭДС направлены в противоположные стороны. 1. У набегающего края полюса магнитные потоки будут складываться, у сбегающего вычитаться.
2. Сдвиг щеток с нейтрали по направлению вращения якоря приводит к появлению продольной намагничивающей составляющей якоря, в связи с этим в двигательном режиме сдвиг щеток с геометрическо
Источник