Магнитное поле ротора, созданное постоянным током, подведенным на зажимы И1—И2 обмотки возбуждения, вращаясь вместе с ротором, пересекает проводники обмотки статора и наводит в ее фазах э. д. с. ЕА, Ев и Ес одинаковой величины и частоты, но сдвинутые по фазе на 120° относительно друг друга. Частота наведенной э. д. с. пропорциональна частоте вращения ротора.
При подключении к выводам С1, С2 и СЗ обмотки статора нагрузки (потребителя энергии) Zн в цепи генератора появляются токи IA, IВ и IС. Таким образом, синхронный генератор, потребляя механическую энергию первичного двигателя, отдает электрическую энергию переменного тока.
Э. д. с. фазы обмотки статора определяется выражением
где kwl — обмоточный коэффициент обмотки статора; Ф — вращающийся магнитный поток ротора; w1 — число витков фазы обмотки статора.
Обмотки статора синхронных машин делают распределенными с укороченным шагом, что способствует уменьшению амплитуды высших гармоник в кривой э. д. с, наводимой в обмотке статора.
Величина линейной э. д.
с. на выходе синхронного генератора Ел зависит от схемы соединения
фазных обмоток статора: при соединении в звезду ЕЛ = 
E1; при соединении в треугольник Ел = E1.
3.1.4. Магнитное поле синхронного генератора при холостом ходе и при нагрузке. Реакция якоря
Если синхронный генератор работает в режиме холостого хода, то ток в обмотке статора отсутствует и в генераторе действует лишь одна м. д. с, создаваемая током обмотки возбуждения (ротора) FB. Эта м.д.с. создает в магнитной системе генератора магнитный поток возбуждения, направленный по оси полюсов ротора и вращающийся вместе с ротором с частотой n1.
При
подключении нагрузки ZH в каждой фазе обмотки статора возникает переменный
ток I1,
который создает м. д. с. якоря (статора) Fa.
Если генератор трехфазный, то система токов I1 создает магнитное поле статора Фа, вращающееся
в сторону вращения ротора с синхронной частотой n1.
Таким образом, при работе синхронного генератора в режиме нагрузки в нем действуют две м. д. с, которые создают соответственно два магнитных поля: возбуждения и якоря (статора).
Рис. 5. Реакция якоря синхронного генератора
Воздействие поля якоря на магнитное поле машины называете реакцией якоря. Влияние реакции якоря на рабочие свойства синхронной машины зависит не только от величины тока нагрузки I1 как это имело место в машинах постоянного тока, но и от характера нагрузки, т. е. от угла сдвига между э. д. с. машины и током статора.
Для выяснения влияния реакции якоря рассмотрим рис. 5.
На рис. 5,а изображен синхронный генератор с явно выраженными полюсами при чисто активной нагрузке. На статоре генератора расположена многофазная обмотка. При вращении ротора максимальная э. д. с. E1max наводится в проводниках, находящихся в рассматриваемый момент времени под серединой полюсов ротора. Так как ток I1 в этом случае совпадает с E1 по фазе (во времени), то максимум тока I1max будет иметь место в тех же; проводниках обмотки статора. М.д.с. обмотки статора Fa всегда направлена по оси той фазы, в которой в данный момент времени ток максимален. Это значит, что м.д.с. обмотки статора будет направлена перпендикулярно оси полюсов ротора, а следовательно, перпендикулярно м.д. с. возбуждения FB. Так же будет направлен и поток реакции якоря. Таким образом, при чисто активной нагрузке реакция якоря (статора) поперечная — поток Фа направлен по оси q— q. Поперечная реакция якоря синхронного генератора выбывает искажение, магнитного потока и оказывает такое же влияние на основное поле машины, как и реакция якоря в генераторе постоянного тока: ослабляет основное поле под набегающим краем полюса и усиливает его под сбегающим краем. Некоторое уменьшение результирующего магнитного потока по сравнению с потоком возбуждения вызывается насыщением магнитной системы генератора.
При чисто индуктивной нагрузке (рис.5,б) ток I1 отстает по фазе от Е1 на четверть периода (90°). Это значит, что максимум тока I1max будет не в тех проводниках, в которых в данный момент времени э. д. с. максимальна, а в проводниках, в которых максимум Е1 был па 1/4 периода раньше. М. д. с. статорной обмотки F а в этом случае будет направлена не по поперечной (q — q), а по продольной оси машины (d — d), совпадающей с осью полюсов. Причем м. д. с. Fa направлена навстречу м. д. с. Fв и оказывает на магнитное поле машины размагничивающее действие. Таким образом, при чисто индуктивной нагрузке реакция якоря (статора) продольная размагничивающая.
При чисто емкостной нагрузке (рис. 5,в) ток якоря
I1 опережает по фазе Е1 на 90°. Это значит, что максимум тока I1max будет не в тех проводниках, в которых в данный момент э. д. с. максимальна F1max, а в проводниках, в которых максимум э. д. с. будет через 1/4 периода (при повороте ротора на 90°). М. д. с. обмотки статора Fa в этом случае будет направлена по продольной оси в ту же сторону, что и м. д. с. обмотки возбуждения Fв. Таким образом, при чисто емкостной нагрузке реакция якоря продольная намагничивающая.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.