Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели, страница 17

Трехфазная система МДС F_б образует в зазоре между статором и ротором бегущую  волну   результирующего магнитного поля синхронного генератора. Эта волна представима как суперпозиция бегущей волны магнитной индукции поля ротора и отстающей от нее  в пространстве  на угол   волны магнитной индукции от тока статора.  Такой пространственный сдвиг между синусоидами объясняется тем, что трехфазная система МДС ротора сдвинута во времени относительно трехфазной системы МДС тока статора на угол . На рисунке 16    изображена векторная диаграмма,  представляющая пространственное распределение  волн  магнитной индукции в зазоре  двухполюсного синхронного генератора. 

Рис. 16 Пространственная диаграмма магнитной индукции в зазоре СГ

Процесс взаимодействия  волн  поля статора и ротора с образованием результирующей бегущей волны называется реакцией якоря. (5) Поток через контур статорной обмотки обусловленный током статора называется потоком реакции якоря. (6)

П2 Эквивалентная схема и векторная диаграмма неявнополюсного синхронного генератора с ненасыщенной магнитной цепью

Векторные диаграммы для явнополюсных синхронных генераторов, отражающие разные магнитные сопротивления при замыкании магнитных линий вдоль и поперек полюсов ротора, достаточно сложны.

Приходится рассматривать отдельно составляющую тока статора по продольной оси I_d , в зависимости от характера нагрузки генератора размагничивающую или подмагничивающую машину, и составляющую тока статора по поперечной оси I_q , чье действие создает основной электромагнитный момент машины.

Значительно проще  векторная диаграмма для неявнополюсной машины с ненасыщенной магнитной системой. Так как такая диаграмма в целом отражает физику явлений имеющих место в синхронной машине, то ограничимся рассмотрением последней.

Эквивалентная схема замещения одной фазы  неявнополюсного синхронного генератора  имеет вид ветви с последовательно включенными сопротивлениями . и источником  ЭДС

Здесь резистор представляет резистивное сопротивление обмотки статора. Катушка индуктивности  учитывает поток рассеяния, а  - поток реакции якоря, - сопротивление нагрузки, Е₁₀ - ЭДС холостого хода, индуцируемая в обмотке статора потоком ротора.  - напряжение на зажимах статора. (7).

По второму закону Кирхгофа имеем:  

При начертании векторных диаграмм синхронного генератора будем  располагать вектор F₂, потокосцепления статорной обмотки от поля  ротора, влево вдоль оси абсцисс

Рис. 17Схема замещения и векторная диаграмма  неявнополюсного СГ при резистивно-индуктивной нагрузке

Тогда  вектор ЭДС Е₁₀ будет направлен  вверх вдоль оси ординат. При индуктивной нагрузке генератора вектор тока статора I₁  отстает от вектора Е₁₀ на угол , а   вектор F₁ , МДС реакции якоря,  сонаправлен с вектором тока статора. Результирующий вектор намагничивающих сил находится как геометрическая сумма векторов  и .(8) Угол между векторами и , выражающий фазовый сдвиг между соответствующими временными синусоидами, определяет пространственный сдвиг   между волной поля ротора и волной результирующего поля в зазоре машины. Здесь р - число пар полюсов.  Вектор  ЭДС , индуцируемой в статорной обмотке суммарным магнитным потоком существующим в зазоре машины, будет перпендикулярен вектору . Его начало находится в начале координат, а конец -  на перпендикуляре проведенном из конца вектора  к вектору тока статора .   Вектор напряжения статорной обмотки отстает от вектора  на угол  и опережает вектор тока статора на угол . Вектор падения напряжения на резистивном сопротивлении статора пойдет из конца вектора напряжения параллельно вектору тока статора. Вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении реакции якоря  и индуктивном сопротивлении рассеяния замкнет ЭДС Е₁₀. При этом вектор напряжения U меньше вектора ЭДС E₁₀.

Если нагрузка генератора чисто резистивная, то векторы тока и напряжения статора сонаправлены. Углы  и  равны друг другу. Вектор напряжения  U меньше  вектора ЭДС E₁₀.

Если нагрузка генератора имеет емкостной характер, то угол  отрицателен и напряжение на зажимах синхронного генератора U больше ЭДС Е₁₀. (9)