Что такое реакция якоря синхронного генератора
127. Реакция якоря синхронного генератора
При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора проходит ток, который создает свой магнитный поток. Последний, вступая во взаимодействие с потоком ротора, образует результирующий магнитный поток машины. Такое действие магнитного потока статора (здесь якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря. В дальнейшем изложении магнитным потоком рассеяния статора пренебрегаем.
Реакция якоря оказывает на работу синхронного генератора большое влияние. Рассмотрим три характерных случая:
1. Генератор нагружен на активную нагрузку. Ток I совпадает по фазе с э. д. с, индуктированной в обмотке статора.
Разберем момент, когда обе стороны катушки одной фазной обмотки оказались над серединами полюсов (фиг. 250, а). 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 набегавший край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.
2. Генератор нагружен на чисто индуктивную нагрузку, при этом ток отстает от э. д. с. на 90° (фиг. 250, б). Максимум тока наступает в момент, когда полюсы проходят за соответствующие проводники расстояние, равное половине полюсного деления. Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.
3. Генератор нагружен на чисто емкостную нагрузку. При этом ток опережает э. д. с. на 90° (фиг. 250, 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.
Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря. На фиг. 250 показаны моменты, когда токи в цепи обмотки одной фазы имеют максимальное значение. В любые другие моменты величины токов в обмотке фазы статора будут меньше, и реакция якоря обмотки одной фазы будет соответственно ослаблена. В действительности нагрузка имеет 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.
127. Реакция якоря синхронного генератора
При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора проходит ток, который создает свой магнитный поток. Последний, вступая во взаимодействие с потоком ротора, образует результирующий магнитный поток машины. Такое действие магнитного потока статора (здесь якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря. В дальнейшем изложении магнитным потоком рассеяния статора пренебрегаем.
Реакция якоря оказывает на работу синхронного генератора большое влияние. Рассмотрим три характерных случая:
1. Генератор нагружен на активную нагрузку. Ток I совпадает по фазе с э. д. с, индуктированной в обмотке статора.
Разберем момент, когда обе стороны катушки одной фазной обмотки оказались над серединами полюсов (фиг. 250, а). 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 набегавший край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.
2. Генератор нагружен на чисто индуктивную нагрузку, при этом ток отстает от э. д. с. на 90° (фиг. 250, б). Максимум тока наступает в момент, когда полюсы проходят за соответствующие проводники расстояние, равное половине полюсного деления. Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.
3. Генератор нагружен на чисто емкостную нагрузку. При этом ток опережает э. д. с. на 90° (фиг. 250, 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.
Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря. На фиг. 250 показаны моменты, когда токи в цепи обмотки одной фазы имеют максимальное значение. В любые другие моменты величины токов в обмотке фазы статора будут меньше, и реакция якоря обмотки одной фазы будет соответственно ослаблена. В действительности нагрузка имеет 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.
Что такое реакция якоря синхронного генератора
§ 115. Реакция якоря синхронного генератора
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.
* ( 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.
* ( 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.
Реакция якоря синхронной машины
Реакция якоря синхронной машины – воздействие магнитодвижущей силы обмотки якоря на магнитодвижущую силу обмотки возбуждения.
Какое влияние оказывает реакция якоря на работу синхронной машины?
От его влияния напрямую будут зависеть рабочие показатели машины. Это связано с тем, что изменения магнитного поля приведут к изменениям ЭДС в обмотке статора, а также ряде других важных показателей. От показателей нагрузки зависит то, насколько сильно влияет реакция якоря на работоспособность синхронной машины.
Чтобы оценить реакцию якоря на синхронную машину необходимо рассмотреть вариант функционирования генератора при больших его нагрузках. 
На фото изображены все типы нагрузок. На изображении «А» – активная. Видно, что в данный промежуток времени ротор будет находиться в вертикальном положении, а значит max. ЭДС E0 в фазной обмотке. Поскольку ЭДС одинакова по фазе, то показания max. тока будут такими же. На графике видно, что магнитодвижущая сила якоря направлена перпендикулярно магнитодвижущей силе возбуждения.
На изображении «Б» – индуктивная. При такой нагрузке ток статора проигрывает по фазе на 90 градусов. Чтобы были достигнуты максимальные показатели необходимо чтобы был произведен поворот ротора вперед на 90 градусов.
На изображении «В» – емкостная. В такой ситуации ток статора впереди по фазе ЭДС Е0 на 90 градусов. Это говорит о том, что максимальных показателей он достигнет намного раньше, чем ЭДС.
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.
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.
 |
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.
Потоки статора и обмотки возбуждения будут совпадать. Магнитное поле машины усиливается, реакция якоря — продольно-намагничивающая.
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.
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