§ 5.16. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ

Магнитная система синхронного генератора в режиме холостого хода (без нагрузки) имеет магнитный поток полюсов, который индуцирует ЭДС в обмотке статора. Однако после включения на грузки в трехфазной обмотке статора возникает ток, который, как известно, создает свое вращающееся поле. Скорость вращения этого поля равна скорости вращения поля полюсов. Следовательно, полный магнитный поток машин при нагрузке складывается из потоков ротора и статора, но отсюда не следует, что магнитное поле статора всегда усиливает поле полюсов. Результат взаимодействия этих полей определяется величиной и характером нагрузки.

Воздействие поля статора на поле полюсной системы возбуждения называется реакцией статора или по аналогии с машинами постоянного тока реакцией якоря.

Рассмотрим кратко реакцию якоря при различных по характеру нагрузках, пренебрегая незначительным влиянием реактивного сопротивления обмотки якоря.

В случае активной нагрузки, при которой ток совпадает по фазе с ЭДС, максимум тока наступит в тот момент, когда оси полюсов будут находиться против обмоток фаз (рис. 5-27, а). Это так называемая поперечная реакция якоря: потоки статора и ротора взаимно перпендикулярны. В результате сложения этих потоков общий магнитный поток генератора несколько увеличивается и смещается в пространстве, — следовательно, ЭДС генератора возрастает.

В случае чисто индуктивной нагрузки ток отстает от ЭДС по фазе на . К рассматриваемому моменту максимального значения тока в обмотке ротор повернут на 90° по часовой стрелке (рис. 5-27, б). Магнитные потоки направлены встречно, общий магнитный поток генератора равен их разности. Реакция якоря размагничивает машину и уменьшает ее ЭДС.

При емкостной нагрузке генератора ток нагрузки опережает по фазе ЭДС на следовательно, ротор генератора еще не дошел на 90° до вертикального положения, а ток в обмотке уже имеет максимальное значение (рис. 5-27, в). Потоки имеют одинаковое направление, увеличивают общий магнитный поток Ф, а это приводит к увеличению ЭДС.

Рис. 5-28

При смешанной активно-индуктивной (рис. 5-28, а) или активно-емкостной (рис. 5-28, б) нагрузке ток и ЭДС сдвинуты по фазе на некоторый угол. Поток от обмотки статора может быть представлен в виде двух взаимно перпендикулярных составляющих: поперечной (активной) и продольной (реактивной). В результате реакции якоря результирующий магнитный поток смещается от вертикали и изменяется по значению в зависимости от характера нагрузки.

Во всех рассмотренных случаях мы не учитывали изменения нагрузки. Очевидно, что реакция якоря будет тем значительней, чем больше ток нагрузки, так как при этом поле якоря усиливается вместе с ростом нагрузки. Таким образом, реакция якоря в синхронном генераторе приводит к изменениям магнитного потока и ЭДС, что является крайне нежелательным, так как изменение значения и характера нагрузки приведут к изменению напряжения на зажимах генератора.

Уменьшения влияния реакции якоря можно добиться, например, увеличением воздушного зазора между статором и ротором при одновременном увеличении тока и числа витков обмотки возбуждения. Это приведет к уменьшению потока якоря за счет увеличения магнитного сопротивления цепи машины при неизменном общем потоке. Однако этим методом на практике нельзя полностью устранить влияние реакции якоря, так как увеличение сечения провода и числа витков обмотки возбуждения привели бы к нерациональной затрате меди и увеличению размеров генератора.

На практике при всяком изменении нагрузки с помощью автоматических устройств изменяют ток возбуждения; этим ослабляют влияние реакции якоря.