Статор ораманың магнит өрісі және параметрлері. Бойлайлы және көлденеңгі статор реакциялары

Статор орамасында ток аққан кезде (жүктеме пайдалы болғанда) магнит өрісі туады. Бұл магнит өрісі статордың реакциясы деп аталады. Статор реакциясы синхронды машинаның сипаттамаларына және жүріс-тұрысына үлкен әсер етеді.

Айқындалған полюсті синхронды машинаның роторы симметриясыз болғандықтан статор реакциясы бойлайлы және көлденеңгі біліктегі әрекеттерге бөліп қарау керек. Мұндай әдіс екі реакция әдісі деп аталады.

Активтік жүктеме

Екі полюсті генератордың статоры мен роторы 14.2 а-суретте көрсетілген. Бұрыштық жиілік ω₁-мен ротор сағат тіліне қарсы айналып тұр, ал бұл жағдайда А фазаның ЭҚК-і максималді болады. Активтік жүктеме кезде ток және ЭҚК бір фазада болғандықтан токта максималді болады, яғни i₁=І_m .

7.15 - сурет. Екі полюсті синхронды генератордың әртүрлі жүктеу кездегі жағдайы.

Қоздыру және статор орамалардың магнит өрістерінің салынған сызықтары бойынша көрініп тұр – статор ораманың магнит күші F_а қоздыру ораманың магнит күшіне F_қ перпендикуляр бағытталған.

Бұл қорытынды осы жағдайға салынған векторлық диаграммадан көрініп тұр (7.4, а-сурет )

7.16-сурет. Активтік (а), индуктивтік (б) және сыйымдылық (в) жүктеме кезде синхронды генератордың векторлық диаграммалары.

Статор орамасында қоздыру өрісімен индукцияланған Ė ЭҚК-тің векторы қоздыру F_қ магнит күштен 90⁰ артта қалады, ал статордың тағы İ₁ Е ЭҚК-пен фаза бойынша үйлеседі де, сол себептен осы токпен жаратылған F_а магнит күштің векторы F_қ магнит күштің векторынан 90⁰ артта қалады.

Мұндай статор реакциясының мінезі ротордың қандай да болған жағдайда сақталады, өйткені ротормен статордың өрісі синхронды жылдамдықпен айналады, яғни олар бір-біріне қозғамас түрде болады.

Көлденеңгі статор реакциясы ауа саңылаудағы магнит өрістің көлемін өзгертпейді, бірақ оның қисықтығын бұрмалайды. Сонымен бірге реакция өрісі статор орамасында ЭҚК-ті индукциялайды.

Индуктивтік жүктеме (ψ=90⁰)

Индуктивтік жүктеме кезде статор тағы İ₁, Ė ЭҚК-тен фаза бойынша 90⁰ артқа қалады. Сондықтан, ток ротор бұрынғы жағдайға қарағанда 90⁰ бұрылғанда максималді болады. (17.2. б-сурет). Статор реакциясы магнит күші F_а полюстер білігімен бағытталады да қоздыру ораманың F_қ магнит күшіне қарсы болады (17.3, б-сурет).

Мұндай статор реакциясының магнит күшінің әрекеті машинаның өрісін азайтады. Сондықтан, таза индуктивтік жүктеме кезде синхронды генератордың статор реакциясы бойлайлы-магнитсіздендіру әрекет жасайды.

Сыйымдылықтың жүктемесі (ψ=-90⁰)

Сыйымдылық жүктемесі кезінде статор тағы İ₁ Ė ЭҚК-тен фаза бойынша 90⁰ алға озады. Сондықтан, ток ротор 17.2, в-суретте көрсетілген жағдайда болғанда максималды. Статор реакциясының магнит күші F_а қоздыру ораманың F_қ магнит күшімен келісімді болады. Мұндай статор реакциясының магнит күшінің әрекеті машинаның өрісін үлкейтеді. Сондықтан, таза сыйымдылықтық жүктеме кезде синхронды генератордың статор реакциясы бойлайлы-магниттендіру әрекетін жасайды.

Аралас жүктеме (-90⁰<ψ<90⁰)

Аралас жүктеме кезде статор тағы İ₁ фаза бойынша Ė ЭҚК – те ψ бұрышқа ығысады. Бұл бұрыш (-90⁰<ψ<90⁰) интервалда жатады.

Активтік – индуктивтік жүктеме кезде векторы Ė векторынан ψ<90⁰ артта қалады. векторды қосындыларға бөлеміз: - көлденеңгі, ал - бойлай қосынды. (7.4, а-сурет). Сондай қосындыларға активтік-сыйымдылықтық жүктеме болғанда да бөлуге болады (17.5, б-сурет).

7.17 – сурет. Аралас жүктеме кезде синхронды генератордың векторлық диаграммасы: активтік-индуктивтік (а); активтік-сыйымдылықтық (б).

Реактивтік қосынды İ_d Ė ЭҚК-тен фаза бойынша 90⁰ қалатын болса онда, магнит күші генераторды магнитсіздендіреді. (7.17, а-сурет), реактивтік қосынды İ_d Ė ЭҚК-тен 90⁰ озатын болса, онда магнит күш генераторды магниттендіреді (7.17, б-сурет).

Айқындалған полюстері бар машиналарда полюстер арасындағы магнит кедергінің полюспен статор арасындағы кедергіге қарағанда әлденеше үлкендігі бар.

Сондықтан, бойлайлы біліктегі статор реакциясының қосындысы көлденеңгі біліктегі статор реакциясынан әлде кіші болады.

Статор реакциясының көлденеңгі қосындысы

(7.13)

мұнда - статор реакциясының көлденеңгі қосындысының түрі коэффициенті (әдетте )

Статор реакциясының бойлайлы қосындысы

(7.14)

мұнда - статор реакциясының бойлалы қосындысының түрі коэффициенті (әдетте ).

Статор реакциясының магнит күшінің бойлайлы қосындысы

(7.15)

Статор реакциясының магнит күшінің көлденеңгі қосындысы

(17.16)

Статор реакциясының бойлайлы және көлденеңгі магнит ағындары

(7.17)

(7.15) және (7.16) теңдеуерді қолданып аяғында табамыз.

(7.18)

және синхронды айналып тұрған магнит ағындары статордың орамасында ЭҚК-тері индукцияланады.

;

(7.19)

;

Статор реакциясының бойлайлы және көлденеңгі ЭҚК-терін мынадай түрде да көрсетуге болады

;

; (7.20)

Статор ораманың сейілу ағын ілінуден шығады

; ;

; (7.21) .

және , және ЭҚК-тер фаза бойынша бірге бағытталған, сол себептен оларды бір-бірімен қосуға болады.

;

; (7.22)

мұнда және - статор орамасының бойлайлы және көлденеңгі синхрондық индуктивтік кедергілері.

Статор орамасының активтік кедергісі ораманың белгілі мәліметтерінен анықталады (орамдардың саны, ұзындығы, кесіндісі және сымның өткізгіштігі)

(7.23)