同步發電機在滯後功率因數負載下的電樞反應


考慮圖 1 所示的 2 極同步發電機。假設發電機負載為零功率因數滯後的感性負載。在這種情況下,相電流𝐼𝑅、𝐼𝑌𝐼𝐵將分別滯後於各自的相電壓𝐸𝑅、𝐸𝑌𝐸𝐵 90°。同步發電機的相量圖如圖 2 所示。

現在,在時間t = 0 時,電流和磁通的瞬時值由下式給出:

$$\mathrm{𝑖_{𝑅} = 0;\:\:φ_{𝑅} = 0}$$

$$\mathrm{𝑖_{𝑌} = 𝐼_{𝑚}\:sin(−120°) = −\frac{\sqrt{3}}{2}𝐼_{𝑚};\:\:\:φ_{𝑌} = −\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}}$$

$$\mathrm{𝑖_{𝐵} = 𝐼_{𝑚}\:sin(120°) = \frac{\sqrt{3}}{2}𝐼_{𝑚};\:\:\:φ_{𝐵} = \frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}}$$

磁通的空間圖如圖 3 所示。根據平行四邊形法則,合成的電樞反應磁通由下式給出:

$$\mathrm{𝜑_{𝐴𝑅} =\sqrt{φ^{2}_{𝑌} + φ^{2}_{B} + 2 φ_{𝑌}\:φ_{𝐵}\:cos\:60°}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:φ_{𝐴𝑅} =\sqrt{(\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚})^{2}+(\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚})^{2}+2 \times (\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚})\times (\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}) \times (\frac{1}{2})}}$$

$$\mathrm{∴\:𝜑_{𝐴𝑅} = 1.5\:φ_{𝑚}}$$

這裡可以看出,電樞反應磁通φ𝐴𝑅的方向與主磁場磁通相反。因此,它將反對並削弱主磁場磁通。電樞反應的這種效應稱為去磁效應。同樣,也可以證明,對於轉子的連續位置,電樞反應磁通φ𝐴𝑅的大小保持恆定,等於 1.5 𝜑𝑚,並以同步速度旋轉。此外,電樞反應磁通在每個相中感應的電動勢滯後於各自的相電流 90°

因此,當同步發電機以滯後功率因數供電時,電樞反應的效果部分是去磁的,部分是橫向磁化的

更新於: 2021年9月25日

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