同步發電機在超前功率因數負載下的電樞反應


考慮如圖1所示的2極同步發電機。假設發電機負載為零超前功率因數的感性負載。因此,相電流𝐼𝑅 , 𝐼𝑌𝐼𝐵 將分別超前各自的相電壓𝐸𝑅 , 𝐸𝑌𝐸𝐵 90°。圖2顯示了發電機的相量圖。

現在,在時間t = 0時,電流和磁通的瞬時值由下式給出:

$$\mathrm{𝑖_{𝑅} = 0;\:\:φ_{𝑅} = 0}$$

$$\mathrm{𝑖_{𝑌} = 𝐼_{𝑚}\:cos 30° = \frac{\sqrt{3}}{2}𝐼_{𝑚};\:\:\:φ_{𝑌} = \frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}}$$

$$\mathrm{𝑖_{𝐵} = −𝐼_{𝑚}\:cos 30° = −\frac{\sqrt{3}}{2}𝐼_{𝑚};\:\:\:φ_{B} = −\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}}$$

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,電樞反應磁通的方向與主磁場磁通的方向相同。因此,它將有助於主磁場磁通。這被稱為勵磁磁通

同樣,對於轉子的後續位置,可以看出電樞反應磁通φ𝐴𝑅的大小保持恆定,等於1.5 𝜑𝑚,並以同步速度旋轉。此外,電樞反應磁通在發電機每個相中感應的電動勢滯後於各自的相電流90°。

因此,當發電機以超前功率因數供電時,電樞反應部分為勵磁,部分為交磁。

更新於:2021年9月25日

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