hver roterende elektrisk maskine fungerer baseret på Faradays lov. Hver elektrisk maskine kræver et magnetfelt og en spole (kendt som anker) med en relativ bevægelse mellem dem. I tilfælde af en generator leverer vi elektricitet til Polen for at producere magnetfelt, og udgangseffekten tages fra ankeret. På grund af relativ bevægelse mellem felt og anker skærer lederen af armaturer strømmen af magnetfeltet, og derfor ville der være skiftende strømforbindelse med disse ankerledere. Ifølge Faradays lov om elektromagnetisk induktion ville der være en emf induceret i ankeret. Så snart belastningen er forbundet med ankerterminaler, er der således en strøm, der strømmer i ankerspolen.
så snart strømmen begynder at strømme gennem ankerlederen, er der en omvendt effekt af denne strøm på generatorens hovedfeltstrøm (eller synkron generator). Denne omvendte effekt kaldes ankerreaktion i Generator eller synkron generator. Med andre ord kaldes virkningen af armatur (stator) strømning på strømmen produceret af rotorfeltpolerne ankerreaktion.
vi ved allerede, at en strømbærende leder producerer sit eget magnetfelt, og dette magnetfelt påvirker generatorens hovedmagnetfelt.
det har to uønskede virkninger, enten forvrænger det hovedfeltet, eller det reducerer hovedfeltstrømmen eller begge dele. De forringer maskinens ydeevne. Når feltet bliver forvrænget, er det kendt som en krydsmagnetiserende effekt. Og når feltstrømmen bliver reduceret, er det kendt som den demagnetiserende effekt.
den elektromekaniske energikonvertering finder sted gennem magnetfelt som medium. På grund af relativ bevægelse mellem ankerledere og hovedfeltet induceres en emf i ankerviklingerne, hvis størrelse afhænger af den relative hastighed og såvel som den magnetiske strømning. På grund af ankerreaktion reduceres eller forvrænges strømmen, det inducerede net emf påvirkes også, og maskinens ydeevne nedbrydes derfor.
Ankerreaktion i Generator
i en generator som alle andre synkrone maskiner afhænger effekten af ankerreaktion af effektfaktoren, dvs.faseforholdet mellem terminalspændingen og ankerstrømmen.
reaktiv effekt (forsinkelse) er magnetfeltenergien, så hvis generatoren leverer en forsinket belastning, indebærer dette, at den leverer magnetisk energi til belastningen. Da denne effekt kommer fra ophidselse af synkron maskine, bliver den netto reaktive effekt reduceret i generatoren.
derfor er ankerreaktionen demagnetiserende. Tilsvarende har ankerreaktionen magnetiserende virkning, når generatoren leverer en førende belastning (som førende belastning tager den førende var) og til gengæld giver tilbagestående VAR (magnetisk energi) til generatoren. I tilfælde af rent resistiv belastning er ankerreaktionen kun krydsmagnetisering.
armaturreaktionen af generator eller synkron generator afhænger af fasevinklen mellem statorarmaturstrømmen og induceret spænding over generatorens armaturvikling.
faseforskellen mellem disse to størrelser, dvs. Armaturstrøm og spænding kan variere fra – 90o til + 90o
hvis denne vinkel er,
for at forstå den faktiske effekt af denne vinkel på armaturreaktionen af generatoren, vil vi overveje tre standard tilfælde,
- når prisT = 0
- når prisT = 90o
- når prisT = – 90o
Ankerreaktion af generatoren ved Enhedseffektfaktor
ved enhedseffektfaktor er vinklen mellem ankerstrøm i og induceret emf E nul. Det betyder, at armaturstrøm og induceret emf er i samme fase. Men vi ved teoretisk, at emf induceret i ankeret skyldes skiftende hovedfeltstrøm, forbundet med ankerlederen.
da feltet er ophidset af DC, er hovedfeltstrømmen konstant med hensyn til feltmagneter, men det ville skifte med hensyn til anker, da der er en relativ bevægelse mellem felt og anker i generatoren. Hvis generatorens hovedfeltstrøm med hensyn til anker kan repræsenteres som
, er induceret emf E på tværs af ankeret proportional med, D-KRP/dt.
derfor er det ud fra disse ovenstående ligninger (1) og (2) klart, at vinklen mellem, kurvf og induceret emf E vil være 90o.
nu er ankerflussenurra proportional med ankerstrømmen I. Derfor er ankerflussenurra i fase med ankerstrømmen I.
igen ved Enhed Elektrisk effektfaktor I og E er i samme fase. Så, ved enhedseffektfaktor, prira er fase med E. Så ved denne tilstand, ankerstrøm er i fase med induceret emf E, og feltstrøm er i kvadratur med E. Derfor, ankerstrømning prira er i kvadratur med hovedfeltstrømning.
da disse to strømninger er vinkelret på hinanden, er armaturreaktionen af generatoren ved enhedseffektfaktor rent forvrængende eller krydsmagnetiserende type.
da armaturstrømmen skubber hovedfeltstrømmen vinkelret, forbliver fordelingen af hovedfeltstrømmen under en polflade ikke ensartet fordelt. Strømningstætheden under de bageste polspidser øges noget, mens den under de førende polspidser falder.
Armaturreaktion af Generator ved tilbagestående nul effektfaktor
ved tilbagestående nul elektrisk effektfaktor halter armaturstrømmen med 90o til induceret emf i ankeret.
som emf induceret i ankerspolen på grund af hovedfeltstrømmen fører emf således hovedfeltstrømmen med 90o. fra ligning (1) får vi feltstrømmen,
derfor, ved Vægt = 0, er e maksimal, og KRF er nul.
ved vægt = 90o er e nul, og KRF har maksimal værdi.
ved vægt = 180o er e maksimum og nul.
ved vægt = 270o er e nul, og KRF har negativ maksimumsværdi.
her fik Kristian maksimal værdi 90o før E. Derfor fører Kristian E med 90o.
nu er ankerstrømmen i proportional med ankerstrømmen, og jeg halter E med 90o. derfor halter Kristian E med 90o.
så det kan konkluderes, at feltstrømmen Kristian fører E med 90o.
derfor virker ankerstrømmen og feltstrømmen direkte modsat hinanden. Således er armaturreaktionen af generatoren ved tilbagestående nul effektfaktor en rent demagnetiserende type. Det betyder, armaturstrøm svækker direkte hovedfeltstrømmen.
Armaturreaktion af Generator ved førende effektfaktor
ved førende effektfaktortilstand inducerede armaturstrøm “i” fører emf E med en vinkel 90o. igen har vi vist lige, feltstrømkrusf-ledninger, induceret emf E ved 90o.
igen er armaturstrømkrusra proportional med armaturstrøm I. Derfor er Kerra i fase med I. derfor fører armaturstrømkurs også E, ved hjælp af 90o som jeg fører e ved 90o.
som i dette tilfælde både Armaturstrøm og Feltstrømsledning, induceret EMF E ved 90o, kan det siges, feltstrøm og armaturstrøm er i samme retning. Derfor er den resulterende strøm simpelthen aritmetisk sum af feltstrøm og armaturstrøm. Derfor kan det endelig siges, at armaturreaktionen af generatoren på grund af en rent ledende elektrisk effektfaktor er magnetiseringstypen.
arten af Ankerreaktion
- ankerreaktionsstrømmen er konstant i størrelse og roterer ved synkron hastighed.
- armaturreaktionen er krydsmagnetisering, når generatoren leverer en belastning ved enhedseffektfaktor.
- når generatoren leverer en belastning ved førende effektfaktor, er ankerreaktionen delvis afmagnetiserende og delvis krydsmagnetiserende.
- når generatoren leverer en belastning ved førende effektfaktor, er ankerreaktionen delvis magnetiserende og delvis krydsmagnetiserende.
- Armaturstrøm fungerer uafhængigt af hovedfeltstrømmen.