玩转电枢反应和同步电抗

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电枢反应:

对称负载时,电枢磁动势对主极磁场基波产生的影响,这种现象称为电枢反应。

当电枢绕组中没有电流通过时,由磁极所形成的磁场称为主磁场,近似按正弦规律分布。当电枢绕组中有电流通过时,绕组本身产生一个磁场,称为电枢磁场。电枢磁场对主磁场的作用将使主磁场发生畸变,产生电枢反应;

(1)纯电阻性负载时的电枢反应

电枢磁场的电动势与电流相位相同,电枢磁场使主磁场发生畸变,一半加强,一半削弱;

(2)纯电感性负载时的电枢反应

电枢磁场的电流滞后于电动势90度,电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相反,因此削弱了主磁场电动势,这就是为什么三相电路中含有电感性元件时电压下降的原因;这时叫做纵轴去磁电枢反应

(3)纯电容性负载时的电枢反应

电枢磁场的电流超前于电动势90度,因电枢磁场与主磁场成90度,电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相同,因此加强了主磁场电动势,这就是为什么三相电路中含有电容性元件时端电压上升的原因;这时叫做纵轴辅助磁电枢反应。

隐极同步电机的电枢反应

隐极同步电机有一个特点就是定转子之间的气隙是均匀分布的。电枢磁动势作用在任一位置,其效果是一样的

其中的 Xa 称为电枢反应电抗。在同样大小电流情况下,如果 Xa 越大,电枢反应电势也越大,表示着电枢磁势所产生的电枢磁通很强。因此 Xa 的大小可以说明电枢反应的强弱。

当然,电枢电流除了产生主磁通外,还要产生一定的漏磁通,由于漏磁通也会交链电枢绕组,所以对应产生电动势 Eσ

所以在三相对称电流通过电枢绕组后,所产生的匝链定子绕组的磁通为(Φα+Φσ),两者在电枢绕组中所产生的全部电势为

称为隐极同步电机的同步电抗。

电枢反应磁通及漏磁通所产生的作用,可以通过同步电抗压降的形式来表示。

同步电机在正常状态下工作,磁路略呈饱和。磁路的饱和程度越高,它的磁阻便越大,所对应的电抗便越小。所以Xa或Xσ的大小是随着磁路饱和程度的改变而改变。

凸极同步电机的电枢反应:

电枢磁动势作用在不同的位置,产生不同的效果

双反应理论:磁动势Fa分解成沿直轴和交轴方向的两个分量,分别求它们的作用,最后将效果叠加。

直轴电枢磁势固定地作用在直轴磁路上,对应于一个恒定不变的磁阻,产生磁通Φad。交轴电枢磁势固定地作用在交轴磁路,也对应于一个恒定不变的磁阻,产生磁通Φaq。磁通Φad与Φaq分别切割定子绕组而在其中感应出电势Ead及Eaq。由于交轴及直轴的磁阻都恒定不变,所以Ead正比于Φad, Eaq正比于Φaq,因此,

和隐极电机一样,直轴和交轴电枢反应电抗各和定子漏抗相加,便可以得到直轴同步电抗和交轴同步电抗,即

注意:一般定义A相绕组轴线为直轴方向,在直轴磁路上,由于气隙小,磁阻小,所以Xad较大。在交轴磁路上,由于气隙很大,磁阻大,所以Xaq较小。当直轴及交轴的同步电抗相等时,就是隐极电机。

本文转自:玩转电枢反应和同步电抗

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