同步发电机在滞后功率因数负载下的电枢反应
考虑图 1 所示的 2 极同步发电机。假设发电机负载为零功率因数滞后的感性负载。在这种情况下,相电流𝐼𝑅、𝐼𝑌和𝐼𝐵将分别滞后于各自的相电压𝐸𝑅、𝐸𝑌和𝐸𝐵 90°。同步发电机的相量图如图 2 所示。
现在,在时间t = 0 时,电流和磁通的瞬时值由下式给出:
$$\mathrm{𝑖_{𝑅} = 0;\:\:φ_{𝑅} = 0}$$
$$\mathrm{𝑖_{𝑌} = 𝐼_{𝑚}\:sin(−120°) = −\frac{\sqrt{3}}{2}𝐼_{𝑚};\:\:\:φ_{𝑌} = −\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}}$$
$$\mathrm{𝑖_{𝐵} = 𝐼_{𝑚}\:sin(120°) = \frac{\sqrt{3}}{2}𝐼_{𝑚};\:\:\:φ_{𝐵} = \frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}}$$
磁通的空间图如图 3 所示。根据平行四边形法则,合成的电枢反应磁通由下式给出:
$$\mathrm{𝜑_{𝐴𝑅} =\sqrt{φ^{2}_{𝑌} + φ^{2}_{B} + 2 φ_{𝑌}\:φ_{𝐵}\:cos\:60°}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:φ_{𝐴𝑅} =\sqrt{(\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚})^{2}+(\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚})^{2}+2 \times (\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚})\times (\frac{\sqrt{3}}{2}φ_{𝑚}) \times (\frac{1}{2})}}$$
$$\mathrm{∴\:𝜑_{𝐴𝑅} = 1.5\:φ_{𝑚}}$$
这里可以看出,电枢反应磁通φ𝐴𝑅的方向与主磁场磁通相反。因此,它将反对并削弱主磁场磁通。电枢反应的这种效应称为去磁效应。同样,也可以证明,对于转子的连续位置,电枢反应磁通φ𝐴𝑅的大小保持恒定,等于 1.5 𝜑𝑚,并以同步速度旋转。此外,电枢反应磁通在每个相中感应的电动势滞后于各自的相电流 90°。
因此,当同步发电机以滞后功率因数供电时,电枢反应的效果部分是去磁的,部分是横向磁化的。