同步發電機的電樞反應

在前面討論已知，同步發電機轉，并接上三相對稱負載后，定子繞組中會產生三相對稱電流，及蘭相旋轉磁場，此磁場稱為電樞磁場。這樣在氣隙中就同時存在著兩個旋轉磁場，一個是由直流勵磁電流產生的轉子主磁場，另一個則是電樞磁場。這兩個磁場以相同的轉速，相同的方向旋轉，兩者之間沒有相對運動。它們疊加在一起形成同步發電機氣隙中的合成磁場這時同步發電機的感應電勢是由氣隙中的合成磁場感應產生的。因此，定子繞組電勢不僅決定于轉子磁場的強弱，而且還受電樞磁場的影響。由此可知，當同步發電機接負載運行時，由于電樞磁場的出現，氣隙中的磁場由空載時的主磁場（磁極磁場）變為合成磁場，無論大小和位置都發生了變化，這種現象稱為電樞反應。如果發電機所接的負載性質不同，那么定子繞組中的電流和電勢的相位也不同，所以同步發電機電樞反應的程度不僅和定子電流大小有關，而且與負載性質有關。
下面以四種負載的不同情況，進一步來分析同步發電機的電樞反應。
1.純電阻性負戲時的電樞反應
為便分析說同題，設定每相繞組只由一匝組成，一相繞組對稱布置，勵磁繞組磁勢f1在空間按正弦分布。在發動機的帶動下，以同步轉速按逆時針方向旋轉.
旋轉的主磁場將在定子三相繞組中產生三相對稱的感應電勢eo，中轉子所畫位置瞬間，a相繞組內的感應電勢最大，電勢方向用右手定則確定。其三相感應電勢的向量圖。由于接的是純電阻性負載，電流和電勢同相位，即u=0，因此，三相定子繞組各導體中的電流方向與電勢方向一致，此時a相電流也達到最大值,同時表示電勢和電流的方向。根據繞組中電流方向可以判斷電樞旋轉磁場磁勢軸線的方向與轉子磁極軸線相垂直。又由于電樞磁場與轉子磁場都以同步轉速n1旋轉，因此，它們之間的相對位在任一瞬間都維持不變。電樞磁勢fs在空間總是滯后于勵磁磁勢，兩者相疊加，得合成磁勢聲fr。
由此可知，當發電機接純電阻性負載時，fs的軸線與ff的軸線互相垂直，故稱為橫軸（或交軸）電樞磁勢。由它產生的電樞反應叫做橫軸電樞反應。電樞反應的結果，不但使氣隙中的合成磁勢fr的軸線方向逆轉子旋轉方向偏轉一個角度θ，而且因轉子磁極的前一半（即前極端）被電樞磁極削弱，轉子磁極的后一半（即后極端）被電樞磁加強。主磁極半邊增強半邊減弱，在發電機鐵心未飽和時，增加的磁通等于減少的磁通，使總的合成磁通保持不變。但是，通常同步發電機在正常運行時，其磁路總是呈飽和狀態的，因而就使得磁路增加的磁通稍小于減少的磁通，使總的合成磁通稍有減少，然而，更主要的是使主磁場發生琦變（即歪扭），使同步發電機造成一定的影響。

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