MC-D2 · 电枢反应与同步电抗

电枢反应与同步电抗

负载电流流过时，电枢也造磁通、扰动励磁磁通。看该效应如何随功率因数变号，学会把这一切归并为一个同步电抗。

滞后(感性)负载下，电枢反应是

空载时端电压等于感应电动势 E。加载后，电枢电流 I 所造磁通与励磁磁通合成，其效应取决于电流相位(功率因数)。把功率因数角滑块从滞后移到超前，看相量与端电压如何变化。滞后负载下，电枢反应是增大磁通还是削减？

功率因数角 φ (滞后 +, 超前 −)φ = 40°

用滑块连续改变功率因数角。金色为 V，蓝色为 jIXs，绿色为 E。

端电压与电压调整率

V/E = 0.75 · ε = 33%

滞后负载不会增大磁通。增磁发生在超前(容性)负载，那时端电压反而上升。滞后则相反。

滞后负载，反应是?

不吻合

负载电流扰动磁通

空载时只有励磁磁通，端电压等于感应电动势 E。负载电流流过时，电枢三相绕组也造旋转磁场，此电枢磁通与励磁磁通同速共转并合成。合成磁通即实际气隙磁通，决定端电压。所以加载后端电压不同于空载值。变多少、往哪变，取决于电枢电流的相位。

观察no load: V = E

空载时端电压等于感应电动势。

功率因数定反应的符号

纯电阻负载(功率因数 1)时电枢电流与感应电动势同相，电枢磁通与励磁磁通空间垂直。只横向畸变，大小几乎不变(交磁)。滞后(感性)负载时电流再迟 90°，电枢磁通正面对抗并削减励磁磁通(去磁)；磁通减小、端电压下降。超前(容性)负载则相反，电枢磁通助长励磁磁通(增磁)；磁通增大、端电压上升。同一发电机，端电压随负载功率因数或降或升。

选择Xs = Xreaction + ?

反应电抗加漏抗即同步电抗。

把一切效应归入同步电抗

电枢反应的磁通变化最终表现为与电枢电流成正比的电压效应。它是与电流成正比、相位超前 90° 的电压，正是电抗所造压降的样子。故把此反应电抗与绕组自身的漏抗相加，合为一个同步电抗 Xs。于是每相等效电路整洁为 E = V + I(Ra + jXs)。电枢电阻 Ra 通常很小，常忽略，写作 E = V + jIXs。电压调整率为 (E - V)/V，滞后负载下大，超前负载下可为负。

填空E = V + I ?

忽略电枢电阻，E 即 V 加 jIXs。

自己来ε = (E - V) / ?

电压调整率是电动势与端电压之差除以端电压。

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滞后负载下电枢反应是去磁，端电压下降。负载电流所造电枢磁通与励磁磁通合成，但滞后时正面对抗并削减、超前时助长、纯电阻时仅横向畸变。功率因数定反应的符号。这一磁通变化最终是与电流成正比、超前 90° 的电压，故与漏抗合为一个同步电抗 Xs，得 E = V + jIXs。这条连接空载 E 与负载 V 的式子，支撑着同步发电机的电压调整率，乃至下一单元的同步电动机与功率因数调节。

电枢反应：负载电流的电枢磁通与励磁磁通合成，功率因数定符号——滞后=去磁(V↓)、超前=增磁(V↑)、纯阻=交磁。把它与漏抗合为一个同步电抗 Xs，每相等效为 E = V + jIXs(忽略 Ra)。电压调整率为 (E - V)/V。

握住这一归并后

用一个同步电抗把负载行为整理为 E = V + jIXs，便可把同一机器当电动机运转。电动机中负荷角(E 与 V 的相位差)定转矩，改变励磁则电枢电流功率因数从滞后移向超前。故同步电动机既产生转矩又调节功率因数。下一单元用负荷角与励磁一并处理转矩与功率因数(MC-D3)。