Електромагнітна потужність неявнополюсного синхронного генератора при його паралельній роботі з мережею
де - кут, на який поздовжня вісь ротора зміщена щодо поздовжньої осі результуючого поля машини (рис. 21.4).
Електромагнітна потужність явнополюсного синхронного генератора
(21.8) де і - синхронні індуктивні опору явнополюсной синхронної машини по поздовжньо і поперечній осях відповідно, Ом.
Розділивши вираження (21.7) і (21.8) на синхронну кутову швидкість обертання. отримаємо вирази електромагнітних моментів:
неявнополюсного синхронної машини
явнополюсной синхронної машини
де М - електромагнітний момент, Нм.
Аналіз виразу (21.10) показує, що електромагнітний момент явнополюсной машини має дві складові: одна з них являє собою основну складову електромагнітного-нітних моменту
інша - реактивну складову моменту
Основна складова електромагнітного моменту яв-нополюсной синхронної машини залежить не тільки від напруги-ня мережі (U1), але і від ЕРС, наведеної магнітним по-струмом ротора в обмотці статора:
Це свідчить про те, що основна складова електро-магнітного моменту залежить від магнітного потоку ротора: ≡. Звідси випливає, що в машині з незбудженим рото-ром (= 0) основна складова моменту = 0.
Реактивна складова електромагнітного моменту не залежить від магнітного потоку полюсів ротора. Для виникнення цієї складової досить двох умов: по-перше, щоб ротор машини мав явновираженние полюси () і, по-друге, щоб до обмотці статора було підведено напруга мережі (≡). Детальніше фізична сутність реактивного моменту буде викладена в § 23.2.
При збільшенні навантаження синхронного генератора, т. Е. З ростом струму I1 відбувається збільшення кута. що веде до зміни електромагнітної потужності генератора і його електромагнітного моменту. Залежності і. представлені графічно, називаються кутовими характеристиками синхронної машини.
Мал. 21.5. Кутова характеристика синхронного генератора.
13. Машини постійного струму. Основні елементи конструкції і принцип дії. Електрорушійна сила обмотки якоря. Магнітне поле машини при навантаженні. Поздовжнє і поперечне поле якоря. Лінійні навантаження. Вплив поля якоря на магнітний потік машини і електрорушійну силу.
Мал. 4.1
1 - полюс; 2 - якір; 3 - колектор; 4 - нерухома щітка
Основний магнітний потік в машинах постійного струму зазвичай створюється обмоткою збудження, яка розташована на сердечниках полюсів і харчується постійним струмом. Магнітний потік проходить від північного полюса N через якір до південного полюса S. і від нього через ярмо знову до північного полюса, долаючи двічі повітряний зазор. Сердечники полюсів виконуються з електротехнічної сталі.
Принцип дії генератора. При обертанні якоря машини в напрямку за годинниковою стрілкою в провідниках обмотки якоря індукується ЕРС, напрямок якої може бути визначено за правилом правої руки. Значення индуктируемой в провіднику ЕРС
де В - магнітна індукція; l - активна довжина провідника; v - лінійна швидкість переміщення провідника.
Повна ЕРС якоря розглянутої машини дорівнює. ЕРС є змінною, так як провідники обмотки якоря проходять поперемінно під північним і південним полюсами, в результаті чого напрямок ЕРС в провідниках змінюється.
Якщо обмотка якоря за допомогою щіток замкнута через зовнішній ланцюг, то в обмотці виникає змінний струм, а в зовнішньому колі - постійний. Це пояснюється тим, що під верхнім щіткою завжди знаходиться пластина, з'єднана з провідником, розташованим під північним полюсом, а під нижньою щіткою - пластина, з'єднана з провідником, розташованим під південним полюсом. В результаті цього полярність щіток і напрямок струму в зовнішньому ланцюзі залишаються незмінними. Таким чином, в генераторі колектор є механічним випрямлячем, який перетворює змінний струм обмотки якоря в постійний струм зовнішньої ланцюга.