Магнитное поле С.Г. при нагрузке

Чтобы нагрузить С.Г. или увеличить его нагрузку, надо уменьшить электрическое сопротивление между зажимами фаз обмотки статора. Тогда по замкнутым цепям фазных обмоток под действием ЭДС обмотки статора потекут токи. Если считать, что эта нагрузка симметрична, то токи фаз создают МДС трехфазной обмотки, которая имеет амплитуду и вращается по статору с частотой вращения n₁, равной частоте вращения ротора. Это значит, что МДС обмотки статора F_3Ф и МДС обмотки возбуждения F_В, неподвижной относительно ротора, вращаются с одинаковыми скоростями, т.е. синхронно. Иначе говоря, они неподвижны относительно друг друга и могут взаимодействовать.

В то же время в зависимости от характера нагрузки эти МДС могут быть по-разному ориентированы относительно друг друга, что изменяет характер их взаимодействия и, следовательно, рабочие свойства генератора.

Отметим еще раз, что воздействие МДС обмотки статора F_3Ф = F_a на МДС обмотки ротора F_В называется «реакция якоря».

В неявнополюсных генераторах воздушный зазор между ротором и статором является равномерным, поэтому индукция В₁, созданная МДС обмотки статора, распределена в пространстве как и МДС F_3Ф = F_a синусоидально независимо от положения ротора и обмотки возбуждения.

В явнополюсных генераторах воздушный зазор неравномерен как за счет формы полюсных наконечников, так и за счет междуполюсного пространства, заполненного медью обмотки возбуждения и изоляционными материалами. Поэтому магнитное сопротивление воздушного зазора под полюсными наконечниками значительно меньше, чем в области междуполюсного пространства. Ось полюсов ротора С.Г. называют его продольной осью d - d, а ось междуполюсного пространства – поперечной осью С.Г. q - q.

Это значит, что индукция магнитного поля статора и график её распределения в пространстве зависят от положения волны МДС F_3Ф обмотки статора относительно ротора.

Допустим, что амплитуда МДС обмотки статора F_3Ф = F_a совпадает с продольной осью машины d - d, а пространственное распределение этой МДС синусоидально. Положим также, что ток возбуждения равен нулю I_во = 0. Для наглядности изобразим на рисунке линейную развертку этой МДС, из которой видно, что индукция магнитного поля статора в области полюсного наконечника достаточно велика, а в области междуполюсного пространства резко снижается практически до нуля из - за большого сопротивления воздуха.

Такое неравномерное распределение индукции с амплитудой В_1dmax можно заменить синусоидальным распределением, но с меньшей амплитудой В_1d1max.

Если максимальное значение МДС статора F_3Ф = F_a совпадает с поперечной осью машины, то картина магнитного поля будет иной, что видно из рисунка линейной развертки МДС машины.

Здесь также величина индукции в районе полюсных наконечников больше, чем в области междуполюсного пространства. И вполне очевидно, что амплитуда основной гармоники индукции поля статора В_1d1 по продольной оси больше амплитуды индукции поля В_{1q1 ,} по поперечной оси. Степень уменьшения индукции В_1d1 и В_{1q1 ,} которое обусловлено неравномерностью воздушного зазора учитывают с помощью коэффициентов:

; .

Они зависят от многих факторов и, в частности, от отношения d/τ (относительная величина воздушного зазора), от отношения (коэффициент полюсного перекрытия), где в_п – ширина полюсного наконечника, и от других факторов.