甘肃2020年国家电网招聘考试电气专业考点：对称负载时的电枢反应

对称负载时的电枢反应
    同步发电机带上对称负载后，电枢绕组中将流过对称三相电流，此时电枢绕组就会产生电枢磁动势及相应的电枢磁场，其基波与转子同向、同速旋转。负载时，气隙内的磁场由电枢磁动势和主极磁动势共同作用产生，电枢磁动势的基波在气隙中所产生的磁场就称为电枢反应。电枢反应的性质(增磁、去磁或交磁)取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，此相对位置取决于激磁电动势E0和扭载电流I之间的相角差Ψ0(Ψ0称为内功率因数角)。下面分成两种情况来分析。
与同相时  
 图6—12a表示一台两极同步发电机的示意图。为简明计，图中电枢绕组每相用一个集中线圈来表示，和的正方向规定为从绕组首端流出，从尾端流入．在图6—12a所示瞬间，主极轴线与电枢A相绕组的轴线正交，A相链过的主磁通为零；因为电动势滞后于感生它的磁通90°，故A相激磁电动势的瞬时值达到正的最大值，其方向如图中所示(从X入，从A出)；B、C两相的激磁电动势，和分别滞后于以120°和240°，如图6—12b所示。
设电枢电流与激磁电动势同相位，即内功率因数角Ψ0=0°，则在图示瞬间，A相电流亦将达到正的最大值，B相和C相电流分别滞后于A相电流以120°和240°，如图6—12b中所示。从第四章中得知，在对称三相绕组中通以对称三相电流时，若某相电流达到最大值，则在同一瞬间，三相基波合成磁动势的幅值将与该相绕相的轴线重合。因此在图6—12a所示瞬间，基波电枢磁动势Fa，的轴线应与A相绕组轴线和转子交轴重合。由于Fa与转子均以同步转速旋转，所以在其他瞬间，Fa的轴线恒与转于交轴重合。由此可见，Ψ0=0°时，Fa是一个交轴磁动势。即
Fa(Ψ0=0°)= Faq                        (6—2)
交轴电枢磁动势所产生的电枢反应称为交轴电枢反应。
由于交轴电枢反应，使气隙合成磁场B与主磁场B0在空间形成一定的相角差，如图6—1 2d所示。对于同步发电机，当Ψ0=0°时，主磁场将超前于气隙合成磁场，于是主极上将受到一个制动性质的电磁转矩。所以交轴电枢磁动势与产生电磁转矩及能量转换直接相关。
从图6-12a和b可见，用电角度表示时，主磁场B0与电枢磁动势Fa之间的空间相位关系，恰好与链过A相的主磁通中与A相电流之间的时间相位关系相一致，且图a的空间矢量与图b的时间相量均为同步旋转。于是,若把图b中的时间参考轴与图a中A相绕组的轴线取为重合(例如均取为水平)，就可以把图a和图b合并，得到一个时-空统一矢量图，如图c所示。由于三相电动势和电流均为对称，所以在统一矢量图中，仅画出A相一相的激磁电动势、电流和与之匝链的主磁通，并把下标A省略，写成、和。在统一矢量图中，Ff既代表主极基波磁动势的空间矢量，亦表示时间相量的相位；既代表A相电流相量，又表示电枢磁动势Fa的空间相位。
与不同相时  
下面进一步分析与不同相时的情况。在图6—13a所示瞬间，A相绕组的激磁电动势达到正的最大值。若电枢电流滞后于激磁电动势某一相角Ψ0(90°>Ψ0>0°)，则A相电流在经过t＝Ψ0／ω1这段时间后才达到其正的最大值；换言之，在t＝Ψ0／ω1秒后，电枢磁动势的幅值才与A相绕组轴线重合。所以在图6—13a所示瞬间，电枢磁动势Fa应在距离A相轴线Ψ0电角度处，即Fa滞后于主极磁动势Ff以90°+Ψ0电角度。由于Fa与Ff同向、同速旋转，所以它们之间的相对位置将始终保持不变。不难看出，此时Fa可以分成两个分量，一为交轴电枢磁动势Faq另一为直轴电枢磁动势Fad，即
Fa=Faq+Faq                                   (6—3)
其中
Fad=FasinΨ0，     Faq=FacosΨ0                            (6—4)
交轴电枢磁动势所产生的交轴电枢反应，其作用已在前面说明。直轴电枢磁动势所产生的直轴电枢反应，对主极而言，其作用可为去磁，亦可为增磁，视Ψ0角的正、负而定。从图6—13b和c不难看出，对于同步发电机，若电枢电流滞后于激磁电动势，则直轴电枢反应是去磁性；若超前于，直轴电枢反应将是增磁性。直轴电枢反应对同步电机的运行性能影响很大。若同步发电机单独供电给一组负载，则负载以后，去磁或增磁性的直轴电枢反应将使气隙内的合成磁通减少或增加，从而使发电机的端电压产生变动。如果发电机接在电网上，从6.8节可知，其无功功率和功率因数是超前还是滞后与直轴电枢反应的性质密切相关。
图6-14表示负载时隐极同步发电机内的磁场分布图。
6.3  隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路
    上面分析了负载时同步发电机内部的磁场。在此基础上，即可导出隐极同步发电机的电压方程，并画出相应的相量图和等效电路。

【模拟练习】凡事皆有学问，下列关于厨房科学的说法正确的是：

A.熬骨头汤时加入食醋能帮助人体吸收钙

B.米醋比白醋杀菌效果好

C.从刚烧开的水里取出的熟鸡蛋，马上用手去拿，不会感到烫手

D.土豆淀粉含量高，吃土豆容易发胖

【答案】AC。解析：熬骨头汤时加入醋，醋能把骨头中的钙、磷溶解出来，使汤更有营养价值，A正确;米醋就是以谷子、高粱、糯米、大麦、玉米、红薯、酒糟、红枣、苹果、葡萄、柿子等粮食和果品为原料，经过发酵酿造而成的。而白醋主要原料有水、大米、食用酒精、食用盐等，白醋杀菌效果好，B错误;从开水里取出的熟鸡蛋，马上用手去拿，不会感到烫手是因为鸡蛋表层有水，水蒸发会吸热，表面不烫，但是等表面水分蒸发完，鸡蛋内部的热量会传到表面，开始觉得烫手，C正确;土豆只含0.1%的脂肪,是所有充饥食物中最少的，每天多吃土豆，可以减少脂肪摄入,使多余脂肪渐渐代谢掉，所以常吃土豆不会长胖。故本题答案选AC。