Электромагнитные мощность и момент

Если пренебречь потерями мощности в сердечнике и обмотке якоря, то полезная  и электромагнитная   мощности генератора равны

,

Из диаграммы напряжений явнополюсного синхронного генератора электромагнитную мощность можно выразить через основные параметры его работы:

.                (2)

Электромагнитный момент  равен отношению электромагнитной мощности  к механической угловой скорости вращения ротора :

.                  (3)

Первые слагаемые в формулах (2) и (3) представляют собой мощность  и момент , возникающие при взаимодействии вращающегося магнит­ного поля с МДС обмотки возбуждения ротора. Поэтому эти состав­ляющие электромагнитных мощности и момента зависят от тока возбужде­ния и пропорциональны ЭДС .

Вторые слагаемые  и  в (2) и (3) не зависят от тока возбуждения, а определяются различием синхронных индуктивных сопротивлений и , обусловленным магнитной несимметрией ротора.

Образование мощности и момента при отсутствии возбуждения можно объяснить тем, что вращающееся магнитное поле якоря стремится за­мыкаться по пути с минимальным магнитным сопротивлением.

При угле , рис.83,а, оси  ротора и поля реакции якоря сов­падают. В этом случае магнитное сопротивление продольному маг­нитному потоку якоря мини­мально, так как определяется не­большим зазором по оси  между сердечниками полюса и статора. Магнитное поле в зазоре симмет­рично относительно оси . По­этому тангенциальные (перпендикулярные к оси ) силы магнитного притяже­ния статора к ротору уравновешены по окружности и действующий на ротор электромагнитный момент равен нулю.

Если вал машины нагружен внешним моментом, то положение ротора относительно поля статора смещается. Появление угла нагрузки  приво­дит к искажению магнитного поля реакции якоря, рис.83,б, и возникают не­уравновешенные тангенциальные электромагнитные силы и в машине разви­вается электромагнитный момент и активная мощность. Возникший электромагнитный момент стремится совместить продольную осьполюсов с осью магнитного поля якоря, чтобы линии магнитной индукции поля якоря замыкались по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, т.е. по оси .

Вследствие этого работающая параллельно с сетью синхронная машина при отсутствии или потери возбуждения развивает электромагнитный момент исключительно из-за действия поля реакции якоря при наличии неравномерности воздушного зазора. Такой момент синхронной машины называется реактивным. Предельная активная мощность, которую может развивать машина в таком режиме - небольшая и обычно составляет от 0,1 до 0,25 номинальной мощности.

В неявнополюсных машинах синхронные сопротивления  и   практи­чески равны и в выражениях (2) и (3) составляющие  и  равны нулю. Электромагнитные мощность имомент содержат одну составляющую

,

Эти машины могут развивать активную мощность только при наличии возбуждения. При отсутствии возбуждения магнитное поле реакции якоря в зазоре не искажается независимо от положения оси  цилиндрического ротора, так как зазор между статором и ротором постоянен. Поэтому не возникают тангенциальные электромагнитные силы, реактивный момент и активная мощность  равны нулю.