Ankerreaktion im Generator oder Synchrongenerator
Die Ankerreaktion ist ein wichtiger Aspekt im Gleichstromgenerator und im Wechselstrom-Synchrongenerator oder -generator. Die Ankerreaktion im Generator ist definiert als die Wirkung des Ankerflusses auf den Hauptfluss, der von den Feldpolen erzeugt wird.
Eine elektrische Maschine besteht normalerweise aus Feldwicklung und Ankerwicklung. Die Feldwicklung wird mit Gleichstrom versorgt, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Der Ankerleiter wird mit Hilfe einer Antriebsmaschine synchron gedreht.
Bei einer Relativbewegung zwischen Magnetfluss und Ankerwicklung unterbricht der Ankerleiter den Feldfluss. Daher wird es eine Änderung der Flussverknüpfung im Leiter geben.
Nach dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird in den Ankerleitern eine EMK induziert. Wenn die Last an die Ankeranschlüsse angelegt wird, beginnt der Strom durch die Ankerwicklung zu fließen. Da der Strom alternierend ist, induziert er einen Fluss im Leiter, der als Ankerfluss bezeichnet wird.
Der so erzeugte Ankerfluss reagiert mit dem Hauptfeldfluss und verzerrt die Wirkung des Hauptflusses, die als Ankerreaktion im Generator oder Synchrongenerator bezeichnet wird. Aufgrund dieser Verzerrung wird der resultierende Fluss entweder verstärkt oder geschwächt.
Die Verzerrung kann von der Art der Last abhängen, die an den Generator angelegt wird. Ein Gleichstromgenerator hat auch mehr oder weniger ähnliche Ankerreaktionseffekte. Lassen Sie uns in diesem Abschnitt die verschiedenen Ankerreaktionseffekte diskutieren, die bei verschiedenen Lasten im Detail zu sehen sind.
Lernen Sie den Bau und die Funktionsweise des Generators kennen, um mehr über seine Funktionsweise zu erfahren.
Ankerreaktion bei Einheitsleistungsfaktorlast
Wenn eine ohmsche Last mit einem Einheitsleistungsfaktor an den Generator angeschlossen wird, beginnt der Laststrom durch die Ankerwicklung zu fließen. Da es sich um eine reine ohmsche Last handelt, ist der Ankerstrom in Phase mit der induzierten Spannung.
Der Ankerstrom erzeugt einen eigenen Fluss im Leiter, der ebenfalls in Phase mit der induzierten Spannung steht. Da die induzierte emk um 900 hinter dem Hauptfeldfluss zurückbleibt, wird auch der erzeugte Ankerfluss um 900 gegenüber dem Hauptfluss verzögert. Das Folgende zeigt das Phasendiagramm bei Last des Einheitsleistungsfaktors.
Da der Ankerfluss senkrecht auf den Hauptfeldfluss wirkt, bleibt die Verteilung des Hauptfeldflusses unter einer Polfläche nicht gleichmäßig verteilt. Wie Sie der Wellenform entnehmen können, kreuzt und verzerrt der Ankerfluss den Hauptfeldfluss an einem Punkt, wodurch der Hauptfluss geschwächt wird. Dies wird als Kreuzmagnetisierungseffekt bezeichnet.
Sie können auch feststellen, dass der Ankerfluss auch den Hauptfluss an einer anderen Stelle unterstützt. In diesem Fall verstärkt die Ankerreaktion den Hauptfeldfluss. Aufgrund dieser Effekte wird der Hauptfeldfluss verzerrt, ohne die erzeugte Spannung stark zu verändern.
Mit anderen Worten, die Flussdichte an der nachlaufenden Spitze des Pols wird erhöht, während der Fluss an der vorlaufenden Spitze des Pols abnimmt. Aus diesem Grund soll die Ankerreaktion bei ohmscher Last einen verzerrenden Effekt haben, der die konstante durchschnittliche Feldstärke beibehält.
Ankerreaktion bei nachlaufender Last des Leistungsfaktors Null
Wenn eine reine induktive Last mit nachlaufendem Leistungsfaktor Null an den Generator angeschlossen wird, beginnt der Laststrom durch die Ankerleiter zu fließen.
Der Ankerstrom wird um 900 verzögert und somit wird auch der erzeugte Ankerfluss um 900 gegenüber den Polen verschoben.
Zwischen dem Ankerfluss und dem Hauptfeldfluss besteht eine Phasendifferenz von 900. Es ist ersichtlich, dass der Ankerfluss in direktem Gegensatz zum Hauptfluss steht. Das Folgende zeigt das Phasendiagramm bei verzögerter Last des Leistungsfaktors.
Somit wird der Hauptfluss in diesem Belastungszustand verringert. Dieser Effekt der Ankerreaktion auf diese Last wird als Entmagnetisierungseffekt bezeichnet.
Dadurch wird der Hauptfeldfluss schwächer und die induzierte emk wird reduziert. Um den gleichen Wert der erzeugten EMK beizubehalten, muss die Erregung erhöht werden, um den Entmagnetisierungseffekt zu überwinden.
Ankerreaktion bei vorlaufender Last des Leistungsfaktors Null
Wenn eine reine kapazitive Last mit vorlaufendem Leistungsfaktor Null angeschlossen wird, beginnt der Laststrom durch die Ankerleiter zu fließen.
In diesem Lastzustand wird der Laststrom um 900 und damit auch der erzeugte Ankerfluss um 900 in Bezug auf die induzierte EMK vorgeschoben. So wird der Ankerfluss in Phase mit dem Hauptfeldfluss sein, was zu einer Verstärkung des Feldflusses führt. Dadurch wird der Hauptfluss in diesem Belastungszustand erhöht. Das Folgende zeigt das Phasendiagramm bei führender Leistungsfaktorlast.
Die Ankerreaktion in dieser Last wird als Magnetisierungseffekt bezeichnet. Aufgrund dieses Effekts wird der Hauptfeldfluss schwächer und die induzierte EMK wird reduziert. Um den gleichen Wert der erzeugten EMK beizubehalten, muss die Anregung reduziert werden, um den Magnetisierungseffekt zu überwinden.
Bei jedem Zwischenleistungsfaktor ist der Effekt der Ankerreaktion im Generator teilweise verzerrend und teilweise entmagnetisierend.
Aus den Erläuterungen können wir zusammenfassen, dass
- Wenn ein Generator eine Last mit dem gleichen Leistungsfaktor liefert, ist der Effekt der Ankerreaktion teilweise kreuzmagnetisierend und teilweise verzerrend.
- Der Effekt der Ankerreaktion ist entmagnetisierend, wenn ein Generator eine Last mit einem nacheilenden Leistungsfaktor liefert.
- Wenn ein Generator eine Last mit dem führenden Leistungsfaktor liefert, ist der Effekt der Ankerreaktion magnetisierend.
- Wenn ein Generator eine Last mit dem Zwischenleistungsfaktor liefert, ist der Effekt der Ankerreaktion teilweise verzerrend und teilweise entmagnetisierend.
- Die Auswirkungen der Ankerreaktion können dazu führen, dass die erzeugte EMK variiert. Um dies zu überwinden, wird der Hauptfluss variiert, um die Nennspannung zu erzeugen.
Häufig gestellte Fragen
Die Wirkung des Ankerflusses auf den Hauptfeldfluss, wodurch die Wirkung des Hauptflusses verzerrt wird, wird als Ankerreaktion im Generator oder Synchrongenerator bezeichnet.
Die Ankerreaktion im Generator verursacht Verzerrungen im Hauptfeldfluss, wodurch der resultierende Fluss erhöht oder verringert wird. Die Verzerrung des Feldflusses verursacht drei Effekte wie Kreuzmagnetisierung, Entmagnetisierung und Magnetisierungseffekt.
Der Ankerreaktionsfluss ist konstant und dreht sich mit einer konstanten Geschwindigkeit, die als Synchrondrehzahl bezeichnet wird. Die Art der Ankerreaktion ist eine Kreuzmagnetisierung, wenn der Synchrongenerator eine Last mit einem Einheitsleistungsfaktor liefert.
Wenn der Generator die führende Leistungsfaktorlast liefert, magnetisiert sich die Ankerreaktion. die Ankerreaktion entmagnetisiert, wenn der Generator die nacheilende Leistungsfaktorlast liefert.
Wenn eine reine kapazitive Last oder eine führende Last des Nullleistungsfaktors über den Anschlüssen des Generators angeschlossen wird, führt der Strom in der Ankerwicklung den induzierten e.m.f. durch 90°. So wird der Ankerfluss in Phase mit dem Hauptfeldfluss sein, was zu einer Verstärkung des Feldflusses führt, der den Magnetisierungseffekt verursacht. Aber für jeden Zwischenleistungsfaktor wird der Effekt der Ankerreaktion teilweise verzerrend und teilweise entmagnetisierend sein.
Die Ankerreaktion kann durch Erhöhung der Reluktanz des Weges des Magnetisierungsfeldes zwischen Ankerzähnen und Polspitze verringert werden. Der Ankerreaktionseffekt kann auch gemildert werden, indem die Kompensationswicklung in Reihe mit der Ankerwicklung hinzugefügt wird.
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