前面分析了同步發(fā)電機(jī)對(duì)不同性負(fù)載供電時(shí)的電樞反應(yīng)的情況，下面通過等效電路和向量圖進(jìn)一步分析發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)各量之間的相互關(guān)系和變化規(guī)律。

 

 

當(dāng)隱極式發(fā)電機(jī)接有三相對(duì)稱負(fù)載時(shí)，電樞繞組中將有三相對(duì)稱電流流通，這時(shí)在氣隙中除轉(zhuǎn)子主磁場外，還有電樞磁場。這兩個(gè)磁場是獨(dú)立存在的，即每個(gè)磁勢各自產(chǎn)生自己的磁通，并且在定子繞組產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電勢，發(fā)電機(jī)總的電勢等于這些電勢的合成。這樣，便得到下列磁通和對(duì)應(yīng)的電勢。

 

ⅰ。主磁通φ和電勢E0。

 

ⅱ。電樞反應(yīng)磁通φs和電勢Es。

 

ⅲ。定子漏磁通φL和漏磁電勢EL。

 

這些電勢均滯后對(duì)應(yīng)的磁通90°，并和磁通大小成正比。

 

因?yàn)镋s是Fs產(chǎn)生的電勢反應(yīng)電勢，當(dāng)磁路處于不飽和狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)s和φs是線性關(guān)系，則電樞反應(yīng)電勢Es可用Is在電抗Xs上的壓降來表示，其有效值為

 

Es=IsXs                       （2-31）

 

用符號(hào)法表示為

 

Es=-jIsXs                     （2-32）

 

即Es滯后于Is90°。式中，Xs稱為電樞反應(yīng)電抗。電抗是說明磁場狀況的電路參數(shù)。同步發(fā)電機(jī)Xs越大，說明在一定的電樞電流下，電樞磁勢所產(chǎn)生的電樞磁場就越強(qiáng)，由此磁場所產(chǎn)生的電勢Es也就越大，因此，Xs的大小反映電勢反應(yīng)的強(qiáng)弱。

 

對(duì)于漏磁通，由于它的路徑主要是空氣，故漏感應(yīng)電勢EL和電樞電流Is也是線性關(guān)系，其向量關(guān)系為

 

EL=-jIsXL                     （2-33）

 

則EL滯后于Is90°。式中，XL為定子一相繞組的漏電抗。

 

同理，當(dāng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，Is在定子繞組上也將產(chǎn)生電壓降，即

 

U=IsR                         （2-34）

 

由于電樞三相繞組是對(duì)稱的，因此，只需分析其中一相即可。

 

根據(jù)基爾霍夫第二定律，可列出電樞回路（如A相）的電勢方程式為

 

E0+Es+EL=U+IsR                 （2-35）

 

或

 

E0=U+IsR-Es-EL

 

=U+IsR+jIs（Xs+XL）

 

=U+IsR+jIsXt                 （2-36）

 

式中  Xt——稱為隱極式發(fā)電機(jī)的同步電抗，Xt=Xs+XL。

 

從電路角度來看，上式說明，發(fā)電機(jī)每相繞組相當(dāng)于有一個(gè)電勢E0和一定大小的內(nèi)阻抗的電源，可用圖2.110等效電路來表示。如果忽略定子繞組上的電阻壓降，則發(fā)電機(jī)一相繞組中的電壓平衡方程式為

 

E0=U+jIsXt                    （2-37）

 

其等效電路和直流發(fā)電機(jī)的等效電路相似，只不過用同步電抗Xt代替直流發(fā)電機(jī)的電樞電阻rs而已，如圖2.110（c）所示。

 

同步電抗Xt反映了電樞反應(yīng)磁場和定子漏磁場共同對(duì)定子繞組的作用。在磁路不飽和的條件下，這兩個(gè)磁場對(duì)定子繞組端電壓的影響，可以用電抗壓降的形式來表示。

 

同步發(fā)電機(jī)定子一相繞組中的電壓平衡關(guān)系可用向量圖來表示。加熱發(fā)電機(jī)供電于電感性負(fù)載，根據(jù)負(fù)載功率因素角φ，做出定子每相繞組端電壓U和定子每相電流Is的向量，然后在電壓向量的末端加上同步電抗壓降jIsXt，它的相位超前電流Is90°，相連向量U的始端和jIsXt的末端，便得電勢E0的向量，如圖2.111（a）所示。

 

對(duì)電容性負(fù)載，因Is的相位超前于U一個(gè)φ角，用同樣方法可得電容性負(fù)載的向量圖，如圖2.111（b）所示。由圖可見它的空載電勢E0比端電壓U小，說明電容性負(fù)載電樞反應(yīng)的助磁作用。

 

應(yīng)當(dāng)指出，上面介紹的向量圖雖然沒有考慮磁路飽和，但是它清楚地表面了電勢、電壓和電流之間的關(guān)系，這是分析發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性的基礎(chǔ)。然而，實(shí)際發(fā)電機(jī)的磁路總是飽和的，因此，利用向量圖去分析具體問題時(shí)，應(yīng)加以必要的修正，使得結(jié)果更符合實(shí)際情況。