1. Sinхrоn gеnеrаtоrning yakоr rеаksiyasi. Аktiv, induktiv vа sig’im yuklаmа bo’lgаndа sinхrоn gеnеrаtоrning yakоr rеаksiyasi

2. Аktiv, induktiv vа sig’im yuklаmа bo’lgаndа sinхrоn gеnеrаtоrning yakоr rеаksiyasi.
Yakor reaksiyasining SM ish xossalariga ta’sirini EYK E₀ va yakor toki I_a orasidagi siljish burchagining har xil qiymatlarida ko‘rib chiqamiz.
Burchakning qiymati yuklama qarshiliklari xarakteriga (aktiv, induktiv, sig‘imiy yoki aralash bo‘lishiga) bog‘liq bo‘ladi.
Agar yuklama fаqat aktiv qarshilikdan iborat bo‘lsa ( 0), AX fаzadagi tok o‘zining maksimum qiymatiga, rotorning N va S qutblari­ning o‘qi ko‘rilayotgan chulg‘amning o‘rta paziga to‘g‘ri kelganda erishadi (1,a-rasm).
Bunda Ф_а oqim AX fаzaning o‘qi bilan mos tushadi yoki Ф₀ oqimga nisbatan 90⁰ C gradusga orqada bo‘ladi. Elektr gradus ikki qutbli mashinalarda geometrik gradusga teng, p 2 bo‘lganda esa 1 geom. grad = p el. grad. bo‘ladi.
SM lar nazariyasida N va S qutblar o‘rtasidan o‘tadigan o‘q bo‘ylama o‘q deyiladi va d-d bilan belgilanadi, qo‘shni qutblar orasidan o‘tadigan o‘q esa ko‘ndalang o‘q deyiladi va q-q bilan belgilandi. Shunday qilib, S_G ning yuklamasi fаqat aktiv xarakterli ( 0) bo‘lsa, yakorning magnit oqimi mashinaning ko‘ndalang o‘qi bo‘yicha ta’sir qiladi. Bunda har bir qutb o‘qining bir tomoni magnitlansa, ikkinchi tomoni esa magnitsizlanadi.

1-rasm. Ayon bo‘lmagan qutbli sinxron mashinada turli (a - aktiv, b - induktiv va c sig’imiy) xarakterli yuklamadagi magnit oqimlar (Ф_qo‘z – qo‘zg’atish oqimi va Ф_а yakor reaksiyasi oqimi), magnit induksiyalari (1 – qo‘zg’atish chulg’ami induksiyasi В_qo‘z, 2 - yakor chulg’ami induksiyasi В_a va 3 - natijaviy induksiya В_nat) ning taqsimlanish egri chiziqlari hamda magnit oqimlar va EYK larning vektor diagrammalari; Ф_nat natijatijaviy oqim
Natijaviy magnit oqim vektorining moduli bilan aniqlanadi.
Agar yuklama fаqat induktiv xarakterli ( 90) bo‘lsa (1,b-rasm), AX fаzadagi tok o‘zining maksimum qiymatiga EYK E₀ ning qiymatiga nisbatan chorak davr (90) keyinroq erishadi.
Yakor magnit oqimi Ф_а mashinaning bo‘ylama o‘qi bo‘yicha Ф₀ oqimga teskari yo‘nalib, bunda bo‘ladi va uning qiymati kamayadi. Bu esa yakor EYK E_ea ning kamayishiga olib keladi. Shunday qilib, yuklama fаqat induktiv xarakterda bo‘lsa, yakor reaksiyasi mashinaning bo‘ylama o‘qi bo‘yicha magnitsizlovchi ta’sir ko‘rsatar ekan.
Agar yuklama fаqat sig‘im xarakteriga (­ – 90⁰) ega bo‘lsa 90 (1,c-rasm), yakorning magnit oqimi Ф_а qo‘zg‘atish chulg‘ami oqimi Ф₀ ning yo‘nalishi bilan bir xil bo‘lib mashinaning bo‘ylama o‘qi bo‘yicha magnitlovchi ta’sir qiladi. Bu esa, natijaviy magnit oqim  ni va EYK E_ea ni oshiradi.
Amalda SG ning yuklamasi aralash xarakterli bo‘ladi. Bunda EYK E₀va yakor toki I_a orasidagi siljish burchagining qiymati –90<< 90 oralig‘ida bo‘ladi. Bunda aktiv-induktiv yuklama (orqada qoluvchi tok)da yakor reaksiyasi mashinaga magnitsizlovchi, aktiv-sig‘imiy yuklama (oldinda keluvchi tok)da esa yakor reaksiyasi mashinaga magnitlovchi ta’sir ko‘rsatadi. Aralash xarakterdagi yuklamada tokning aktiv tashkil etuvchisi esa mashinaning ko‘ndalang o‘qi bo‘yicha magnitsizlaydi.
Ayon qutbli sinxron generator magnit tizimining to‘yinishi hisobga olinmagan hol uchun yakor reaksiyasining o‘ziga xos xususiyatlari.Ikki reaksiya usuli. Ayon qutbli mashinada stator va rotor orasidagi havo oralig‘i har xil bo‘ladi, bu oraliq qutb uchliklari chetida uning o‘rtasi ga nisbatan katta bo‘ladi va qo‘shni qutblar oralig‘ida kattalashib ketadi. Shuning uchun yakor magnit oqimi Ф_а faqat yakor MYK F_а ning qiymatiga emas, balki rotor qutblariga nisbatan MYK Fа ning tarqalish egri chizig‘i Ф_а = (x) ning holatiga ham bog‘liq bo‘ladi.

2-rasm. Ayon qutbli sinxron mashinaning ko‘ndalang (a) va bo‘ylama (b) o‘qlari bo‘yicha yakor MYKlarining hamda ular osil qilgan magnit induksiyalarining taqsimlanish egri chiziqlari

3-rasm. Ayon qutbli sinxron generatorning: a - aktiv (q0), b - induktiv (q+90) va c – sig’imiy
( q-90 ) xarakterli yuklamalardagi yakor reaksiyasi va vektor diagrammalari

Masalan, agar  0 bo‘lsa, MYK Ф_аsinusoidal tarqalgan bo‘lsa ham, yakor magnit induksiyasining tarqalish egri chizig‘i egarsimon shaklda bo‘ladi (2,a-rasm).

Agar  90 bo‘lsa, yakorning magnit oqimi Ф_аmashinaning bo‘ylama o‘qi bo‘yicha yo‘naladi (2,b-rasm) va magnit induksiyasi­ning egri chizig‘i d-d o‘qqa nisbatan simmetrik bo‘ladi. Bu o‘q bo‘yicha havo oralig‘ining magnit qarshiligi nisbatan kichik bo‘lgani uchun, magnit induksiyasining qiymati =0 dagi induksiyaga nisbatan katta bo‘ladi. Shu sababli induksiyalarning birinchi garmonikalari B_ad1va B_aq1 ham turlicha maksimal qiymatlarga ega bo‘ladi (3-rasm).
3-rasmda ayon qutbli sinxron generatorning qo‘zg‘atish chul­g‘ami va yuklamaning xarakteri: a – aktiv ( = 0), b – induktiv ( = +90) va c– sig‘imiy (= –90) bo‘lgandagi yakor chulg‘ami magnit oqimlarining o‘zaro yo‘nalishlari va ularga tegishli vektor diagramma­lari ko‘rsatilgan.
Yuklamaning xarakteri aktiv bo‘lganda (3,a-rasm) A fаzada tok va EYK lar bir vaqtning o‘zida maksimumga erishadi. Bu holda yakor tokining magnit maydoni ko‘ndalang o‘q bo‘yicha yo‘nalib yakorning qutb tagiga kirib kelayotgan qismini kuchsizlantiradi, qutb tagidan chiqib ketayotgan qismini esa kuchaytiradi. Mashinaning magnit zanjiri to‘yingan bo‘lganligidan natijaviy magnit oqim nisbatan kamayadi. Burchak =0bo‘lganda stator chulg‘amidan o‘tadigan toklar hosil qilgan elektromagnit kuchlar rotorning aylanish yo‘nalishi bilan mos tushadi. Bunda rotorga miqdor jihatdan teng va qarama-qarshi yo‘nal­gan (tormozlovchi elektromagnit momentini hosil qiluvchi) kuchlar ta’sir qiladi. Bu momentni muvozanatlash uchun generator o‘qini aylantiruvchi birlamchi motorning mexanik momenti oshirilishi zarur.
Induktiv xarakterli yuklamada yakor tokining vektori I₁ EYK vektori E₀ dan  = /2 burchakka orqada qoladi. Rotorning 4.7,a-rasm­da ko‘rsatilgan holatidagi paytga mos keluvchi EYK larning yo‘nalishi o‘tkazgichlar yonida «x» va nuqta «» belgilari orqali belgi­langan. Qutblar o‘qida joylashgan A fаza o‘tkazgichlarida induksiya­lan­gan EYKning qiymati maksimal qiymatga erishadi (qo‘zg‘atish induksiyasi maksimal bo‘lganda).
Yakorning magnit maydoni (oqimi) Ф_а yakor toki I_aV yo‘nalishi bilan mos tushib qo‘zg‘atish maydon Ф_qo‘z ga qarshi yo‘nalib uni kuch­sizlantiradi. Demak,  =+90 da yakor reaksiyasi magnitsizlovchi ta’sir ko‘rsatib, natijaviy magnit oqim va uning yaqor chulg‘amida hosil qilgan EYK salt ishlash rejimidagiga nisbatan kam bo‘ladi.
3,b-rasm bo‘yicha chap qo‘l qoidasidan foydalanib yakor chul­g‘ami o‘tkazgichlariga ta’sir etadigan kuch F aniqlansa, yakor chul­g‘amiga ta’sir etuvchi kuchlar yig‘indisi nolga teng bo‘lishi kelib chiqa­di. Demak, sinxron generator yuklamasi induktiv xarakterli bo‘lganda uning elektromagnit momenti nolga teng bo‘lar ekan.
Sinxron generator yuklamasi sig‘imiy (=–90) xarakterli bo‘l­ganda ham (3,с-rasm) uning elektromagnit momenti nol bo‘ladi, chunki yuklamaning xarakteri sof induktiv yoki sof sig‘imiy bo‘lgan hollarda yakor toki faqat reaktiv tashkil etuvchidan iborat bo‘ladi.
Ayon qutbli SM larda havo oralig‘ining natijaviy qarshiligi o‘zgarib turishi sababli, mashinaning ish xossalarini tahlil qilishda ikki reaksiya usuli qo‘llaniladi. Bu usulga asosan yakorning MYK Ф_а ikkita tashkil etuvchidan iborat bo‘ladi (4-rasm), ya’ni: bo‘ylama ta’sir etuvchisi
(2)
va ko‘ndalang ta’sir etuvchisi
. (3)
Bunda yakorning MYK bo‘ladi. Yakorning bo‘yla­ma tashkil etuvchi MYK yakorning bo‘ylama magnit oqimi Ф_аd ni, yakor MYK ning ko‘ndalang tashkil etuvchisi esa yakorning ko‘ndalang magnit oqimi Ф_аq ni hosil qiladi.

4.-rasm. Ayon qutbli sinxron mashinaning aktivinduktiv (a) va aktiv sig’imiy (v) xarakterli yuklamada yakor toki va MYK ning bo‘ylama va ko‘ndalang tashkil etuvchilari
Ф_аdva Ф_аqoqimlaro‘zlaridan 90orqadaqoladiganyo‘nalishda (o‘qda) yakorchulg‘aminingbo‘ylamaE_advako‘ndalangE_aqEYKlarinihosilqiladi.
Agar generatorning yuklamasi aktiv-induktiv xarakterli bo‘lsa, Ф_а vektor E_e0 dan 0 << 90 burchakka keyinda bo‘ladi (4,a-rasm), aktiv-sig‘imiy xarakterli bo‘lganda esa, Ф_а vektor EYK vektori E₀ dan 0 << 90 burchakka oldindan keladi (4,b-rasm).
Shunday qilib, ayon qutbli SG da yuklama xarakteri aktiv-induktiv bo‘lsa – yakor reaksiyasi magnitsizlovchi ta’sir ko‘rsatib, aktiv-sig‘imiy bo‘lganda esa magnitlovchi ta’sir ko‘rsatar ekan.
Ayon qutbli mashinalarda qo‘shni magnit qutblari oralig‘ining magnit qarshiligi qutb uchliklari bilan stator orasidagi oraliqning magnit qarshiligidan katta bo‘ladi. Shuning uchun ayon qutbli sinxron generatorlarda yakor magnit oqimining ko‘ndalang tashkil etuvchi qismi ayon bo‘lmagan qutbli mashinanikiga nisbatan ancha kichik bo‘ladi. Shu sababli, MYK ning kamayishini hisobga oladigan maxsus koef­fit­sient kiritiladi:
, (4)
bu yerda: k_q – yakor ko‘ndalang reaksiyasining ta’sirini hisobga oluvchi koeffitsient. Odatda, bu koeffitsient k_q 0,30 0,65 ga teng bo‘ladi.
Shuningdek, ayon qutbli sinxron mashina MYK ning bo‘ylama yo‘nalgan qismini topish tenglamasiga k_d koeffitsienti kiritiladi:
, (5)
bu yerda k_d – yakor bo‘ylama reaksiyasining ta’sirini hisobga oluvchi koeffitsient. Odatda, k_d 0,80  0,95 ga teng.