§ 5.14. БУДОВА ТА ПРИНЦИП РОБОТИ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
У синхронних машинах магнітне поле струмів якірної обмотки і ротор обертаються з однаковою швидкістю (синхронно). Синхронні машини оборотні, тобто вони можуть працювати як генератори і як двигуни. Однак найбільшого поширення вони набули як генератори змінного струму, які встановлюють на всіх сучасних електростанціях.

§ 5.15. ЕРС СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА  (https://scask.ru/f_book_elt.php?id=78)
Під час обертання ротора синхронного генератора первинним двигуном (гідротурбіною, паровою турбіною тощо) у кожній фазі його робочої обмотки наводиться ЕРС:

Вважаючи, що магнітний потік змінюється синусоїдально (косинусоїдально) з частотою, що залежить від швидкості обертання ротора за певної кількості пар полюсів р, і з огляду на те, що та переходячи до діючого значення ЕРС, можна отримати:

де с - постійний коефіцієнт, що враховує конструктивні особливості даної машини.
Таким чином, ЕРС генератора пропорційна основному магнітному потоку машини, при цьому напруга на затискачах генератора менша за ЕРС на величину внутрішнього падіння напруги

де - струм в обмотці статора (струм навантаження); - повний опір обмотки (однієї фази).
Для точної підгонки амплітуди ЕРС значення магнітного потоку регулюють зміною струму в ланцюзі збудження. Синусоїдальна форма ЕРС залежить насамперед від розподілу магнітної індукції в повітряному зазорі між статором і ротором, тому полюсним наконечникам ротора надають певної форми (роблять скоси по краях). При цьому повітряний зазор збільшується від середини полюса до його країв, а магнітна кція розподіляється косинусоїдально. Однак на практиці її не доводять до косинусоїдальної, оскільки за такого розподілу разом з ЕРС основної частоти з'являються гармонійні складові, які сильно спотворюють форму результуючої ЕРС.

У неявнополюсних машинах потрібного розподілу магнітної індукції домагаються особливим розміщенням обмотки збудження по поверхні ротора. Ці та інші заходи забезпечують практично синусоїдальну форму ЕРС.

§ 5.16. РЕАКЦІЯ ЯКОРЯ  ( https://scask.ru/f_book_elt.php?id=79 )
Магнітна система синхронного генератора в режимі холостого ходу (без навантаження) має магнітний потік полюсів, який індукує ЕРС в обмотці статора. Однак після увімкнення навантаження в трифазній обмотці статора виникає струм, який, як відомо, створює своє обертове поле. Швидкість обертання цього поля дорівнює швидкості обертання поля полюсів. Отже, повний магнітний потік машин під час навантаження складається з потоків ротора і статора, але звідси не випливає, що магнітне поле статора завжди підсилює поле полюсів. Результат взаємодії цих полів визначається величиною і характером навантаження.
Вплив поля статора на поле полюсної системи збудження називається реакцією статора або за аналогією з машинами постійного струму реакцією якоря.
Розглянемо коротко реакцію якоря за різних за характером навантажень, нехтуючи незначним впливом реактивного опору обмотки якоря. (рис. 5-27)

У разі активного навантаження, за якого струм збігається за фазою з ЕРС, максимум струму настане в той момент, коли осі полюсів перебуватимуть проти обмоток фаз (рис. 5-27, а). Це так звана поперечна реакція якоря: потоки статора і ротора взаємно перпендикулярні. У результаті додавання цих потоків загальний магнітний потік генератора дещо збільшується і зміщується в просторі, - отже, ЕРС генератора зростає.
У разі чисто індуктивного навантаження струм відстає від ЕРС за фазою на . До розглянутого моменту максимального значення струму в обмотці ротор повернутий на 90° за годинниковою стрілкою (рис. 5-27, б). Магнітні потоки спрямовані зустрічно, загальний магнітний потік генератора дорівнює їхній різниці. Реакція якоря розмагнічує машину і зменшує її ЕРС.
За ємнісного навантаження генератора струм навантаження випереджає за фазою ЕРС, отже, ротор генератора ще не дійшов на 90° до вертикального положення, а струм в обмотці вже має максимальне значення (рис. 5-27, в). Потоки мають однаковий напрям, збільшують загальний магнітний потік Ф, а це призводить до збільшення ЕРС.

Рис. 5-28

За змішаного активно-індуктивного (рис. 5-28, а) або активно-ємнісного (рис. 5-28, б) навантаження струм і ЕРС зсунуті за фазою на деякий кут. Потік від обмотки статора може бути представлений у вигляді двох взаємно перпендикулярних складових: поперечної (активної) і поздовжньої (реактивної). У результаті реакції якоря результуючий магнітний потік зміщується від вертикалі і змінюється за значенням залежно від характеру навантаження.
У всіх розглянутих випадках ми не враховували зміни навантаження. Очевидно, що реакція якоря буде тим значнішою, чим більший струм навантаження, оскільки при цьому поле якоря посилюється разом зі зростанням навантаження. Таким чином, реакція якоря в синхронному генераторі призводить до змін магнітного потоку та ЕРС, що є вкрай небажаним, тому що зміна значення і характеру навантаження призведуть до зміни напруги на затискачах генератора.
Зменшення впливу реакції якоря можна домогтися, наприклад, збільшенням повітряного зазору між статором і ротором за одночасного збільшення струму і числа витків обмотки збудження. Це призведе до зменшення потоку якоря завдяки збільшенню магнітного опору ланцюга машини за незмінного загального потоку. Однак цим методом на практиці не можна повністю усунути вплив реакції якоря, тому що збільшення перерізу дроту і кількості витків обмотки збудження призвели б до нераціональної витрати міді і збільшення розмірів генератора.
На практиці за будь-якої зміни навантаження за допомогою автоматичних пристроїв змінюють струм збудження; цим послаблюють вплив реакції якоря.

-------------------------------------------------

Я просто скопіював те, що написано в підручнику з фізики. Є одна суттєва деталь, яка ніяк не підтверджується практично. І так наведення ЕРС у провіднику, який покладений у паз статора. Цитата: [У разі активного навантаження, за якого струм збігається за фазою з ЕРС, максимум струму настане в той момент, коли осі полюсів перебуватимуть проти обмоток фаз (рис. 5-27, а)]

Цікава констатація положення полюсів і обмотки в пазу статора. Якби у нас були провідники намотані поверх осердя статора (як у генераторі Грамма) питань би не виникло, але у нас провідник перебуває в пазу статора, і магнітні лінії не перерізають (перетинають) провідник для виконання умови електромагнітної індукції згідно з формулою для провідника, що переміщується в магнітному полі: E=Blv. Є одна дуже цікава деталь, силові лінії магнітного поля з відповідною магнітною індукцією жодним чином не перерізають (перетинають) дроти фази, коли вони перебувають у пазу статорного сердечника. Усі магнітні лінії фокусуються в стрижнях паза, минаючи сам дріт. Таким чином, у пазу не може бути виконано умову для виконання правила наведення ЕРС на провіднику під час переміщення в магнітному полі.

На слайді, ліворуч малюнок із підручника, що пояснює положення, виділене жирним і жовтим кольором, праворуч повне пояснення в деталях формування ЕРС на підставі закону електромагнітної індукції під час руху провідника в магнітному полі. 

На перший погляд немає жодних протиріч. Але це тільки на перший погляд. Феромагнітний сердечник статора і ротора є магнітопроводом. Для виходу магнітних ліній, зі створенням вектора магнітної індукції, з сердечника відповідна потрібна позиція.  Магнітні силові лінії в магнітному контурі можуть перерізати (перетнути) дріт фази тільки в повітряному зазорі, де відбувається замикання цих магнітних ліній. Але дріт перебуває в пазу, магнітні лінії перетинають повітряний зазор між ротором і статором, а дріт перебуває в пазу статора, який складається з порожнини пазу (де покладено дріт) і пазових стрижнів із матеріалу статора. Магнітні лінії йдуть найкоротшим маршрутом де для них найменший магнітний опір. Таким чином магнітні лінії фізично не можуть перерізати провід фази. 

ш

щ.

.