Rasio Gangguan Pendek Mesin Sinkron

Rasio Sirkuit Pendek (SCR) Mesin Sinkron

Rasio Sirkuit Pendek (SCR) mesin sinkron didefinisikan sebagai rasio arus medan yang dibutuhkan untuk menghasilkan tegangan nominal dalam kondisi sirkuit terbuka terhadap arus medan yang diperlukan untuk mempertahankan arus armatur nominal selama kondisi sirkuit pendek. Untuk mesin sinkron tiga fasa, SCR dapat diturunkan dari Karakteristik Sirkuit Terbuka (O.C.C) pada kecepatan nominal dan Karakteristik Sirkuit Pendek (S.C.C), seperti yang digambarkan dalam gambar di bawah ini:

Dari gambar di atas, rasio sirkuit pendek diberikan oleh persamaan di bawah ini.

Karena segitiga Oab dan Ode adalah serupa. Oleh karena itu,

Reaktansi Sinkron Aksis Langsung (Xd)

Reaktansi sinkron aksis langsung X_d didefinisikan sebagai rasio tegangan sirkuit terbuka yang sesuai dengan arus medan tertentu terhadap arus sirkuit pendek armatur dalam kondisi arus medan yang sama.

Untuk arus medan sebesar Oa, reaktansi sinkron aksis langsung (dalam ohm) dinyatakan oleh persamaan berikut:

Hubungan antara SCR dan Reaktansi Sinkron

Dari persamaan (7), jelas bahwa Rasio Sirkuit Pendek (SCR) sama dengan kebalikan dari reaktansi sinkron aksis langsung per unit X_d. Dalam rangkaian magnetik yang jenuh, nilai X_d bergantung pada derajat penyatuan magnetik.

Signifikansi Rasio Sirkuit Pendek (SCR)

SCR adalah parameter kritis untuk mesin sinkron, mempengaruhi karakteristik operasional, dimensi fisik, dan biaya. Implikasi utamanya termasuk:

• Dampak Regulasi Tegangan

• Generator sinkron dengan nilai SCR lebih rendah menunjukkan fluktuasi tegangan terminal yang lebih signifikan dengan perubahan beban. Untuk mempertahankan tegangan terminal konstan, diperlukan penyesuaian luas terhadap arus medan I_f).

• Batas Stabilitas

• SCR yang lebih kecil berkorespondensi dengan daya sinkron yang berkurang, yang penting untuk mempertahankan sinkronisme. Ini mengakibatkan batas stabilitas yang lebih rendah, artinya mesin dengan SCR rendah kurang stabil saat beroperasi secara paralel dengan generator lainnya.

• Kompromi dalam Desain

• Mesin dengan SCR tinggi menawarkan regulasi tegangan yang lebih baik dan stabilitas steady-state yang ditingkatkan, tetapi menyebabkan arus sirkuit pendek armatur yang lebih tinggi. Selain itu, mereka mempengaruhi ukuran dan biaya mesin karena kompromi desain.

Tegangan eksitasi mesin sinkron dijelaskan oleh persamaan:

Untuk nilai Tph yang sama, tegangan eksitasi sebanding langsung dengan fluks medan per kutub.

Induktansi sinkron diberikan sebagai:

Hubungan antara SCR dan Celah Udara

Dengan demikian, Rasio Sirkuit Pendek (SCR) sebanding langsung dengan reluktansi celah udara atau panjang celah udara. Meningkatkan panjang celah udara meningkatkan SCR, meskipun ini memerlukan gaya magnetomotif (MMF) medan yang lebih tinggi untuk mempertahankan tegangan eksitasi yang sama (Ef). Untuk meningkatkan MMF medan, baik arus medan atau jumlah putaran medan harus ditingkatkan, yang memerlukan kutub medan yang lebih tinggi dan diameter mesin yang lebih besar.

Dampak pada Desain Mesin

Ini mengarah pada kesimpulan kunci: SCR yang lebih tinggi secara inheren meningkatkan ukuran, berat, dan biaya mesin sinkron.

Nilai SCR Tipikal Berdasarkan Jenis Mesin

• Mesin Rotor Silindris: SCR berkisar dari 0,5 hingga 0,9.

• Mesin Kutub Menonjol: SCR berkisar antara 1,0 dan 1,5.

• Kompenator Sinkron: SCR biasanya 0,4.

Nilai-nilai ini mencerminkan kompromi desain antara stabilitas, regulasi tegangan, dan dimensi fisik dalam konfigurasi mesin sinkron yang berbeda.