Синхронен импеданс метод
Метод синхронното импеданса, известен още като метод на ЕДС, замества влиянието на реакцията на якора с еквивалентна имагинерна реактивност. За изчисление на регулацията на напрежението чрез този метод се изискват следните данни: съпротивление на якора за фаза, крива на отворената връзка (OCC), показваща връзката между напрежението при отворена връзка и тока на магнитното поле, и крива на краткосрочната връзка (SCC), показваща връзката между краткосрочния ток и тока на магнитното поле.
За синхронен генератор са дадени следните уравнения:
За изчисление на синхронния импеданс Zs се правят измервания и се определя стойността на Ea (ЕДС, индуцирана в якора). Използвайки Ea и V (терминално напрежение), се изчислява регулацията на напрежението.
Измерване на синхронния импеданс
Синхронният импеданс се определя чрез три основни теста:
Тест на DC съпротивление
В този тест се предполага, че алтернативният генератор е свързан по звезда с отворен DC обмотка на магнитното поле, както е показано в следната схема:
Тест на DC съпротивление
DC съпротивлението между всяка двойка терминали се измерва с помощта на метода амперметър-волтметър или моста на Уитстън. Сееднее от трите измерени стойности на съпротивление Rt се изчислява, а DC съпротивлението за фаза RDC се получава, като се раздели Rt на 2. При взимане под внимание ефекта на кожичката, който увеличава ефективното AC съпротивление, AC съпротивлението за фаза RAC се получава, като се умножи RDC с фактор 1.20–1.75 (типична стойност: 1.25), в зависимост от размера на машината.
Тест на отворена връзка
За определяне на синхронния импеданс чрез теста на отворена връзка, алтернативният генератор работи при номинална синхронна скорост с отворени терминали на натоварване (натоварването е отключено) и ток на магнитното поле, първоначално зададен на нула. Соответстващата схема е показана по-долу:
Тест на отворена връзка (продължение)
След задаването на тока на магнитното поле на нула, той се увеличава последователно, докато се измерва терминалното напрежение Et при всяко увеличение. Токът на магнитното поле обикновено се повишава, докато терминалното напрежение достигне 125% от номиналната стойност. Построява се графика между фазното напрежение при отворена връзка Ep = Et/sqrt 3 и тока на магнитното поле If, което дава кривата на характеристика при отворена връзка (O.C.C). Тази крива отразява формата на стандартна крива на намагничаване, с линейната ѝ област разширена, за да се образува линията на въздушната преграда.
O.C.C и линията на въздушната преграда са показани на фигурата по-долу:
Тест на краткосрочна връзка
В теста на краткосрочна връзка, терминалите на якора се свързват чрез три амперметра, както е показано на фигурата по-долу:
Тест на краткосрочна връзка (продължение)
Преди стартирането на алтернативния генератор, токът на магнитното поле се намалява до нула, а всеки амперметр се задава на диапазон, надвишаващ номиналния ток при пълно натоварване. Алтернативният генератор работи при синхронна скорост, с ток на магнитното поле, увеличен последователно – аналогично на теста при отворена връзка – докато се измерва токът на якора при всяко увеличение. Токът на магнитното поле се коригира, докато токът на якора достигне 150% от номиналната стойност.
За всеки стъп, токът на магнитното поле If и средната стойност на трите амперметри (ток на якора Ia) се записват. Построява се графика, показваща Ia спрямо If, което дава характеристиката при краткосрочна връзка (S.C.C), която обикновено формира права линия, както е показано на фигурата по-долу.
Изчисление на синхронния импеданс
За изчисление на синхронния импеданс Zs, първо се наложват характеристиката при отворена връзка (OCC) и характеристика при краткосрочна връзка (SCC) в един и същи график. След това се определя токът при краткосрочна връзка ISC, отговарящ на номиналното напрежение на алтернативния генератор за фаза Erated. Синхронният импеданс се извежда като отношение на напрежението при отворена връзка EOC (при тока на магнитното поле, даващ Erated към съответстващия ток при краткосрочна връзка ISC, изразено като s = EOC / ISC.
Графиката е показана по-долу:
От горната фигура, се разглежда токът на магнитното поле If = OA, който произвежда номиналното напрежение на алтернативния генератор за фаза. При този ток на магнитното поле, напрежението при отворена връзка е представено от AB.
Предположения на метода на синхронния импеданс
Методът на синхронния импеданс приема, че синхронният импеданс (определено от отношениято на напрежението при отворена връзка към тока при краткосрочна връзка чрез OCC и SCC криви) остава постоянен, когато тези характеристики са линейни. Освен това, се приема, че потокът при тестови условия съответства на потока при натоварване, въпреки че това въвежда грешка, тъй като токът на якора при краткосрочна връзка започва да отстои от напрежението с около 90°, причинявайки предимно демагнетизираща реакция на якора. Ефектите на реакцията на якора се моделират като падане на напрежението, пропорционално на тока на якора, комбинирано с падане на напрежението поради реактивност, с магнитната релуктанция, приемана за постоянна (валидно за цилиндрични ротори поради равномерната въздушна преграда). При ниски намагничавания, е постоянен (линейен/неситуиран импеданс), но наситяването намалява след линейната област на OCC (ситуиран импеданс). Този метод дава по-висока регулация на напрежението, отколкото реалното натоварване, затова се нарича пессимистичен метод.
