Synkron Impedans Metode
Synkron impedansmetoden, også kendt som spændingsgenerator-metoden, erstatter effekten af armaturreaktion med en ækvivalent imaginær reaktance. For at beregne spændingsregulering ved hjælp af denne metode, er følgende data nødvendige: armaturemotstand pr. fase, åben-kredskarakteristik (OCC) kurve, der viser forholdet mellem åben-kreds-spænding og feltstrøm, samt kortslutningskarakteristik (SCC) kurve, der viser forholdet mellem kortslutningsstrøm og feltstrøm.
For en synkron generator er følgende ligninger givet nedenfor:
For at beregne den synkroniske impedans Zs, tages målinger, og værdien af Ea (armatureinduced spænding) erives. Ved hjælp af Ea og V (terminalspænding) beregnes derefter spændingsreguleringen.
Måling af Synkron Impedans
Synkron impedans fastsættes gennem tre primære tests:
DC Motstandstest
I denne test antages alternatoren at være stjernet forbundet med sin DC feltvinding i åben kreds, som vist på kredsskemaet nedenfor:
DC Motstandstest
DC motstanden mellem hvert par terminaler måles ved hjælp enten af ammeter-voltmeter metoden eller Wheatstone's bro. Gennemsnittet af de tre målte motstands-værdier Rt beregnes, og per-fase DC motstanden RDC erives ved at dividere Rt med 2. Med hensyn til skin-effekten, som øger den effektive AC motstand, erives per-fase AC motstanden RAC ved at multiplicere RDC med en faktor på 1,20–1,75 (typisk værdi: 1,25), afhængigt af maskinens størrelse.
Åben Kredstest
For at bestemme synkron impedans via åben kredstest, kører alternatoren på nominel synkron hastighed med lastterminaler åbne (last frafjernet) og feltstrøm initialt sat til nul. Det tilsvarende kredsskema vises nedenfor:
Åben Kredstest (Fortsat)
Efter at have sat feltstrømmen til nul, øges den trinvis mens terminalspændingen Et måles ved hver øgning. Feltstrømmen øges typisk indtil terminalspændingen når 125% af den nominelle værdi. En graf tegnes mellem åben-kreds-fase-spændingen Ep = Et/sqrt 3 og feltstrømmen If, hvilket resulterer i Åben Kredskarakteristik (O.C.C) kurven. Denne kurve spejler formen af en standard magnetiseringskurve, med dens lineære region udvidet til at danne en luftspaltlinje.
O.C.C og luftspaltlinjen er illustreret i figuren nedenfor:
Kortslutningstest
I kortslutningstesten kortslutter armatureterminalerne gennem tre ammeter, som vist på figuren nedenfor:
Kortslutningstest (Fortsat)
Inden alternatoren starter, sættes feltstrømmen til nul, og hver ammeter sættes til et område, der overstiger den nominelle fuldlaststrøm. Alternatoren kører på synkron hastighed, med feltstrømmen øget trinvis – ligesom ved åben kredstest – mens armaturestrømmen måles ved hver øgning. Feltstrømmen justeres indtil armaturestrømmen når 150% af den nominelle værdi.
For hvert trin registreres feltstrømmen If og gennemsnittet af tre ammeter læsninger (armaturestrøm Ia). En graf, der plotter Ia mod If, resulterer i Kortslutningskarakteristik (S.C.C), som typisk dannes som en ret linje, som vist på figuren nedenfor.
Beregning af Synkron Impedans
For at beregne den synkroniske impedans Zs, lægges først Åben Kredskarakteristik (OCC) og Kortslutningskarakteristik (SCC) over på samme graf. Derefter bestemmes kortslutningsstrømmen ISC svarende til den nominelle alternatorspænding pr. fase Erated. Den synkroniske impedans erives som forholdet mellem åben-kreds-spændingen EOC (ved feltstrømmen, der giver Erated til den tilsvarende kortslutningsstrøm ISC, udtrykt som s = EOC / ISC.
Grafen vises nedenfor:
Fra ovenstående figur, betragt feltstrømmen If = OA, som producerer den nominelle alternatorspænding pr. fase. Svarer til denne feltstrøm, er åben-kreds-spændingen repræsenteret af AB.
Antagelser ved Synkron Impedansmetoden
Synkron impedansmetoden antager, at den synkroniske impedans (bestemt fra forholdet mellem åben-kreds-spænding og kortslutningsstrøm via OCC og SCC kurver) forbliver konstant, når disse karakteristika er lineære. Den antager yderligere, at flux under testforhold matcher flux under belastning, selvom dette introducerer fejl, da kortsluttet armaturestrøm forsinkes i forhold til spænding med ~90°, hvilket forårsager hovedsagelig demagnetiserende armaturreaktion. Effekten af armaturreaktion modelleres som en spændingsnedgang proportional med armaturestrøm, kombineret med reaktansnedgang, med magnetisk modstand antaget konstant (gyldig for cylindriske rotor pga. uniforme luftspalter). Ved lave opmagnetiseringer er konstant (lineær/uopfyldt impedans), men opfyldelse reducerer ud over OCC's lineære region (opfyldt impedans). Denne metode giver en højere spændingsregulering end den faktiske belastning, og derfor kaldes det for en pessimistisk metode.
