Sünkroonse impedantsi meetod
Sinkronse impedantsimeetod, mida ka nimetatakse EMF meetodiks, asendab variaatorireaktsiooni mõju ekvivalentse kujutliku reaktansiga. Selle meetodi abil voltageregleerimise arvutamiseks on vajalik järgmine andmed: fasettide armatuuripindresistents, avatud tsüklite karakteristik (OCC), mis näitab seost avatud tsükli voltagi ja väljaringluse vahel, ning lühisirgeline karakteristik (SCC), mis näitab seost lühisirgeline ströömi ja väljaringluse vahel.
Sinkroonse geneerija jaoks on antud järgmised võrrandid:
Sinkronse impedantsi Zs arvutamiseks tehakse mõõteid, ja leitakse Ea (armatuuri induktiivne EMF) väärtus. Seejärel kasutatakse Ea ja V (terminalvoltagi) voltageregleerimise arvutamiseks.
Sinkronse impedantsi mõõtmine
Sinkronse impedantsi määramiseks tehakse kolm peamist testi:
DC pindresistentsitest
Selles testis eeldatakse, et alternator on tähtkujuühenduses oma DC väljarinngaga avatud tsüklis, nagu allpool näidatud joonisel:
DC pindresistentsitest
Iga terminalpaari vahelise DC pindresistentsi mõõdetakse kas ampermetri-volmetri meetodil või Wheatstone'i silma meetodil. Kolme mõõdetud pindresistentsi Rt keskmist arvutatakse, ja fasettipõhine DC pindresistents RDC saadakse Rt jagades 2-ga. Arvestades nahketegevust, mis suurendab efektiivset AC pindresistentsi, fasettipõhine AC pindresistents RAC saadakse RDC korrutades teguriga 1.20–1.75 (tavaline väärtus: 1.25), sõltuvalt masina suurusest.
Avatud tsükli test
Sinkronse impedantsi määramiseks avatud tsükli testi abil töötab alternator nõutavas sinkroonses kiirusel koormusterminalidega avatult (koormused lahkuvaldunud) ja väljarinnguströömi alguses nullile seatud. Vastavalt joonisel on näidatud:
Avatud tsükli test (jätk)
Pärast väljarinnguströömi nullile seatmist tõstetakse see sammeliikmetes, mõõdetes igal sammul terminalvoltagi Et. Väljarinnguströömi tõstetakse tavaliselt seni, kuni terminalvoltagi jõuab 125% nõutavast väärtusest. Joonestakse graafik avatud tsükli faasivoltagi Ep = Et/sqrt 3 ja väljarinnguströömi If vahel, mis annab avatud tsükli karakteristikukäigu (O.C.C). See käik kujutab endast standardset magnetiseerimiskäiku, mille lineaarne osa on laiendatud, et moodustada õhulaukjoon.
O.C.C ja õhulaukjoon on näidatud allolevas joonisel:
Lühisirgeline test
Lühisirgelises testis on armatuuri terminalid lühisirgeline kolme ampermetriga, nagu allpool näidatud joonisel:
Lühisirgeline test (jätk)
Enne alternatori käivitamist vähendatakse väljarinnguströömi nullile ja iga ampermetri skaala seatud üle nõutava täiskoormuse ströömi. Alternator töötab sinkroonses kiirusel, väljarinnguströömi tõstedes sammeliikmetes – samuti nagu avatud tsükli testi korral – mõõdetes armatuuri ströömi igal sammul. Väljarinnguströömi kohandatakse, kuni armatuuri ströömi jõuab 150% nõutavast väärtusest.
Iga sammul märgitakse väljarinnguströömi If ja kolme ampermetri lugemite keskmine (armatuuri strööm Ia). Joonestakse graafik Ia vastavusse If-ga, mis annab lühisirgelise karakteristikukäigu (S.C.C), mis tavaliselt moodustab sirge joone, nagu allpool näidatud joonisel.
Sinkronse impedantsi arvutamine
Sinkronse impedantsi Zs arvutamiseks paigutatakse avatud tsükli karakteristik (OCC) ja lühisirgelise karakteristik (SCC) sama graafikule. Seejärel määratakse lühisirgeline strööm ISC, mis vastab nõutavale alternatori fasettide voltagile Erated. Sinkronse impedantsi saadakse avatud tsükli voltagi EOC (väljarinnguströömis, mis annab Erated) suhe vastavale lühisirgelisele ströömile ISC, väljendatuna kui s = EOC / ISC.
Graafik on näidatud allpool:
Ülaltoodud joonisel vaatamata väljarinnguströömi If = OA, mis toodab nõutava alternatori fasettide voltagi. Selle väljarinnguströömi korral on avatud tsükli voltagi esitatud AB-ga.
Sinkronse impedantsimeetodi eeldused
Sinkronse impedantsimeetod eeldab, et sinkronse impedants (määratud avatud tsükli voltagi ja lühisirgelise ströömi suhte kaudu OCC ja SCC käigute abil) jääb konstandiks, kui need käigud on lineaarsed. Lisaks eeldatakse, et testitingimuste all flux vastab koormuse all olevale fluxile, kuigi see tuub vea, kuna lühisirgeline armatuuri strööm viib ~90° tagasi voltagi suhtes, põhjustades põhiliselt demagnetiseeriva armatuurireaktsiooni. Armatuurireaktsioonide mõju modelleeritakse voltagi langusega, mis on proportsionaalne armatuuri ströömi, kombinatsioonis reaktansi voltagi langusega, magnetickeeldu eeldatakse konstandiks (kehtib silindriliste rotorede puhul tasakaalustatud õhulaukude tõttu). Madalate stimuleerimiste korral on konstantne (lineaarne/eituvastane impedants), kuid satuneerumine vähendab OCC lineaarse osa ulatusest (satuneerunud impedants). See meetod annab kõrgema voltageregleerimise, kui tegelik koormus, mistõttu seda nimetatakse pesimistlikuks meetodiks.
