روش امپدانس همزمان
روش امپدانس همزمان، که به عنوان روش EMF نیز شناخته میشود، تاثیر واکنش آرماتور را با یک راکتانس خیالی معادل جایگزین میکند. برای محاسبه تنظیم ولتاژ با استفاده از این روش، دادههای زیر مورد نیاز است: مقاومت آرماتور در هر فاز، منحنی مشخصه باز (OCC) که رابطه بین ولتاژ باز و جریان میدان را نشان میدهد، و منحنی مشخصه کوتاه (SCC) که رابطه بین جریان کوتاه و جریان میدان را نشان میدهد.
برای یک ژنراتور همزمان، معادلات زیر ارائه شده است:
برای محاسبه امپدانس همزمان Zs، اندازهگیریها انجام میشود و مقدار Ea (EMF القایی آرماتور) بدست میآید. با استفاده از Ea و V (ولتاژ ترمینال)، تنظیم ولتاژ محاسبه میشود.
اندازهگیری امپدانس همزمان
امپدانس همزمان از طریق سه تست اصلی تعیین میشود:
تست مقاومت DC
در این تست، ژنراتور متناوب با فرض اتصال ستارهای با پیچه میدان DC باز مداری در نظر گرفته میشود، همانطور که در نمودار مدار زیر نشان داده شده است:
تست مقاومت DC
مقاومت DC بین هر جفت ترمینال با استفاده از روش آمتر-ولتمتر یا پل ویتستون اندازهگیری میشود. میانگین مقادیر مقاومت اندازهگیری شده Rt محاسبه میشود و مقاومت DC هر فاز RDC با تقسیم Rt بر 2 بدست میآید. با در نظر گرفتن اثر پوستی که مقاومت AC مؤثر را افزایش میدهد، مقاومت AC هر فاز RAC با ضرب RDC در عامل 1.20-1.75 (مقدار معمول: 1.25) به دست میآید، به حسب اندازه ماشین.
تست باز
برای تعیین امپدانس همزمان از طریق تست باز، ژنراتور با سرعت همزمان اسمی با ترمینالهای بار باز (بارها جدا شده) و جریان میدان اولیاً صفر عمل میکند. نمودار مدار مربوطه در زیر نشان داده شده است:
تست باز (ادامه)
بعد از تنظیم جریان میدان به صفر، آن به مرحلههایی گرادیانی افزایش یافته و ولتاژ ترمینال Et در هر مرحله اندازهگیری میشود. معمولاً جریان میدان تا رسیدن ولتاژ ترمینال به 125٪ مقدار اسمی افزایش مییابد. نموداری بین ولتاژ فاز باز Ep = Et/sqrt 3 و جریان میدان If رسم میشود که منحنی مشخصه باز (O.C.C) را نتیجه میدهد. این منحنی شکل یک منحنی مغناطیسی استاندارد را با خطی بودن بخش خطی آن تا تشکیل خط فاصله هوایی ادامه میدهد.
منحنی O.C.C و خط فاصله هوایی در شکل زیر نشان داده شده است:
تست کوتاه
در تست کوتاه، ترمینالهای آرماتور از طریق سه آمتر کوتاه میشوند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:
تست کوتاه (ادامه)
قبل از شروع ژنراتور، جریان میدان به صفر کاهش یافته و هر آمتر به محدودهای بیشتر از جریان بار کامل اسمی تنظیم میشود. ژنراتور با سرعت همزمان عمل میکند، با افزایش جریان میدان به مرحلههای گرادیانی مشابه با تست باز، در حالی که جریان آرماتور در هر مرحله اندازهگیری میشود. جریان میدان تا رسیدن جریان آرماتور به 150٪ مقدار اسمی تنظیم میشود.
در هر مرحله، جریان میدان If و میانگین سه خواندن آمتر (جریان آرماتور Ia) ثبت میشود. نموداری که Ia را در مقابل If رسم میکند، منحنی مشخصه کوتاه (S.C.C) را نتیجه میدهد که معمولاً یک خط مستقیم است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
محاسبه امپدانس همزمان
برای محاسبه امپدانس همزمان Zs، ابتدا منحنی مشخصه باز (OCC) و منحنی مشخصه کوتاه (SCC) در یک نمودار همپوشانی میشوند. سپس جریان کوتاه ISC متناظر با ولتاژ اسمی ژنراتور در هر فاز Erated تعیین میشود. امپدانس همزمان سپس به عنوان نسبت ولتاژ باز EOC (در جریان میدان که Erated را تولید میکند) به جریان کوتاه متناظر ISC، به صورت s = EOC / ISC محاسبه میشود.
نمودار در زیر نشان داده شده است:
از نمودار فوق، جریان میدان If = OA را در نظر بگیرید که ولتاژ اسمی ژنراتور در هر فاز را تولید میکند. متناظر با این جریان میدان، ولتاژ باز با AB نمایش داده میشود.
فرضیات روش امپدانس همزمان
روش امپدانس همزمان فرض میکند که امپدانس همزمان (که از نسبت ولتاژ باز به جریان کوتاه از طریق منحنیهای OCC و SCC تعیین میشود) وقتی این مشخصهها خطی هستند ثابت باقی میماند. این روش همچنین فرض میکند که جریان مغناطیسی در شرایط تست با شرایط بار یکسان است، اگرچه این امر خطایی را معرفی میکند زیرا جریان آرماتور کوتاه شده تقریباً 90 درجه پس از ولتاژ تأخیر میکند که باعث واکنش آرماتور دموگنتیک میشود. اثرات واکنش آرماتور به عنوان کاهش ولتاژ متناسب با جریان آرماتور، با کاهش ولتاژ راکتانسی، با فرض ثابت بودن مغناطیسی (که برای روترهای استوانهای به دلیل فاصله هوایی یکنواخت معتبر است) مدلسازی میشود. در تحریکات کم، ثابت است (امپدانس خطی/ناشبکه)، اما شبکهبندی را در فراتر از ناحیه خطی OCC (امپدانس شبکهبندی) کاهش میدهد. این روش تنظیم ولتاژ بالاتر از بار واقعی را نتیجه میدهد و به این روش نام "روش بدبینانه" داده شده است.
