Synkroninen impedanssimenetelmä
Synkroninen impedanssimenetelmä, joka tunnetaan myös nimellä EMF-menetelmä, korvaa rätin reaktiovaikutuksen vastaavalla kuvitteellisella reaktanssilla. Tämän menetelmän avulla voiton säännöllisyyden laskemiseksi tarvitaan seuraavat tiedot: rätin vastus per vaihe, avoin piiri -ominaisuuskäyrä (OCC), joka kuvaa avoimen piirin jännitteen ja kenttävirtauksen välisen suhteen, sekä lyhytsulku -ominaisuuskäyrä (SCC), joka näyttää lyhytsulkujännitteen ja kenttävirtauksen välisen suhteen.
Synkroniselle generaattorille annetaan seuraavat yhtälöt:
Synkronisen impedanssin Zs laskemiseksi tehdään mittauksia, ja arvostetaan Ea (rätin aiheuttama EMF). Käyttämällä Ea:ta ja V:ta (pisteen jännite) lasketaan sitten jännitteen säännöllisyys.
Synkronisen impedanssin mittaaminen
Synkroninen impedanssi määritetään kolmella päätestillä:
Jännitevastustesti
Tässä testissä vaihtovirtakone oletetaan tähdistyksessä kytkettynä sen DC-kenttäkytkennän avoimet, kuten alla olevassa piirikaaviossa näytetään:
Jännitevastustesti
Mittautetaan jännitevastus jokaisen terminaaliparin välillä käyttäen ammetteri-voltmeteri -menetelmää tai Wheatstone'n siltaa. Kolmen mitatun vastusarvon keskiarvo Rt lasketaan, ja vaihekohtainen DC-vastus RDC johtetaan jakamalla Rt kahdella. Ottaen huomioon nahkapinnan vaikutuksen, joka lisää tehokkaasti AC-vastusta, vaihekohtainen AC-vastus RAC saadaan kertomalla RDC tekijällä 1.20–1.75 (tyypillisesti 1.25), riippuen koneen koon mukaan.
Avoimen piirin testi
Synkronisen impedanssin määrittämiseksi avoimen piirin testillä vaihtovirtakone toimii nominoidulla synkronisella nopeudella, ladontatermit avoimena (ladot poistettuna) ja kenttävirtaus alussa asetettuna nollaan. Vastaava piirikaavio näytetään alla:
Avoimen piirin testi (jatkuu)
Kenttävirtaus asetetaan nollaksi, ja sitä kasvatetaan askelittain samalla mitaten pisteen jännite Et jokaisessa askelissa. Kenttävirtaus on yleensä nostettava, kunnes pisteen jännite saavuttaa 125 % nominoidusta arvosta. Piirretään kuvaaja avoimen piirin vaihejännitteen Ep = Et/sqrt 3 ja kenttävirran If välillä, mikä tuottaa avoimen piiri -ominaisuuskäyrän (O.C.C.). Tämä käyrä peilaa standardin magnetisaatiokäyrän muodon, jonka lineaarinen alue on laajennettu muodostamaan ilmakappaleviiva.
O.C.C. ja ilmakappaleviiva ovat kuvattu alla olevassa kuvassa:
Lyhytsulku -testi
Lyhytsulku -testissä rätin terminaalit suljetaan kolmella ammetterilla, kuten alla olevassa kuvassa näytetään:
Lyhytsulku -testi (jatkuu)
Ennen vaihtovirtakoneen käynnistystä kenttävirtaus vähennetään nollaan, ja jokainen ammetteri asetetaan skaalaan, joka ylittää nominoidun täysiin ladataan virtauksen. Vaihtovirtakone ajetaan synkronisella nopeudella, ja kenttävirtaus kasvatetaan askelittain – samalla tavalla kuin avoimen piirin testissä – samalla mitaten rätinvirta jokaisessa askelissa. Kenttävirtaus säädellään, kunnes rätinvirta saavuttaa 150 % nominoidusta arvosta.
Jokaisessa askelissa kenttävirtauksen If ja kolmen ammetterin lukemien keskiarvo (rätinvirta Ia) merkitään. Piirretään kuvaaja Ia ja If välillä, mikä tuottaa lyhytsulku -ominaisuuskäyrän (S.C.C.), joka muodostaa yleensä suoran viivan, kuten alla olevassa kuvassa näytetään.
Synkronisen impedanssin laskenta
Synkronisen impedanssin Zs laskemiseksi ensin päällekkäin avoimen piiri -ominaisuuskäyrän (OCC) ja lyhytsulku -ominaisuuskäyrän (SCC) samaan kuvaajaan. Sitten määritetään lyhytsulkuvirta ISC, joka vastaa nominoidun vaihtovirtakoneen jännitteen vaihetta Erated. Synkroninen impedanssi johtetaan avoimen piiri -jännitteen EOC (kenttävirralla, joka tuottaa Erated) ja vastaavan lyhytsulkuvirtauksen ISC suhteena, ilmaistuna s = EOC / ISC.
Kuvaaja näytetään alla:
Yllä olevasta kuvasta ottaen huomioon kenttävirtauksen If = OA, joka tuottaa nominoidun vaihtovirtakoneen jännitteen vaihetta. Tämän kenttävirran avoimen piiri -jännitteeksi merkitään AB.
Synkronisen impedanssimenetelmän oletukset
Synkronisen impedanssimenetelmä olettaa, että synkroninen impedanssi (määritelty avoimen piiri -jännitteen ja lyhytsulkuvirtauksen suhteena OCC- ja SCC-käyröiden avulla) pysyy vakiona, kun nämä ominaisuuskäyrät ovat lineaarisia. Se edelleen olettaa, että fluxi testiolosuhteissa vastaa fluxia ladolla, vaikka tämä tuottaa virhettä, koska lyhytsuljetun rätinvirta jää jälkeen jännitteestä noin 90°, aiheuttaen pääasiassa demagnetisoivan rätinvirkauksen. Rätinvirkan vaikutukset mallinnetaan jännitteen pudotuksena, joka on verrannollinen rätinvirtaan, yhdistettynä reaktanssijännitteen pudotukseen, magneettisen vastustuksen oletetaan vakiona (voimassa pyöreiden rotoreiden käsittelyssä tasaisen ilmakappaleen vuoksi). Alhaisilla kiihdytyksillä on vakio (lineaarinen/täyttymätön impedanssi), mutta täyttymä pienentää OCC:n lineaarisesta alueesta (täyttynyt impedanssi). Tämä menetelmä tuottaa korkeampaa jännitteen säännöllisyyttä kuin todellinen lataus, mikä on antanut sille nimeksi pessimistinen menetelmä.
