Método de impedancia síncrona
O método da impedancia síncrona, tamén coñecido como o método EMF, substitúe o impacto da reacción do armadura por unha reactancia imaxinaria equivalente. Para calcular a regulación de tensión usando este método, son necesarios os seguintes datos: resistencia do armadura por fase, a curva Característica Aberta (OCC) que representa a relación entre a tensión en circuito aberto e a corrente de campo, e a Curva Característica en Curtocircuíto (SCC) que mostra a relación entre a corrente en curtocircuíto e a corrente de campo.
Para un xerador síncrono, as ecuacións dadas a continuación son:
Para calcular a impedancia síncrona Zs, fánse medidas, e derívase o valor de Ea (EMF inducida no armadura). Usando Ea e V (tensión terminal), a continuación, calcula-se a regulación de tensión.
Medición da Impedancia Síncrona
A impedancia síncrona determinase mediante tres probas primarias:
Proba de Resistencia DC
Nesta proba, supónse que o alternador está conectado en estrela co seu devanado de campo DC en circuito aberto, como se representa no diagrama de circuito a seguir:
Proba de Resistencia DC
A resistencia DC entre cada par de terminais mídese usando o método amperimetro-voltimetro ou a ponte de Wheatstone. Calcula-se a media dos tres valores de resistencia mididos Rt, e a resistencia DC por fase RDC derívase dividindo Rt por 2. Considerando o efecto piel, que aumenta a resistencia AC efectiva, a resistencia AC por fase RAC obtense multiplicando RDC por un factor de 1,20–1,75 (valor típico: 1,25), dependendo do tamaño da máquina.
Proba en Circuito Aberto
Para determinar a impedancia síncrona mediante a proba en circuito aberto, o alternador opera a velocidade síncrona nominal con os terminais de carga abertos (cargas desconectadas) e a corrente de campo inicialmente establecida a cero. O correspondente diagrama de circuito móstrase a continuación:
Proba en Circuito Aberto (Continuación)
Despois de establecer a corrente de campo a cero, incrementase gradualmente en pasos mentres se mide a tensión terminal Et en cada incremento. A corrente de excitación adoita aumentarse ata que a tensión terminal chegue ao 125% do valor nominal. Trácase un gráfico entre a tensión de fase en circuito aberto Ep = Et/sqrt 3 e a corrente de campo If, obténdose a Curva Característica en Circuito Aberto (O.C.C). Esta curva reflicte a forma dunha curva de magnetización estándar, coa súa rexión linear estendida para formar unha liña de aire.
A O.C.C e a liña de aire ilústranse na figura a seguir:
Proba en Curtocircuíto
Na proba en curtocircuíto, os terminais do armadura están cortados a través de tres amperímetros, como se ilustra na figura a seguir:
Proba en Curtocircuíto (Continuación)
Antes de iniciar o alternador, a corrente de campo reducise a cero, e cada amperímetro establécese nun rango que excede a corrente nominal de carga completa. O alternador opera a velocidade síncrona, coa corrente de campo incrementada en pasos graduais—similares á proba en circuito aberto—mentres se mide a corrente do armadura en cada incremento. A corrente de campo axústase ata que a corrente do armadura chegue ao 150% do valor nominal.
Para cada paso, a corrente de campo If e a media das tres lecturas de amperímetro (corrente do armadura Ia) rexístranse. Un gráfico trazado Ia contra If proporciona a Curva Característica en Curtocircuíto (S.C.C), que xeralmente forma unha liña recta, como se mostra na figura a seguir.
Cálculo da Impedancia Síncrona
Para calcular a impedancia síncrona Zs, primeiro superpóñense as curvas Característica en Circuito Aberto (OCC) e Característica en Curtocircuíto (SCC) no mesmo gráfico. A continuación, determina-se a corrente en curtocircuíto ISC correspondente á tensión nominal do alternador por fase Erated. A impedancia síncrona derívase entón como a razón da tensión en circuito aberto EOC (na corrente de campo que produce Erated á corrente en curtocircuíto correspondente ISC, expresada como s = EOC / ISC.
O gráfico móstrase a continuación:
No gráfico anterior, considera a corrente de campo If = OA, que produce a tensión nominal do alternador por fase. Correspondendo a esta corrente de campo, a tensión en circuito aberto represéntase por AB.
Suposicións do Método da Impedancia Síncrona
O método da impedancia síncrona supón que a impedancia síncrona (determinada a partir da razón da tensión en circuito aberto á corrente en curtocircuíto a través das curvas OCC e SCC) permanece constante cando estas características son lineares. Ademais, supón que o fluxo nas condicións de proba coincide co fluxo baixo carga, aínda que isto introduce erro xa que a corrente do armadura en curtocircuíto retarda a tensión por ~90º, causando principalmente unha reacción desmagnetizadora do armadura. Os efectos da reacción do armadura modelan como unha caída de tensión proporcional á corrente do armadura, combinada cunha caída de tensión de reactancia, coa reluctancia magnética asumida como constante (válido para rotores cilíndricos debido a lacunas de aire uniformes). A baixos excitacións, é constante (impedancia linear/non saturada), pero a saturación reduce máis aló da rexión linear da OCC (impedancia saturada). Este método proporciona unha regulación de tensión maior que a real baixo carga, gañándolle o termo método pesimista.
