שיטת התנגדות סינכרונית
השיטה של המימד הסינכרוני, המכונה גם שיטת ה-EMF, מחליפה את השפעת תגובת הארמטורה עם ריאקטנס דמיוני שקול. לחישוב تنظيم الجهد באמצעות שיטה זו, נדרשים הנתונים הבאים: התנגדות ארמטור לכל פאזה, עקומת מאפיינים ללא עומס (OCC) המדגימה את הקשר בין מתח ללא עומס לבין זרם השדה, ועקומת מאפיינים בעומס מקסימלי (SCC) המדגימה את הקשר בין זרם קצר מעגל לזרם השדה.
עבור גנרטור סינכרוני, המשוואות הבאות נתונות:
לחישוב המימד הסינכרוני Zs, מבצעים מדידות ומוצאים את ערך Ea (ה-EMF הנוצר על ידי הארמטור). באמצעות Ea ו-V (מתח הקצה), מחשבים את تنظים המתח.
מדידת המימד הסינכרוני
המימד הסינכרוני נקבע באמצעות שלושה מבחנים ראשיים:
מבחן ההתנגדות הישרה
במבחן זה, מניחים שהאלטרנטור מחובר ככוכב עם חילוף השדה הישר פתוח, כפי שמוצג בתרשים המעגלי להלן:
מבחן ההתנגדות הישרה
מדדו את ההתנגדות הישרה בין כל זוג טרמינלים באמצעות שיטת המופע-וולטמטר או גשר וויטסטון. מחשבים את ממוצע שלוש הערכים המדודים של Rt, והתנגדות הדף החשמלית RDC נגזרת על ידי חלוקת Rt ב-2. בהתחשב בתופעת העור, הגורמת להגדלת ההתנגדות החשמלית האפקטיבית, התנגדות הדף החשמלית RAC נקבלת על ידי הכפלת RDC בגורם של 1.20-1.75 (ערך טיפוסי: 1.25), בהתאם לגודל המכשיר.
מבחן ללא עומס
כדי לקבוע את המימד הסינכרוני באמצעות מבחן ללא עומס, האלטרנטור פועל במהירות סינכרונית מומלצת עם טרמינלי עומס פתוחים (הטעינה ניתקת) והזרם בשדה מכוון ל-0 בהתחלה. התרשים המעגלי המתאים מוצג להלן:
מבחן ללא עומס (המשך)
לאחר ההגדרה של זרם השדה ל-0, הוא מוגדל בהדרגה בשלבים תוך מדידת מתח הקצה Et בכל שלב. בדרך כלל, מגדילים את זרם ההגנה עד שמתח הקצה מגיע ל-125% מהערך המומלץ. מציירים גרף בין מתח הפאזה ללא עומס Ep = Et/sqrt 3 ולזרם השדה If, מה שנותן את עקומת המאפיינים ללא עומס (O.C.C). עקומה זו משקפת את צורת עקומת המגנטיות הסטנדרטית, עם האזור הליניארי שלה מweit.
עקומת O.C.C והקו של הפער האוויר מוצגים בתמונה להלן:
מבחן קצר מעגל
במבחן קצר מעגל, טרמינלי הארמטור מחוברים דרך שלושה אמפרמטרים, כפי שמוצג בתמונה להלן:
מבחן קצר מעגל (המשך)
לפני החלת האלטרנטור, מפחיתים את זרם השדה ל-0, וכל אמפרמטר מוגדר לטווח המעלה את הערך המלא של הטעינה המומלצת. האלטרנטור פועל במהירות סינכרונית, עם זרם השדה מוגדל בהדרגה בשלבים - כמו במבחן ללא עומס - תוך מדידת זרם הארמטור בכל שלב. מתקינים את זרם השדה עד שזרם הארמטור מגיע ל-150% מהערך המומלץ.
בכל שלב, מתעדים את זרם השדה If ואת ממוצע שלושת קראיות האמפרמטרים (זרם הארמטור Ia). גרף המציג את Ia לעומת If נותן את עקומת המאפיינים קצר מעגל (S.C.C), שצורתה לרוב היא קו ישר, כפי שמוצג בתמונה להלן.
חישוב המימד הסינכרוני
לחישוב המימד הסינכרוני Zs, קודם ממקמים את עקומת המאפיינים ללא עומס (OCC) ועקומת המאפיינים קצר מעגל (SCC) על אותו גרף. לאחר מכן, מגדירים את זרם קצר המעגל ISC המתאים למתח המומלץ של האלטרנטור לכל פאזה Erated. המימד הסינכרוני נגזר כיחס בין מתח ללא עומס EOC (בזרם השדה שנותן Erated) לזרם קצר המעגל המתאים ISC, המיוצג כ-s = EOC / ISC.
הגרף מוצג להלן:
מתוך הגרף למעלה, ניתן להתייחס לזרם השדה If = OA, שמייצר את מתח האלטרנטור המומלץ לכל פאזה. עבור זרם השדה הזה, מתח ללא עומס מיוצג על ידי AB.
הנחות השיטה של המימד הסינכרוני
שיטה של המימד הסינכרוני מניחה שהמימד הסינכרוני (שנמדד כיחס בין מתח ללא עומס לזרם קצר מעגל באמצעות עקומות OCC ו-SCC) נשאר קבוע כאשר מאפיינים אלו הם ליניאריים. בנוסף, מניחה כי השדה המגנטי בתנאי המבחן מתאים לזה תחת עומס, אך זה מכניס שגיאה מכיוון שזרם הארמטור קצר מעגל נפוח אחר המתח בבערך 90°, מה שגורם לתגובה ארמטור בעיקר דמגנטיזציה. תוצאות תגובת הארמטור מודלées כירידת מתח פרופורציונלית לזרם הארמטור, בצירוף ירידת מתח הריאקטנס, כאשר הנחה היא שההתנגדות המגנטית היא קבועה (תקפה לרוטורים צילינדריים עקב פערים אוויר אחידים). ברמות הפעלה נמוכות, היא קבועה (מימד ליניארי/לא משותך), אך השותך מוריד את מעבר לאזור הליניארי של עקומת OCC (מימד משותך). שיטה זו נותנת תוצאה גבוהה יותר עבור تنרגיה מאשר העומס האמיתי, ומכאן היא מכונה שיטה פסימית.
