Szinkron Impedancia Módszer
A Szinkron Impedancia Módszer, más néven az EMF Módszer, a rövidzárlék hatását egy ekvivalens képzetes reaktancsával helyezi fel. A feszültség szabályozásának kiszámításához ezen módszerrel a következő adatok szükségesek: fázisenkénti armatúraellenállás, a nyitott áramkör jellemző (OCC) görbe, amely a nyitott áramkör feszültsége és a mágnesező áram közötti összefüggést mutatja, valamint a rövidzárlék jellemző (SCC) görbe, ami a rövidzárlék áram és a mágnesező áram közötti kapcsolatot ábrázolja.
Egy szinkron generátor esetén a következő egyenleteket használjuk:
A szinkron impedancia Zs kiszámításához méréseket végeznek, és meghatározzák az Ea (armatúra indukált EMF) értékét. Az Ea és a V (végponti feszültség) segítségével számítják ki a feszültség szabályozást.
Szinkron Impedancia Mérése
A szinkron impedancia három fő teszteléssel határozható meg:
DC Ellenállás Teszt
Ebben a teszten a váltótejet csillagkapcsolásúnak tekintik, DC mágnesező tekercsével nyitott áramkörben, ahogy az alábbi ábra is mutatja:
DC Ellenállás Teszt
A DC ellenállást minden terminál pár között mérjük, vagy ammervoltmetoddel, vagy Wheatstone-híd segítségével. A három mérés átlaga Rt-ként számítódik, és a fázisenkénti DC ellenállás RDC a Rt osztva 2-vel adódik. A bőrhatás figyelembe vételével, ami növeli a hatásos AC ellenállást, a fázisenkénti AC ellenállás RAC a RDC 1,20–1,75 (tipikus érték: 1,25) tényezővel való szorzásával áll elő, attól függően, hogy milyen méretű a gép.
Nyitott Áramkör Teszt
A szinkron impedancia meghatározásához a nyitott áramkör teszten a váltótejet a nominális szinkron sebességgel működtetik, a terhelési termináljai nyitottak (terhelés nélkül), és a mágnesező áram kezdetben nulla. A megfelelő áramkör ábrája az alábbi:
Nyitott Áramkör Teszt (Folytatás)
A mágnesező áram nullázása után fokozatosan növelik lépésekben, míg a végponti feszültséget Et minden lépésben mérve. A mágnesező áramot általában addig növelik, amíg a végponti feszültség eléri a nominális érték 125%-át. Egy grafikonon ábrázolják a nyitott áramkör fázisfeszültségét Ep = Et/sqrt 3 és a mágnesező áram If között, ami az Nyitott Áramkör Jellemző (O.C.C) görbét adja. Ez a görbe egy standard mágneses jellemző görbe formáját tükrözi, a lineáris régióját kiterjesztve, hogy egy levegőréssorozat vonalát adjon.
Az O.C.C és a levegőréssorozat vonala az alábbi ábrán látható:
Rövidzárlék Teszt
A rövidzárlék teszten az armatúra termináljait három ammeterrel rövidzik, ahogy az alábbi ábra is mutatja:
Rövidzárlék Teszt (Folytatás)
A váltótejet indítása előtt a mágnesező áramot nullára csökkentik, és minden ammetert olyan tartományra állítanak, ami meghaladja a nominális teljes terhelési áramot. A váltótejet a szinkron sebességgel működtetik, a mágnesező áramot fokozatosan növelik lépésekben, hasonlóan a nyitott áramkör teszthez, miközben a végponti áramot minden lépésben mérve. A mágnesező áramot úgy állítják be, hogy a végponti áram elérje a nominális érték 150%-át.
Minden lépésben a mágnesező áram If és a három ammeter olvasásának átlaga (armatúra áram Ia) feljegyzésre kerül. Egy grafikonon ábrázolják az Ia és az If közötti viszonyt, ami a Rövidzárlék Jellemző (S.C.C) görbét adja, ami általában egy egyenes vonal, ahogy az alábbi ábra is mutatja.
Szinkron Impedancia Kiszámítása
A szinkron impedancia Zs kiszámításához először az Nyitott Áramkör Jellemző (OCC) és a Rövidzárlék Jellemző (SCC) görbéket ugyanarra a grafikonra rajzolják. Ezután meghatározzák a rövidzárlék áramot ISC, ami a nominális fázisfeszültséghez Erated tartozik. A szinkron impedancia akkor adódik, mint a nyitott áramkör feszültség EOC (a mágnesező áram, ami Erated-et ad) és a hozzá tartozó rövidzárlék áram ISC aránya, amit s = EOC / ISC formában fejeznek ki.
A grafikon az alábbi:
A fenti ábrán, vegyük a mágnesező áram If = OA-t, ami a nominális fázisfeszültséget adja. Ehhez a mágnesező áramhoz a nyitott áramkör feszültségét AB jelöli.
A Szinkron Impedancia Módszer Feltételezései
A szinkron impedancia módszer feltételezi, hogy a szinkron impedancia (ami a nyitott áramkör feszültség és a rövidzárlék áram arányából határozható meg OCC és SCC görbékkel) konstans marad, ha ezek a jellemzők lineárisak. Továbbá feltételezi, hogy a vizsgált feltételek alatt a fluxus megegyezik a terhelés alatti fluxussal, bár ez hibát okoz, mivel a rövidzárlék armatúra árama körülbelül 90°-kal lassabb, ami főleg demagnetizáló armatúra hatást eredményez. Az armatúra hatásokat modellezik, mint voltámmaradékot, ami arányos az armatúra árammal, kombinálva reaktancsmaradékkal, ahol a mágneses ellenállást konstansnak veszik (ez érvényes hengeres forgó részek esetén, mivel egyenletes levegőrések vannak). Alacsony excitációk esetén a konstans (lineáris/sätturált impedancia), de a sätturálás csökkenti a -t az OCC lineáris régióján túl (sätturált impedancia). Ez a módszer magasabb feszültség szabályozást ad, mint a tényleges terhelés, ezért nevezik "pessimista módszernek".
