Sinhrona impedanca metoda
Sinhrona impedanca metoda, tudi znana kot EMF metoda, zamenja vpliv armaturne reakcije s povzročeno imaginarno reaktanco. Za izračun regulacije napetosti s to metodo so potrebni naslednji podatki: upornost armature na fazo, krivulja odprtih krmil (OCC), ki prikazuje odnos med napetostjo brez naboja in strmiščnim tokom, ter krivulja kratkih krmil (SCC), ki prikazuje odnos med tokom pri kratkem krmilu in strmiščnim tokom.
Za sinhroni generator so podane naslednje enačbe:
Za izračun sinhronne impedanci Zs se izvajajo meritve in izpeljemo vrednost Ea (EMF inducirano v armaturi). Z uporabo Ea in V (končna napetost) se nato izračuna regulacija napetosti.
Meritev sinhronne impedanci
Sinhronna impedanca se določi s tremi glavnimi preskusi:
Preskus DC upornosti
V tem preskusu se alternator predpostavi, da je zvezno povezan z odprto strmoščno vodovrtilo, kot je prikazano v shemi spodaj:
Preskus DC upornosti
DC upornost med vsakim parom terminalov se meri z metodo ampermetra-voltmetra ali Wheatstoneovega mostu. Povprečje treh izmerjenih vrednosti upornosti Rt se izračuna, in DC upornost na fazo RDC se izvede z deljenjem Rt s 2. Upoštevajoč učinek kože, ki poveča učinkovito AC upornost, se AC upornost na fazo RAC dobije z množenjem RDC s faktorjem 1,20–1,75 (tipična vrednost: 1,25), glede na velikost stroja.
Preskus odprtih krmil
Za določanje sinhronne impedanci preko preskusa odprtih krmil alternator deluje na nominirani sinhronni hitrosti z odprtimi terminali za obremenitve (obremenitve so odstavljene) in z začetnim strmiščnim tokom, nastavljenim na nič. Ustrezen shemični diagram je prikazan spodaj:
Preskus odprtih krmil (Nadaljevanje)
Po nastavitvi strmiščnega toka na nič se ta postopoma povečuje v korakih, pri čemer se meri končna napetost Et pri vsakem koraku. Strmiščni tok je običajno povečan, dokler končna napetost ne doseže 125% nominirane vrednosti. Graf se nariše med fazo napetosti brez naboja Ep = Et/sqrt 3 in strmiščnim tokom If, kar da karakteristično krivuljo odprtih krmil (O.C.C.). Ta krivulja odraža obliko standardne magnetizacijske krivulje, s svojo linearno območjem razširjenim v vzdušni lukenjski premici.
O.C.C. in vzdušna lukenjska premica so prikazani na naslednjem prikazu:
Preskus kratkih krmil
Pri preskusu kratkih krmil so terminali armature skratili preko treh ampermetrov, kot je prikazano na naslednjem prikazu:
Preskus kratkih krmil (Nadaljevanje)
Pred zagonom alternatorja se strmiščni tok zmanjša na nič, in vsak ampermetr je nastavljen na obseg, ki presega nominirani tok polnega obremenitve. Alternator deluje na sinhronni hitrosti, strmiščni tok pa se postopoma povečuje – podobno kot pri preskusu odprtih krmil – pri čemer se meri tok armature pri vsakem koraku. Strmiščni tok se prilagodi, dokler tok armature ne doseže 150% nominirane vrednosti.
Za vsak korak se zabeležita strmiščni tok If in povprečje treh branjev ampermetrov (tok armature Ia). Graf, ki prikazuje Ia v odvisnosti od If, da karakteristično krivuljo kratkih krmil (S.C.C.), ki običajno tvori premico, kot je prikazano na naslednjem prikazu.
Izračun sinhronne impedanci
Za izračun sinhronne impedanci Zs najprej preložimo karakteristične krivulje odprtih krmil (OCC) in kratkih krmil (SCC) na isti graf. Nato določimo tok kratkih krmil ISC, ki ustreza nominiranemu naponu alternatorja na fazo Erated. Sinhronna impedanca se nato izvede kot razmerje med napetostjo brez naboja EOC (pri strmiščnem toku, ki da Erated) in ustrezno tokom kratkih krmil ISC, izraženo kot s = EOC / ISC.
Graf je prikazan spodaj:
Iz zgornjega prikaza upoštevamo strmiščni tok If = OA, ki ustvari nominirani napon alternatorja na fazo. Pri tem strmiščnem toku je napetost brez naboja predstavljena z AB.
Predpostavke sinhronne impedanci metode
Sinhronna impedanca metoda predpostavlja, da sinhronna impedanca (določena z razmerjem med napetostjo brez naboja in tokom kratkih krmil preko OCC in SCC krivulj) ostane konstantna, ko so te karakteristike linearni. Predpostavlja tudi, da je tok pod testnimi pogoji enak toku pod obremenitvijo, čeprav to vnesel napako, ker tok armature pri kratkih krmilih zapade za napetostjo približno za 90°, kar povzroča predvsem demagnetizirajoč vpliv armature. Vpliv armature je modeliran kot padec napetosti sorazmeren s tokom armature, združen z padcem reaktance, z magnetostrnikom, ki se predpostavlja, da je konstanten (velja za valjaste rotore zaradi enakomerne vzdušne lukenje). Pri nizkih strmiščnih tokih je konstanten (linearna/nenasitna impedanca), vendar saturacija zmanjša za območjem linearnosti OCC (nasitna impedanca). Ta metoda da višjo regulacijo napetosti kot dejanska obremenitev, zaradi česar jo imenujejo pesimistična metoda.
