Sinhroni impedančni metod
Metod sinkronog impedansa, takođe poznat kao metod EMF, zamenjuje uticaj reakcije armature ekvivalentnim imaginarnim reaktancem. Za izračunavanje regulacije napona ovim metodom potrebni su sledeći podaci: otpornost armature po fazi, krivulja otvorene strujne karakteristike (OCC) koja prikazuje odnos između napona pri otvorenoj strujnoj crti i strujnog toka polja, i krivulja kratkostrujne karakteristike (SCC) koja pokazuje odnos između kratkostrukog strujnog toka i strujnog toka polja.
Za sinkroni generator date su sledeće jednačine:
Za izračunavanje sinkronog impedansa Zs, vrši se merenje, a vrednost Ea (EMF indukovana u armaturi) se izvlači. Koristeći Ea i V (napon na terminalima), zatim se izračunava regulacija napona.
Merenje sinkronog impedansa
Sinkroni impedans se određuje kroz tri osnovna testa:
Test DC otpornosti
U ovom testu, alternator se pretpostavlja da je spojen zvezdasto sa svojim DC polnim vijkom otvorene struje, kako je prikazano u shemi kruga ispod:
Test DC otpornosti
DC otpornost između svake dve terminalne čepaljke se mjeri koristeći metodu ampermetra-voltmetra ili Most Vitstona. Prosečna vrednost tri izmerene vrednosti otpornosti Rt se izračunava, a DC otpornost po fazi RDC se izvlači deljenjem Rt sa 2. Uzimajući u obzir efekat kože, koji povećava efektivnu AC otpornost, AC otpornost po fazi RAC se dobija množenjem RDC faktorom od 1.20–1.75 (obična vrednost: 1.25), u zavisnosti od veličine mašine.
Test otvorene struje
Da bi se odredio sinkroni impedans putem testa otvorene struje, alternator radi na nominalnoj sinkronoj brzini sa otvorenim terminalima opterećenja (opterećenja su odspojena) i strujni tok polja inicijalno postavljen na nulu. Odgovarajuća shema kruga je prikazana ispod:
Test otvorene struje (Nastavak)
Nakon postavljanja strujnog toka polja na nulu, on se postepeno povećava u koracima dok se meri terminalni napon Et na svakom priraštaju. Strujni tok polja se obično povećava dok terminalni napon ne dostigne 125% nominalne vrednosti. Grafikon se crta između faznog napona pri otvorenoj strujnoj crti Ep = Et/sqrt 3 i strujnog toka polja If, što daje krivulju otvorene strujne karakteristike (O.C.C). Ova krivulja odslikava oblik standardne magnetizacione krivulje, sa njegovim linearnim regionom proširenim da formira liniju vazdušnog razmaka.
O.C.C i linija vazdušnog razmaka su prikazane na slici ispod:
Test kratke struje
U testu kratke struje, terminali armature su skraćeni preko tri ampermetra, kao što je prikazano na slici ispod:
Test kratke struje (Nastavak)
Prije pokretanja alternatora, strujni tok polja se smanji na nulu, a svaki ampermetar se postavi na opseg koji prelazi nominalni puno-opterećeni strujni tok. Alternator se operira na sinkronoj brzini, a strujni tok polja se povećava u postepenim koracima - slično testu otvorene struje - dok se meri strujni tok armature na svakom priraštaju. Strujni tok polja se podešava dok strujni tok armature ne dostigne 150% nominalne vrednosti.
Za svaki korak, strujni tok polja If i prosečna vrednost tri čitanja ampermetara (strujni tok armature Ia) se beleže. Grafikon koji crta Ia u odnosu na If daje Kratkosružnu karakterističnu krivulju (S.C.C), koja obično formira pravu liniju, kao što je prikazano na slici ispod.
Izračunavanje sinkronog impedansa
Za izračunavanje sinkronog impedansa Zs, najpre se preloži Krivulja otvorene strujne karakteristike (OCC) i Krivulja kratkosružne karakteristike (SCC) na istom grafikonu. Zatim se odredi kratkosružni strujni tok ISC koji odgovara nominalnom naponu alternatora po fazi Erated. Sinkroni impedans se zatim izvede kao odnos otvorenog-circuit napona EOC (na strujni tok polja koji daje Erated na odgovarajući kratkosružni strujni tok ISC, izražen kao s = EOC / ISC.
Grafikon je prikazan ispod:
Iz gornje slike, uzeti strujni tok polja If = OA, koji proizvodi nominalni napon alternatora po fazi. Odgovarajući tom strujnom toku, napon pri otvorenoj strujnoj crti je predstavljen sa AB.
Pretpostavke metoda sinkronog impedansa
Metod sinkronog impedansa pretpostavlja da sinkroni impedans (određen iz odnosa napona pri otvorenoj strujnoj crti i kratkosružnog strujnog toka preko OCC i SCC krivih) ostaje konstantan kada su te karakteristike linearne. Takođe pretpostavlja da je fluks pod uslovima testiranja jednak fluksu pod opterećenjem, iako to dovodi do greške jer kratkosružni strujni tok armature zaostaje za naponom oko ~90°, što dovodi do uglavnom demagnetizujuće reakcije armature. Efekti reakcije armature modelirani su kao pad napona proporcionalan strujnom toku armature, kombinovani sa padom napona reaktancije, uz pretpostavku da je magnetna otpornost konstantna (važi za cilindrične rotorove zbog uniformnih vazdušnih razmaka). Na niskim pobudama, je konstantan (linearan/nenasitljiv impedans), ali nasitljivost smanjuje izvan linearnog regiona OCC (nasitljivi impedans). Ovaj metod daje veću regulaciju napona nego stvarno opterećenje, zbog čega mu se pridružuje termin pesimistički metod.
