Senkron İmpedans Yöntemi
Senkron İmpedans Yöntemi, aynı zamanda EMF Yöntemi olarak da bilinir, armatür reaksiyonunun etkisini eşdeğer bir sanal reaktansla değiştirir. Bu yöntemi kullanarak voltaj düzenlemesini hesaplamak için şu verilere ihtiyaç duyulur: faz başına armatür direnci, açık devre gerilimi ve manyetik akım arasındaki ilişkiyi gösteren Açık Devre Karakteristiği (OCC) eğrisi, ve kısa devre akımı ile manyetik akım arasındaki ilişkiyi gösteren Kısa Devre Karakteristiği (SCC) eğrisi.
Bir senkron jeneratör için aşağıdaki denklemler verilmektedir:
Senkron impedansı Zs hesaplamak için ölçümler yapılır ve Ea (armatür tarafından üretilen EMF) değeri elde edilir. Ea ve V (terminal gerilimi) kullanılarak voltaj düzenlemesi hesaplanır.
Senkron İmpedans Ölçümü
Senkron impedans üç temel test aracılığıyla belirlenir:
DC Direnç Testi
Bu testte, alternatör DC alan bobinini açık devre halinde tutar, yıldız bağlantılı olduğu varsayılır, aşağıdaki devre şemasında gösterildiği gibi:
DC Direnç Testi
Her terminal çifti arasındaki DC direnci ampermetre-voltmetre yöntemi veya Wheatstone köprüsü kullanılarak ölçülür. Üç ölçülen direnç değerinin ortalaması Rt hesaplanır ve faz başına DC direnci RDC, Rt'nin 2'ye bölünmesiyle elde edilir. Deri etkisi göz önünde bulundurularak, etkin AC direnç artar, bu nedenle faz başına AC direnç RAC RDC ile 1.20-1.75 (tipik değer: 1.25) faktörü çarpılarak elde edilir, makine boyutuna bağlı olarak.
Açık Devre Testi
Açık devre testi aracılığıyla senkron impedansı belirlemek için, alternatör yük terminalleri açık (yükler bağlanmamış) ve manyetik akım başlangıçta sıfır olarak ayarlanmış olacak şekilde nominal senkron hızda çalıştırılır. İlgili devre şeması aşağıda gösterilmiştir:
Açık Devre Testi (Devam)
Manyetik akım sıfır olarak ayarlandıktan sonra, her artışta terminal gerilimini Et ölçerek adımlar halinde artırılır. Genellikle, terminal geriliminin nominal değerinin %125'ine ulaşana kadar manyetik akım artırılır. Açık devre faz gerilimi Ep = Et/sqrt 3 ve manyetik akım If arasında bir grafik çizilir, bu Open Circuit Characteristic (O.C.C) eğrisini verir. Bu eğri, hava boşluğu çizgisine uzatılan standart mıknatıslama eğrisinin şeklini yansıtır.
O.C.C ve hava boşluğu çizgisi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:
Kısa Devre Testi
Kısa devre testinde, armatür terminalleri üç ampermetre aracılığıyla kısadır, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:
Kısa Devre Testi (Devam)
Alternatör başlatılmadan önce, manyetik akım sıfır düzeyine indirilir ve her ampermetre, nominal tam yüklü akımdan daha büyük bir aralığa ayarlanır. Alternatör, açık devre testindeki gibi, manyetik akım adımlar halinde artırılırken, senkron hızda çalıştırılır ve her artışta armatür akımı ölçülür. Manyetik akım, armatür akımının nominal değerinin %150'ine ulaşana kadar ayarlanır.
Her adımda, manyetik akım If ve üç ampermetre okumasının ortalaması (armatür akımı Ia) kaydedilir. Ia ve If arasındaki grafik, genellikle bir doğru oluşturur, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi.
Senkron İmpedans Hesabı
Senkron impedansı Zs hesaplamak için, ilk olarak Açık Devre Karakteristiği (OCC) ve Kısa Devre Karakteristiği (SCC) aynı grafiğe yerleştirilir. Sonra, nominal faz gerilimine karşılık gelen kısa devre akımı ISC belirlenir. Senkron impedans, açık devre gerilimi EOC (nominal gerilime karşılık gelen manyetik akıma karşılık) ile kısa devre akımı ISC arasındaki oran olarak ifade edilir, s = EOC / ISC.
Grafik aşağıda gösterilmiştir:
Yukarıdaki figürden, If = OA manyetik akımı, nominal faz gerilimini üreten alandır. Bu manyetik akıma karşılık, açık devre gerilimi AB ile temsil edilir.
Senkron İmpedans Yönteminin Varsayımları
Senkron impedans yöntemi, senkron impedansın (OCC ve SCC eğrileri aracılığıyla açık devre gerilimi ile kısa devre akımı arasındaki orandan belirlenen) bu karakteristikler doğrusal olduğunda sabit kaldığını varsayar. Ayrıca, test koşullarındaki manyetik akımın yük altında olan manyetik akımla eşleştiğini varsayar, ancak bu, kısa devreli armatür akımının voltajdan yaklaşık 90° geride olması nedeniyle hataya yol açar, bu da çoğunlukla demagnetize edici bir armatür reaksiyonu sonucudur. Armatür reaksiyon etkileri, armatür akımı ile orantılı bir voltaj düşümü ve reaktans voltaj düşümünün kombinasyonu olarak modellenir, manyetik direnç sabit kabul edilir (dairesel rotorlar için geçerlidir, çünkü düzgün hava boşluğu vardır). Düşük manyetizasyonlarda, sabittir (doğrusal/doyumsuz impedans), ancak doyum, OCC'nin doğrusal bölgesinden ötesinde değerini azaltır (doyumlu impedans). Bu yöntem, gerçek yüke kıyasla daha yüksek bir voltaj düzenlemesi verir, bu nedenle pesimistik yöntem olarak adlandırılır.
