Синхронний метод опору
Метод синхронного імпедансу, також відомий як метод ЕДС, замінює вплив реакції анодної обмотки еквівалентним уявним реактивним опором. Для розрахунку регулювання напруги цим методом потрібні наступні дані: опір анодної обмотки на фазу, крива характеристик відкритого контуру (OCC), що показує зв'язок між напругою відкритого контуру та струмом поля, та крива характеристик короткого замикання (SCC), що показує зв'язок між струмом короткого замикання та струмом поля.
Для синхронного генератора наведено наступні рівняння:
Для розрахунку синхронного імпедансу Zs проводяться вимірювання, і визначається значення Ea (ЕДС, індукована анодною обмоткою). Використовуючи Ea та V (термінальну напругу), розраховується регулювання напруги.
Вимірювання синхронного імпедансу
Синхронний імпеданс визначається через три основних випробування:
Випробування постійного струму
У цьому випробуванні припускається, що альтернатор підключений за схемою зірка з відкритим колом DC-обмотки поля, як показано на схемі нижче:
Випробування постійного струму
DC-опір між кожною парою клем засобами амперметра-вольтметра або моста Вітстоуна. Середнє значення трьох виміряних значень опору Rt розраховується, і опір на фазу DC RDC визначається діленням Rt на 2. враховуючи ефект шкіри, який збільшує ефективний AC-опір, опір на фазу AC RAC отримується множенням RDC на фактор 1.20–1.75 (типичне значення: 1.25), залежно від розміру машини.
Випробування відкритого контуру
Щоб визначити синхронний імпеданс за допомогою випробування відкритого контуру, альтернатор працює на номінальній синхронній швидкості з відкритими терміналами навантаження (навантаження відключене) і спочатку струм поля дорівнює нулю. Відповідна схема показана нижче:
Випробування відкритого контуру (продовження)
Після того, як струм поля встановлений на нуль, він поступово збільшується кроками, вимірюючи напругу на терміналах Et на кожному кроці. Струм запалювання зазвичай збільшують до тих пір, поки напруга на терміналах не досягне 125% номінального значення. Побудована графік між фазною напругою відкритого контуру Ep = Et/sqrt 3 та струмом поля If, що дає характеристику відкритого контуру (O.C.C). Ця крива відображає форму стандартної кривої намагнічування, з лінійним регіоном, розширеним для формування повітряної зазору.
O.C.C і лінія повітряного зазору показані на рисунку нижче:
Випробування короткого замикання
У випробуванні короткого замикання, термінали анодної обмотки короткозамиканий через три амперметри, як показано на рисунку нижче:
Випробування короткого замикання (продовження)
Перед запуском альтернатора, струм поля зменшується до нуля, і кожен амперметр встановлюється на діапазон, перевищуючий номінальний повний струм навантаження. Альтернатор працює на синхронній швидкості, з поступовим збільшенням струму поля кроками — подібно до випробування відкритого контуру — при вимірюванні струму анодної обмотки на кожному кроці. Струм поля регулюється до тих пір, поки струм анодної обмотки не досягне 150% номінального значення.
На кожному кроці, струм поля If та середнє значення трьох показань амперметрів (струм анодної обмотки Ia) записуються. Графік, побудований Ia проти If, дає характеристику короткого замикання (S.C.C), яка зазвичай має вигляд прямої лінії, як показано на рисунку нижче.
Розрахунок синхронного імпедансу
Для розрахунку синхронного імпедансу Zs, спочатку накладаються характеристики відкритого контуру (OCC) та короткого замикання (SCC) на одному графіку. Далі, визначається струм короткого замикання ISC, що відповідає номінальній напругі альтернатора на фазу Erated. Синхронний імпеданс визначається як відношення напруги відкритого контуру EOC (при струмі поля, що дає Erated до відповідного струму короткого замикання ISC, виражене як s = EOC / ISC.
Графік показаний нижче:
З рисунку вище, розглянемо струм поля If = OA, який створює номінальну напругу альтернатора на фазу. Відповідно до цього струму поля, напруга відкритого контуру представлена AB.
Припущення методу синхронного імпедансу
Метод синхронного імпедансу припускає, що синхронний імпеданс (визначений за допомогою відношення напруги відкритого контуру до струму короткого замикання через OCC та SCC криві) залишається сталим, коли ці характеристики є лінійними. Він також припускає, що потік під час випробувань відповідає потоку під навантаженням, хоча це вводить помилку, оскільки струм короткого замикання анодної обмотки відстає від напруги на ~90°, що призводить до переважно демагнітного ефекту анодної реакції. Ефекти анодної реакції моделюються як падіння напруги, пропорційне струму анодної обмотки, поєднане з падінням напруги реактивності, з припущенням про сталу магнітну релюктанцію (дійсне для циліндричних роторів через рівномірні повітряні зазори). При низьких запалюваннях є сталим (лінійний/несичний імпеданс), але насичення зменшує за межами лінійного регіону OCC (насичений імпеданс). Цей метод дає більше регулювання напруги, ніж фактичне навантаження, отже його називають пессимістичним методом.
