Σύντομη Σχέση Συρρικνώσεως ενός Συνδρομικού Μηχανήματος

Ο Συντομευτικός Λόγος (SCR) ενός Συνχρονού Μηχανήματος

Ο Συντομευτικός Λόγος (SCR) ενός συνχρονού μηχανήματος ορίζεται ως το πηλίκο του ρεύματος πεδίου που απαιτείται για την παραγωγή τάσης κατά τιμή σε συνθήκες ανοιχτού κύκλου σε σχέση με το ρεύμα πεδίου που απαιτείται για τη διατήρηση του ρεύματος στροφοίδας κατά τιμή κατά τη διάρκεια συνθήκης σύντομης σύνδεσης. Για ένα τριφασικό συνχρονό μηχάνημα, ο SCR μπορεί να προέλθει από την Χαρακτηριστική Ανοιχτού Κύκλου (O.C.C) σε κατά τιμή ταχύτητα και την Χαρακτηριστική Σύντομης Σύνδεσης (S.C.C), όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Από το παραπάνω σχήμα, ο συντομευτικός λόγος δίνεται από την παρακάτω εξίσωση.

Επειδή τα τρίγωνα Oab και Ode είναι παρόμοια. Συνεπώς,

Συντονική Αντίδραση Διέγερσης Ορθής Άξονα (Xd)

Η συντονική αντίδραση διέγερσης ορθής άξονα X_d ορίζεται ως το πηλίκο της τάσης ανοιχτού κύκλου που αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο ρεύμα πεδίου σε σχέση με το ρεύμα στροφοίδας σύντομης σύνδεσης υπό την ίδια συνθήκη ρεύματος πεδίου.

Για ένα ρεύμα πεδίου μεγέθους Oa, η συντονική αντίδραση διέγερσης ορθής άξονα (σε Ωμ) εκφράζεται με την παρακάτω εξίσωση:

Σχέση Συντομευτικού Λόγου και Συντονικής Αντίδρασης

Από την εξίσωση (7), είναι εμφανές ότι ο Συντομευτικός Λόγος (SCR) ισούται με το αντίστροφο της αντίδρασης συντονικής διέγερσης ορθής άξονα X_d. Σε έναν μαγνητικό κύκλο με κεντρομετρημένη μαγνητική διέγερση, η τιμή της X_d εξαρτάται από το βαθμό της μαγνητικής κεντρομετρημένης διέγερσης.

Σημασία του Συντομευτικού Λόγου (SCR)

Ο SCR είναι ένα κρίσιμο παράμετρο για τα συνχρονά μηχανήματα, επηρεάζοντας τα λειτουργικά χαρακτηριστικά, τις φυσικές διαστάσεις και το κόστος. Κύριες επιπτώσεις περιλαμβάνουν:

• Επίδραση στη Ρύθμιση Τάσης

• Οι συνχρονοί γεννήτριες με χαμηλότερες τιμές SCR εμφανίζουν πιο προσδιορισμένες κυμαίνονται της τάσης στο τερματικό με τις αλλαγές φορτίου. Η διατήρηση σταθερής τάσης στο τερματικό απαιτεί ευρείες προσαρμογές στο ρεύμα πεδίου I_f.

• Περιορισμοί Σταθερότητας

• Ένα μικρότερο SCR αντιστοιχεί σε μειωμένη δύναμη συνχρονισμού, η οποία είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της συνχρονισμένης λειτουργίας. Αυτό σημαίνει ότι οι μηχανές με χαμηλό SCR είναι λιγότερο σταθερές όταν λειτουργούν παράλληλα με άλλους γεννητές.

• Ανταλλαγές στη Σχεδίαση

• Οι μηχανές με υψηλό SCR προσφέρουν καλύτερη ρύθμιση τάσης και βελτιωμένη σταθερότητα σταθερού καθεστώτος, αλλά προκαλούν υψηλότερα ρεύματα σύντομης σύνδεσης στη στροφοίδα. Επιπλέον, επηρεάζουν το μέγεθος και το κόστος της μηχανής λόγω των ανταλλαγών στη σχεδίαση.

Η τάση διέγερσης ενός συνχρονού μηχανήματος περιγράφεται από την εξίσωση:

Για την ίδια τιμή Tph, η τάση διέγερσης είναι ανάλογη με τον ρομπό πεδίου ανά πόλο.

Η συντονική αντίδραση δίνεται ως:

Σχέση Συντομευτικού Λόγου και Αερισμένου Κενού

Έτσι, ο Συντομευτικός Λόγος (SCR) είναι ανάλογος με την αντίδραση του αερισμένου κενού ή το μήκος του αερισμένου κενού. Η αύξηση του μήκους του αερισμένου κενού επιτείνει το SCR, παρ' όλα αυτά απαιτεί υψηλότερη δύναμη μαγνητικής διέγερσης (MMF) για τη διατήρηση της ίδιας τάσης διέγερσης (Ef). Για την αύξηση της δύναμης MMF, πρέπει να αυξηθεί ή το ρεύμα πεδίου ή το πλήθος των περιστροφών πεδίου, απαιτώντας ψηλότερα πόλα πεδίου και μεγαλύτερο διάμετρο μηχανήματος.

Επίδραση στη Σχεδίαση της Μηχανής

Αυτό οδηγεί σε ένα βασικό συμπέρασμα: ένας υψηλότερος SCR αυξάνει το μέγεθος, το βάρος και το κόστος του συνχρονού μηχανήματος.

Τυπικές Τιμές SCR ανά Τύπο Μηχανήματος

• Μηχανήματα με Κυλινδρικό Ρότορα: Ο SCR κυμαίνεται από 0.5 έως 0.9.

• Μηχανήματα με Προεξέχοντα Πόλα: Ο SCR κυμαίνεται από 1.0 έως 1.5.

• Συνχρονοί Αντισταθμιστές: Ο SCR είναι συνήθως 0.4.

Αυτές οι τιμές αντικατοπτρίζουν τις ανταλλαγές στη σχεδίαση μεταξύ σταθερότητας, ρύθμισης τάσης και φυσικών διαστάσεων σε διάφορες διατάξεις συνχρονών μηχανημάτων.