Rasyo ng Maikling Sirkuito ng Isang Makina na Synchronous

Ang Short Circuit Ratio (SCR) ng Synchronous Machine

Ang Short Circuit Ratio (SCR) ng synchronous machine ay inilalarawan bilang ang ratio ng field current na kailangan upang lumikha ng rated voltage sa ilalim ng open-circuit conditions sa field current na kinakailangan upang mapanatili ang rated armature current sa panahon ng short-circuit condition. Para sa isang three-phase synchronous machine, maaaring makalkula ang SCR mula sa kanyang Open-Circuit Characteristic (O.C.C) sa rated speed at Short-Circuit Characteristic (S.C.C), tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba:

Mula sa itaas na larawan, ibinibigay ng ekwasyon sa ibaba ang short circuit ratio.

Dahil ang mga tatsulok Oab at Ode ay magkapareho. Kaya,

Direct Axis Synchronous Reactance (Xd)

Ang direct axis synchronous reactance X_d ay inilalarawan bilang ang ratio ng open-circuit voltage na nakaugnay sa isang partikular na field current sa armature short-circuit current sa ilalim ng parehong kondisyon ng field current.

Para sa isang field current na may laki Oa, inihahayag ang direct axis synchronous reactance (sa ohms) sa pamamagitan ng sumusunod na ekwasyon:

Relasyon sa Pagitan ng SCR at Synchronous Reactance

Mula sa ekwasyon (7), malinaw na ang Short Circuit Ratio (SCR) ay katumbas ng reciprocal ng per-unit direct axis synchronous reactance X_d. Sa isang magnetic circuit na nasaturado, ang halaga ng X_d ay depende sa antas ng magnetic saturation.

Kahalagahan ng Short Circuit Ratio (SCR)

Ang SCR ay isang mahalagang parameter para sa synchronous machines, na nakakaapekto sa kanilang operational characteristics, physical dimensions, at cost. Ang mga pangunahing implikasyon ay kasama:

• Pag-aapekto sa Voltage Regulation

• Ang mga synchronous generators na may mas mababang SCR values ay nagpapakita ng mas malinaw na pagbabago sa terminal voltage sa paglipas ng load. Ang pagpapanatili ng constant terminal voltage ay nangangailangan ng malawak na adjustment sa field current I_f).

• Limited Stability

• Ang mas maliit na SCR ay tumutugon sa reduced synchronizing power, na mahalaga para sa pagpapanatili ng synchronism. Ito ay nagresulta sa mas mababang stability limit, na nangangahulugan na ang mga machine na may mababang SCR ay mas hindi stable kapag gumagana sa parallel sa iba pang generators.

• Trade-offs sa Design

• Ang mga high-SCR machines ay nagbibigay ng mas mahusay na voltage regulation at enhanced steady-state stability ngunit may mas mataas na armature short-circuit fault currents. Kasama rin dito ang impluwensya sa laki at cost ng machine dahil sa design trade-offs.

Ang excitation voltage ng isang synchronous machine ay inilalarawan ng ekwasyon:

Para sa parehong halaga ng Tph Excitation voltage ay direktang proportional sa field flux per pole.

Ang synchronous inductance ay ibinibigay bilang:

Relasyon sa Pagitan ng SCR at Air Gap

Kaya, ang Short Circuit Ratio (SCR) ay direktang proportional sa air gap reluctance o air gap length. Ang pagtaas ng air gap length ay nagpapataas ng SCR, bagaman ito ay nangangailangan ng mas mataas na field magnetomotive force (MMF) upang panatilihin ang parehong excitation voltage (Ef). Upang taasan ang field MMF, kailangang palakasin ang field current o ang bilang ng field turns, na nangangailangan ng mas matataas na field poles at mas malaking diameter ng machine.

Pagsasalakha sa Machine Design

Ito ay nagdudulot sa isang pangunahing konklusyon: ang mas mataas na SCR ay natural na nagpapataas ng laki, timbang, at cost ng synchronous machine.

Typical SCR Values ayon sa Uri ng Machine

• Cylindrical Rotor Machines: SCR ranges from 0.5 to 0.9.

• Salient-Pole Machines: SCR falls between 1.0 and 1.5.

• Synchronous Compensators: SCR is typically 0.4.

Ang mga halagang ito ay nagpapakita ng mga design trade-offs sa pagitan ng stability, voltage regulation, at physical dimensions sa iba't ibang synchronous machine configurations.