Omjer kratkog spoja sinkronog stroja

Koeficijent kratkog spoja (SCR) sinkronog stroja

Koeficijent kratkog spoja (SCR) sinkronog stroja definira se kao omjer struja polja potrebne za generiranje nominalnog napona pod uvjetima otvorenog kruga i struje polja potrebne za održavanje nominalne struje armature tijekom uvjeta kratkog spoja. Za trofazni sinkroni stroj, SCR može se izvesti iz Karakteristike otvorenog kruga (O.C.C) na nominalnoj brzini i Karakteristike kratkog spoja (S.C.C), kako je prikazano na sljedećoj slici:

Iz prethodne slike, koeficijent kratkog spoja daje se jednadžbom prikazanom u nastavku.

Budući su trokuti Oab i Ode slični. Stoga,

Sinkrona reaktivna impedanca osi d (Xd)

Sinkrona reaktivna impedanca osi d X_d definira se kao omjer napona otvorenog kruga koji odgovara određenoj struji polja i struje armature pri kratkom spoju pod istim uvjetima struje polja.

Za struju polja veličine Oa, sinkrona reaktivna impedanca osi d (u ohmima) izražava se sljedećom jednadžbom:

Odnos između SCR i sinkrone reaktancije

Iz jednadžbe (7) vidljivo je da je Koeficijent kratkog spoja (SCR) jednak recipročnoj vrijednosti sinkrone reaktivne impedancije osi d X_d. U nasycenom magnetnom krugu, vrijednost X_d ovisi o stupnju magnetske nasycenosti.

Važnost Koeficijenta kratkog spoja (SCR)

SCR je ključni parametar za sinkrone strojeve, utječe na njihove operativne karakteristike, fizičke dimenzije i trošak. Ključne implikacije uključuju:

• Utjecaj na regulaciju napona

• Sinkroni generatori s nižim vrijednostima SCR pokazuju značajnije fluktuacije terminalnog napona uz promjene opterećenja. Održavanje konstantnog terminalnog napona zahtijeva široki raspon prilagodbi struje polja I_f.

• Ograničenja stabilnosti

• Manji SCR odgovara smanjenom sinkronizirajućem snagu, što je bitno za održavanje sinkronizma. To rezultira nižim granicama stabilnosti, što znači da strojevi s niskim SCR manje stabilni su kada rade paralelno s drugim generatorima.

• Kompromisi u dizajnu

• Strojevi s visokim SCR nude bolju regulaciju napona i poboljšanu stabilnost u stacionarnom stanju, ali povlače veće struje pri kratkom spoju armature. Također utječu na veličinu i trošak stroja zbog kompromisa u dizajnu.

Naponska nagrada sinkronog stroja opisana je jednadžbom:

Za istu vrijednost Tph, naponska nagrada je direktno proporcionalna fluxu polja po polu.

Sinkrona induktivnost dana je kao:

Odnos između SCR i vazdušnog proreda

Dakle, Koeficijent kratkog spoja (SCR) je direktno proporcionalan relativnoj reluctanciji vazdušnog proreda ili duljini vazdušnog proreda. Povećanje duljine vazdušnog proreda podiže SCR, iako to zahtijeva veću magneto-motornu silu (MMF) za održavanje iste naponske nagrade (Ef). Da bi se povećala MMF, mora se povećati struja polja ili broj zavojnica polja, što zahtijeva više polje polova i povećanu promjer stroja.

Utjecaj na dizajn stroja

To dovodi do ključnog zaključka: viši SCR intrinzično povećava veličinu, težinu i trošak sinkronog stroja.

Tipične vrijednosti SCR prema tipu stroja

• Strojevi s valjkastim rotorom: SCR se kreće od 0,5 do 0,9.

• Strojevi s izraženim polovima: SCR se kreće od 1,0 do 1,5.

• Sinkroni kompenzatori: SCR obično iznosi 0,4.

Ove vrijednosti odražavaju kompromise u dizajnu između stabilnosti, regulacije napona i fizičkih dimenzija u različitim konfiguracijama sinkronih strojeva.