Szinkron gép rövidzárló aránya

Szinkron gép rövidzárlási aránya (SCR)

A szinkron gép rövidzárlási aránya (SCR) definiálva van mint a nyitott áramkörű működési feltételek mellett a nominális feszültség előidézéséhez szükséges mezőáram és a rövidzárlás esetén a nominális áramkör-áram fenntartásához szükséges mezőáram aránya. Egy háromfázisú szinkron gép esetén az SCR levezethető a nyitott áramkörű jellemzőjéből (O.C.C) a nominális sebességnél, valamint a rövidzárlási jellemzőjéből (S.C.C), ahogy az alábbi ábrán látható:

Az ábrából az alábbi egyenlet szerint adódik a rövidzárlási arány.

Mivel az Oab és Ode háromszögek hasonlóak. Tehát,

Tengelyes szinkron reaktancs (Xd)

A tengelyes szinkron reaktancs X_d definiálva van mint a bizonyos mezőáramhoz tartozó nyitott áramkörű feszültség és ugyanezen mezőáram esetén az áramkör rövidzárlási áramának aránya.

Egy Oa nagyságú mezőáram esetén a tengelyes szinkron reaktancs (ohm-ban) a következő egyenlettel fejezhető ki:

Az SCR és a szinkron reaktancs közötti kapcsolat

(7) egyenletből látható, hogy a rövidzárlási arány (SCR) egyenlő a per-unit tengelyes szinkron reaktancs X_d reciprokával. Sättelt mágneses körben az X_d értéke a mágneses sätteléstől függ.

A rövidzárlási arány (SCR) jelentősége

Az SCR kulcsfontosságú paraméter a szinkron gépek számára, befolyásolja működési jellemzőiket, fizikai méreteiket és költségeiket. A főbb hatások a következők:

• Feszültség-rendszer stabilitásának hatása

• Alacsonyabb SCR-vel rendelkező szinkron generátorok erősebb végfeszültség-változásokat mutatnak terhelésváltásoknál. Az állandó végfeszültség fenntartásához széles skálában kell beavatkoznunk a mezőáram I_f-be).

• Stabilitási korlátozások

• Kisebb SCR csökkenti a szinkronizáló teljesítményt, ami szükséges a szinkronizáláshoz. Ez eredményez egy alacsonyabb stabilitási korlátot, ami azt jelenti, hogy alacsony SCR-vel rendelkező gépek kevésbé stabilak párhuzamosan működő más generátorokkal.

• Tervezési kompromisszumok

• Magas-SCR gépek jobb feszültség-rendszert és javított állapotú stabilitást kínálnak, de magasabb áramkör rövidzárlási hibákat is okoznak. Emellett a gép méretét és költségét is befolyásolják a tervezési kompromisszumok.

A szinkron gép felhajtásának feszültsége a következő egyenlettel írható le:

Ugyanazon Tph érték esetén a felhajtási feszültség arányos a pólusonkénti mező-fluxussal.

A szinkron induktancia a következőképpen adódik:

Az SCR és a légszakadás közötti kapcsolat

Így a rövidzárlási arány (SCR) közvetlenül arányos a légszakadás ellenállásával vagy hosszával. A légszakadás hosszának növelése emeli az SCR-t, bár ez magasabb mező-mágneses mozgatóerőt (MMF) igényel a megfelelő felhajtási feszültség (Ef) fenntartásához. A mező-MMF növeléséhez vagy a mezőtelep áramának, vagy a mezőtelep teleporszáma növelésére van szükség, ami magasabb mezőtelep és nagyobb gépméretet eredményez.

Hatás a géptervezésre

Ez vezet a következő fontos következtetésre: a magasabb SCR természetesen megnöveli a szinkron gép méretét, súlyát és költségét.

Tipikus SCR-értékek géptípusonként

• Hengeres telepű gépek: SCR 0,5 és 0,9 között.

• Kiemelkedő telepű gépek: SCR 1,0 és 1,5 között.

• Szinkron kompenzátorként működő gépek: SCR tipikusan 0,4.

Ezek az értékek a stabilitás, feszültség-rendszer és fizikai méret közötti tervezési kompromisszumokat tükrözik különböző szinkron gép konfigurációkban.