Коцентрација на краткиот колекто на синхронна машина

Краткосрочниот однос (SCR) на синхронна машина

Краткосрочниот однос (SCR) на синхронна машина е дефиниран како однос на полетната ток потребен за да се генерира номиналната напонска вредност при отворена верига, спроти полетниот ток потребен за поддршка на номиналниот арматурен ток во условие на краткосрочна верига. За трифазна синхронна машина, SCR може да се изведе од нејзината Характеристика на Отворена Верига (O.C.C) при номинална брзина и Характеристика на Краткосрочна Верига (S.C.C), како што е прикажано на следната слика:

Од горната слика, краткосрочниот однос се дава со равенката прикажана подолу.

Бидејќи триаголниците Oab и Ode се слични. Следователно,

Синхронна реактивна индуктивност по правецот на директната оска (Xd)

Синхронната реактивна индуктивност по правецот на директната оска X_d е дефинирана како однос на напонската вредност при отворена верига која одговара на специфичен полетен ток, спроти арматурниот ток при краткосрочна верига под иста условна полетна ток.

За полетен ток на големина Oa, синхронната реактивна индуктивност по правецот на директната оска (во омови) се изразува со следнава равенка:

Релација помеѓу SCR и синхронна реактивна индуктивност

Од равенката (7), е јасно дека Краткосрочниот Однос (SCR) е реципрочна вредност на пер-унит синхронна реактивна индуктивност по правецот на директната оска X_d. Во насытена магнетна верига, вредноста на X_d  зависи од степенот на магнетна наситеност.

Значење на Краткосрочниот Однос (SCR)

SCR е критичен параметар за синхронните машини, влијајќи на нивните оперативни карактеристики, физички размери и цена. Клучните импликации вклучуваат:

• Влијание на регулацијата на напонот

• Синхронни генератори со помали вредности на SCR покажуваат повисоко колебање на терминалниот напон со промени на оптерењето. Одржувањето на константен терминален напон бара широка регулација на полетниот ток I_f.

• Ограничувања на стабилноста

• Помал SCR одговара на намалена синхронизациска моќ, која е важна за одржување на синхронизација. Тоа резултира со пониска граница на стабилност, што значи дека машините со ниски SCR се помалку стабилни при работа паралелно со други генератори.

• Трговски компромиси во дизајнот

• Машини со висок SCR нудат подобра регулација на напонот и подобрен стабилитет во стабилно состојба, но доведуваат до повисоки токови при краткосрочни вериги на арматурата. Дополнително, тие влијаат на големината и цената на машината поради трговски компромиси во дизајнот.

Напонот на екситација на синхронна машина се опишува со равенката:

За иста вредност на Tph, напонот на екситација е директно пропорционален на магнетниот поток по пол.

Синхронната индуктивност се дава како:

Релација помеѓу SCR и воздушниот размак

Така, Краткосрочниот Однос (SCR) е директно пропорционален на релуктанцијата на воздушниот размак или должината на воздушниот размак. Зголемувањето на должината на воздушниот размак го зголемува SCR, иако тоа бара повисок полетен магнетен момент (MMF) за да се одржи истиот напон на екситација (Ef). За да се зголеми полетниот MMF, треба да се зголеми или полетниот ток или бројот на полетни обиколки, што бара повисоки полетни пилона и зголемен дијаметар на машината.

Утврдување на дизајнот на машината

Ова доведува до главен заклучок: повисок SCR инхерентно го зголемува големината, тежината и цената на синхронната машина.

Типични вредности на SCR според типот на машина

• Машини со цилиндрична ротор: SCR се движат од 0.5 до 0.9.

• Машини со издашни полова: SCR се движат од 1.0 до 1.5.

• Синхронни компензатори: SCR типично е 0.4.

Овие вредности одразуваат трговските компромиси помеѓу стабилноста, регулацијата на напонот и физичките размери во различни конфигурации на синхронни машини.