Koeficijent kraćeg spoja sinkronog stroja

Količnik kratkog spoja (SCR) sinhronog stroja

Količnik kratkog spoja (SCR) sinhronog stroja definisan je kao odnos struja polja potrebne za generisanje nominalnog napona pri otvorenom krugu i struje polja potrebne za održavanje nominalne struje armature tokom uslova kratkog spoja. Za trofazni sinhroni stroj, SCR se može izvesti iz Karakteristike pri otvorenom krugu (O.C.C) na nominalnoj brzini i Karakteristike pri kratkom spoju (S.C.C), kao što je prikazano na sledećoj slici:

Iz prethodne slike, količnik kratkog spoja dat je jednačinom prikazanom ispod.

Pošto su trouglovi Oab i Ode slični, zato je,

Sinhrone reaktivne impedanse direktnog osa (Xd)

Sinhrone reaktivne impedanse direktnog osa X_d definisane su kao odnos napona pri otvorenom krugu koji odgovara specifičnoj strujskoj veličini polja i struje armature pri kratkom spoju pod istim uslovima struje polja.

Za struju polja veličine Oa, sinhrone reaktivne impedanse direktnog osa (u ohmima) izražavaju se sledećom jednačinom:

Odnos između SCR i sinhrone reaktivne impedanse

Iz jednačine (7) jasno je da Količnik kratkog spoja (SCR) jednak je recipročnoj vrednosti per-unit sinhrone reaktivne impedanse direktnog osa X_d. U nasycenoj magnetnoj ciklusi, vrednost X_d zavisi od stepena magnetske nasycenosti.

Važnost Količnika kratkog spoja (SCR)

SCR je ključni parametar za sinhronizovane mašine, utičeći na njihove operativne karakteristike, fizičke dimenzije i troškove. Ključne implikacije uključuju:

• Uticaj na regulaciju napona

• Sinhroni generatori sa nižim vrednostima SCR pokazuju značajnije fluktuacije terminalnog napona sa promenama opterećenja. Održavanje konstantnog terminalnog napona zahteva širok spektar prilagođavanja struje polja I_f).

• Ograničenja stabilnosti

• Manji SCR odgovara smanjenom sinkronizacionom snazi, koja je bitna za održavanje sinkronizma. To rezultira nižim granicama stabilnosti, što znači da mašine sa niskim SCR imaju manju stabilnost prilikom rada paralelno sa drugim generatorima.

• Kompromisi u dizajnu

• Mašine sa visokim SCR nude superiornu regulaciju napona i poboljšanu stabilnost u stacionarnom stanju, ali uzrokuju veće struje kratkog spoja armature. Takođe, utiču na dimenzije i troškove mašina zbog kompromisa u dizajnu.

Napon pobude sinhronog stroja opisan je jednačinom:

Za istu vrednost Tph napon pobude je direktno proporcionalan fluksu polja po polu.

Sinhrone induktivnosti date su kao:

Odnos između SCR i vazdušnog rastojanja

Dakle, Količnik kratkog spoja (SCR) direktno je proporcionalan reluktanciji vazdušnog rastojanja ili dužini vazdušnog rastojanja. Povećanje dužine vazdušnog rastojanja podiže SCR, mada to zahteva veću magnetomotornu silu (MMF) polja kako bi se održao isti napon pobude (Ef). Da bi se povećala MMF polja, mora se povećati struja polja ili broj zavojaka polja, što zahteva više polove polja i veći prečnik mašine.

Uticaj na dizajn mašine

To dovodi do ključnog zaključka: viši SCR intrinsično povećava veličinu, težinu i troškove sinhronog stroja.

Tipične vrednosti SCR po tipu mašine

• Mašine sa cilindričnim rotorom: SCR se kreće od 0,5 do 0,9.

• Mašine sa izraženim polovima: SCR se kreće od 1,0 do 1,5.

• Sinhrone kompenzatori: SCR obično iznosi 0,4.

Ove vrednosti odražavaju kompromise u dizajnu između stabilnosti, regulacije napona i fizičkih dimenzija u različitim konfiguracijama sinhronih mašina.