Ratio ng Maikling Sirkuito ng Isang Makina ng 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 kinakailangan upang lumikha ng rated voltage sa ilalim ng open-circuit conditions sa field current na kailangan upang panatilihin ang rated armature current sa panahon ng short-circuit condition. Para sa three-phase synchronous machine, maaaring makuha 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, ang short circuit ratio ay ibinibigay ng ekwasyon na ipinapakita sa ibaba.

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 tiyak na field current sa armature short-circuit current sa parehong kondisyon ng field current.

Para sa isang field current na may sukat Oa, ang direct axis synchronous reactance (sa ohms) ay ipinapakita ng sumusunod na ekwasyon:

Pagsasama 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 saturated magnetic circuit, ang halaga ng X_d ay nakadepende sa antas ng magnetic saturation.

Importansya ng Short Circuit Ratio (SCR)

Ang SCR ay isang mahalagang parameter para sa synchronous machines, na may impluwensya 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 pamamagitan ng pagbabago 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 mas mababang synchronizing power, na mahalaga para sa pagpanatili ng synchronism. Ito ay nagresulta sa mas mababang stability limit, na nangangahulugan na ang mga makina na may mababang SCR ay mas kaunti ang stability kapag gumagana sa parallel sa iba pang generators.

• Trade-offs sa Design

• Ang 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. Bukod dito, sila ay may impluwensya sa laki at cost ng makina dahil sa mga trade-offs sa design.

Ang excitation voltage ng synchronous machine ay inilalarawan ng sumusunod na ekwasyon:

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

Ang synchronous inductance ay ibinibigay bilang:

Pagsasama 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, kailangan ng mas mataas na field current o bilang ng field turns, na nangangailangan ng mas matataas na field poles at mas malaking diameter ng makina.

Pag-aapekto sa Design ng Makina

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

Typical SCR Values ayon sa Uri ng Makina

• 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 trade-offs sa pagitan ng stability, voltage regulation, at physical dimensions sa iba't ibang synchronous machine configurations.