Коефіцієнт короткого замикання синхронного машини

Коефіцієнт короткого замикання (SCR) синхронної машини

Коефіцієнт короткого замикання (SCR) синхронної машини визначається як співвідношення струму розжарювання, необхідного для генерації номінального напруги при відкритому контурі, до струму розжарювання, необхідного для підтримки номінального струму обмотки при умовах короткого замикання. Для трифазної синхронної машини SCR можна отримати з її характеристики відкритого контуру (O.C.C) при номінальній швидкості і характеристики короткого замикання (S.C.C), як показано на рисунку нижче:

Згідно з вищезазначеного рисунка, коефіцієнт короткого замикання задається рівнянням, показаним нижче.

Оскільки трикутники Oab і Ode подібні. Тому,

Синхронна реактивна індуктивність по осі прямої последовательности (Xd)

Синхронна реактивна індуктивність по осі прямої последовательности X_d визначається як співвідношення напруги відкритого контуру, що відповідає певному струму розжарювання, до струму короткого замикання обмотки при тих же умовах струму розжарювання.

Для струму розжарювання величини Oa, синхронна реактивна індуктивність по осі прямої последовательности (в омах) виражається наступним рівнянням:

Зв'язок між SCR і синхронною реактивною індуктивністю

Згідно з рівнянням (7), очевидно, що коефіцієнт короткого замикання (SCR) дорівнює оберненому значенню пер-одиничного синхронного реактивного опору X_d. У насиченому магнітному контурі значення X_d залежить від ступеня магнітного насичення.

Значення коефіцієнта короткого замикання (SCR)

SCR є ключовим параметром для синхронних машин, впливаючи на їх експлуатаційні характеристики, фізичні розміри і вартість. Основні наслідки включають:

• Вплив на регулювання напруги

• Синхронні генератори з нижчими значеннями SCR демонструють більш виражені коливання термінальної напруги при зміні навантаження. Постійне підтримування термінальної напруги вимагає широкого діапазону регулювання струму розжарювання I_f).

• Обмеження стабільності

• Менший SCR відповідає зниженій синхронізуючій потужності, яка необхідна для підтримки синхронізації. Це призводить до нижчого межі стабільності, що означає, що машини з низьким SCR менш стабільні при паралельній роботі з іншими генераторами.

• Торговлі при проектуванні

• Машини з високим SCR надають краще регулювання напруги і покращену статичну стабільність, але мають більші струми короткого замикання обмотки. Додатково, вони впливають на розмір і вартість машини через торги при проектуванні.

Напруга розжарювання синхронної машини описується рівнянням:

При однаковому значенні Tph напруга розжарювання прямо пропорційна магнітному потоку на полюс.

Синхронна індуктивність задається як:

Зв'язок між SCR і повітряним зазором

Таким чином, коефіцієнт короткого замикання (SCR) прямо пропорційний релюттансу повітряного зазору або довжині повітряного зазору. Збільшення довжини повітряного зазору підвищує SCR, хоча це вимагає більшого магнітного двигального моменту (MMF) для підтримки тієї ж напруги розжарювання (Ef). Для збільшення магнітного двигального моменту необхідно збільшити струм розжарювання або кількість обертів розжарювальної обмотки, що вимагає вищих полюсів розжарювання і більшого діаметра машини.

Вплив на проектування машини

Це призводить до ключового висновку: вищий SCR природно збільшує розмір, вагу і вартість синхронної машини.

Типові значення SCR за типом машини

• Машини з циліндричним ротором: SCR знаходиться в діапазоні від 0,5 до 0,9.

• Машини з видутими полюсами: SCR знаходиться в діапазоні від 1,0 до 1,5.

• Синхронні компенсатори: SCR зазвичай становить 0,4.

Ці значення відображають торги при проектуванні між стабільністю, регулюванням напруги і фізичними розмірами у різних конфігураціях синхронних машин.