Když je alternátor vystaven proměnlivé zátěži, napětí na svorkách kotvy se do určité míry mění a velikost této změny určuje regulaci stroje. Když je alternátor zatížen, svorkové napětí klesá s rostoucími kapkami ve hvězdách stroje, a proto bude vždy jiné než indukované emf.
Regulace napětí alternátoru je definována jako změna svorkového napětí z klidu na plné zatížení vyjádřená jako procento jmenovitého napětí, když je zátěž při daném účiníku odstraněna bez změny otáček a buzení. Nebo je číselná hodnota regulace definována jako procentuální nárůst napětí při vypnutí plného zatížení při specifikovaném účiníku, přičemž otáčky a budicí proud zůstávají nezměněny, vyjádřené jako procento jmenovitého napětí.
Regulaci lze tedy vyjádřit jako
kde E 0 = emf indukované naprázdno / fáze, Vt = jmenovité svorkové napětí / fáze při zatížení
Způsoby zjištění regulace napětí:
Regulaci napětí alternátoru lze určit různými metodami. V případě malých generátorů může být stanovena přímým zatížením, zatímco v případě velkých generátorů nemůže být určena přímým zatížením, ale bude obvykle předem stanovena různými metodami. Následují různé metody používané pro předurčení regulace alternátorů.
1. Způsob přímého zatížení
2. Metoda EMF nebo metoda synchronní impedance
3. Metoda MMF nebo metoda ampérových otáček
4. ASA modifikovaná metoda MMF
5. Metoda ZPF nebo metoda Potierova trojúhelníku
Všechny výše uvedené metody kromě přímého zatížení jsou platné pouze pro stroje s nevyčnívajícími póly. Vzhledem k tomu, že alternátory jsou vyráběny velkokapacitně, není pro stanovení regulace využito přímého zatížení alternátorů. Pro předurčení regulace lze použít i jiné metody. Proto ostatní metody stanovení předpisů budou diskutovány v následujících částech.
1. Metoda EMF:
Tato metoda je také známá jako metoda synchronní impedance. Zde se předpokládá, že magnetický obvod je nenasycený. V této metodě jsou MMF (toky) produkované rotorem a statorem nahrazeny jejich ekvivalentním emf, a proto se nazývá emf metoda.
Pro předurčení regulace touto metodou je třeba stanovit následující informace. Odpor kotvy / fáze alternátoru, přerušení obvodu a zkratová charakteristika alternátoru.
Stanovení synchronní impedance Z s
Protože jsou svorky statoru při SC testu zkratovány, zkratový proud cirkuluje proti impedanci statoru nazývané synchronní impedance. Tuto impedanci lze odhadnout z charakteristik oc a sc.
Poměr napětí naprázdno ke zkratovému proudu při určitém budicím proudu nebo při budicím proudu odpovědném za cirkulaci jmenovitého proudu se nazývá synchronní impedance.
Synchronní impedance Z s = (napětí naprázdno na fázi)/(zkratový proud na fázi) f nebo stejné If
Proto Z s = (Voc) / (Isc) pro stejné If
Z obr: 1.16 synchronní impedance Z s = V/Isc
Odpor kotvy R a statoru lze měřit metodou Voltmeter — Ammeter. Pomocí synchronní impedance a odporu kotvy lze synchronní reaktanci a tedy regulaci vypočítat následovně pomocí metody emf.
kde Vt = fázové napětí na fázi = Vph, Ia = zatěžovací proud na fázi
Ve výše uvedeném výrazu ve druhém členu je znaménko + pro zpožděný účiník a — znaménko je pro hlavní účiník.
% Regulace = [ E g – V t ] / V t
Např. = emf indukované naprázdno / fáze,
Vt = jmenovité svorkové napětí/fáze
Synchronní impedanční metoda je snadná, ale dává přibližné výsledky. Tato metoda udává hodnotu regulace, která je větší (špatná) než skutečná hodnota, a proto se tato metoda nazývá pesimistická. Kompletní fázorový diagram pro metodu emf je znázorněn na obr. 1.18.
2. Metoda MMF
Tato metoda je také známá jako metoda amp-turns. V této metodě jsou všechna emf produkovaná rotorem a statorem nahrazena jejich ekvivalentními MMF (toky), a proto se nazývá metoda mmf. V této metodě se také předpokládá, že magnetický obvod je nenasycený. V této metodě jsou oba poklesy reaktance nahrazeny jejich ekvivalentem mmfs. Obr: 1.19 ukazuje úplný fázorový diagram pro metodu mmf. Podobně jako u metody emf se pro stanovení regulace metodou mmf používají charakteristiky OC a SC. Podrobnosti jsou zobrazeny na Obr: 1.19. Pomocí detailů je možné určit regulaci při různých účinících.
Z fázorového diagramu je vidět, že mmf potřebné k vytvoření emf E1= (V + IR a ) je FR1. U velkých strojů může být pokles odporu zanedbatelný. mmf potřebná k překonání poklesu reaktance je (Fa+Fal), jak je znázorněno na fázorovém diagramu. mmf (F a +F al ) lze zjistit z charakteristiky SC, protože za podmínek SC budou přítomny oba poklesy reaktance.
Pro stanovení regulace metodou mmf lze použít následující postup.
Vzhledem k předpokladu nenasyceného magnetického obvodu bude regulace vypočtená touto metodou menší než skutečná a proto se tento způsob regulace nazývá optimistická metoda.
3. Metoda MMF modifikovaná ASA:
ASA nebo modifikovaná metoda mmf zohledňují saturační efekt pro výpočet regulace. V metodě mmf je vypočtená celková mmf F založena na předpokladu nenasyceného magnetického obvodu, což je nereálné. Aby se zohlednilo částečné nasycení magnetického obvodu, musí být zvýšeno o určitou hodnotu FF2, kterou lze vypočítat z čar occ, scc a vzduchové mezery, jak je vysvětleno níže s odkazem na obr: 1.20 (i) a (ii).
Pokud1 je budicí proud potřebný k indukci jmenovitého napětí na otevřeném obvodu. Kreslit Pokud2 s délkou rovnající se budícímu proudu potřebnému pro cirkulaci jmenovitého proudu při zkratu pod úhlem (90+) od Pokud1. Výsledek Pokud1 a Pokud2 dává If (OF2 na obrázku). Prodlužte OF2 až na F tak, aby F2F odpovídalo dodatečnému budícímu proudu potřebnému pro zohlednění vlivu částečného nasycení magnetického obvodu. F2F se nachází pro napětí E (viz fázorový diagram metody mmf), jak je znázorněno na obr. 1.20. Promítněte celkový proud pole OF do osy proudu pole a najděte odpovídající napětí E0 pomocí OCC. Regulaci lze tedy nalézt metodou ASA, která je realističtější.
4. Metoda Zero Power Factor (ZPF) nebo metoda Potier Triangle:
Během provozu alternátoru jsou pokles odporového napětí I a R a a pokles svodové reaktance kotvy I a X L ve skutečnosti veličiny emf a reakční reaktance kotvy je veličina mmf. Pro stanovení regulace alternátoru touto metodou jsou vyžadovány podrobnosti a charakteristiky zkoušek OCC, SCC a ZPF. Jak bylo vysvětleno dříve, provedou se testy oc a sc a vykreslí se OCC a SCC. Test ZPF se provádí připojením alternátoru k zátěži ZPF a buzením alternátoru tak, aby alternátor dodával jmenovitý proud při jmenovitém napětí při jmenovitých otáčkách. K vykreslení charakteristik ZPF jsou zapotřebí pouze dva body. Jeden bod odpovídá nulovému napětí a jmenovitému proudu, které lze získat z scc a druhý při jmenovitém napětí a jmenovitém proudu při zatížení zpf. Tato křivka nulového účiníku vypadá jako OCC ale posunutá o faktor Já a X L vertikálně a horizontálně reakcí kotvy mmf, jak je znázorněno níže na obr.: 1.21. Následují kroky pro kreslení charakteristik ZPF.
Vhodnými testy vykreslete OCC a SCC. Nakreslete čáru vzduchové mezery. Proveďte test ZPF při plném zatížení pro jmenovité napětí a upevněte bod B. Nakreslete čáru BH s délkou rovnající se budícímu proudu potřebnému k vytvoření proudu plného zatížení při zkratu. Nakreslete HD rovnoběžně s čárou vzduchové mezery tak, aby došlo k odříznutí OCC. Nakreslete DE kolmo k HB nebo rovnoběžně s osou napětí. Nyní DE představuje pokles napětí IXL a BE představuje proud pole potřebný k překonání účinku reakce kotvy.
Výsledný proud pole je dán OG. Označte tuto délku na ose budicího proudu. Z OCC najděte odpovídající E0. Najděte předpis.
Studijní materiál, poznámky k přednáškám, úkol, reference, vysvětlení popisu Wiki, stručný detail
Elektrické stroje : Synchronní generátor : Metody hledání regulace napětí v synchronním generátoru |
