同步阻抗法求解同步發電機電壓調整率的假設
以下是在同步阻抗法中,用於求解同步發電機或交流發電機電壓調整率時所做的假設:
同步阻抗是恆定的。
對於同步發電機,同步阻抗是由開路特性 (O.C.C.) 和短路特性 (S.C.C.) 確定的。同步阻抗是開路電壓與短路電流的比值,即:
$$\mathrm{同步阻抗,\:𝑍_{𝑠}=\frac{每相開路電壓}{短路電樞電流}}$$
當 O.C.C. 和 S.C.C. 為線性時,同步阻抗為常數。在 O.C.C. 的拐點以上,當飽和開始時,同步阻抗會降低,因為在這種情況下,O.C.C. 和 S.C.C. 彼此接近。
因此,在低於飽和的測試條件下獲得的同步阻抗大於機器磁路飽和時的正常工作條件下的同步阻抗。
因此,在同步阻抗法中,忽略了飽和的影響,這是測量誤差的最大來源。
測試條件下的磁通量與正常工作條件下的磁通量相同。
認為給定的勵磁電流始終在機器中產生相同的磁通量。這個假設在測量中引入了相當大的誤差。當交流發電機的電樞短路時,電樞電流滯後於產生的電壓近 90°,因此,電樞反應完全去磁化。電樞反應的這種去磁化作用進一步降低了飽和程度。因此,實際的合成磁通量非常小,因此產生的電壓也很小。
這些測試條件可能與交流發電機負載且勵磁電流等於短路測試下的勵磁電流時的正常工作條件不同。因此,從 O.C.C. 中找到的開路電壓大於短路測試下的電流,因此,用這種方法獲得的機器同步阻抗值非常大。
電樞反應磁通的影響可以用與電樞電流成正比的電壓降來代替,並且電樞反應電壓降被新增到電樞電抗電壓降中。
由於用電壓代替磁通量,因此同步阻抗法也稱為電動勢法。這些假設也會導致測量誤差,因為電樞磁通的偏移隨機器的功率因數和負載電流而變化,並且會產生主磁通的畸變。因此,電樞反應電壓降與電樞電抗電壓降不同相。
無論機器的功率因數如何,電樞磁通的磁路磁阻都是恆定的。
對於圓柱轉子交流發電機,由於氣隙均勻,因此該假設是正確的。對於具有凸極式轉子的交流發電機,電樞磁通相對於勵磁磁極的位置隨功率因數而變化。這種磁阻和電樞磁通隨功率因數的變化導致凸極式交流發電機產生相當大的誤差。
使用同步阻抗法獲得的交流發電機的電壓調整率大於透過實際載入機器獲得的電壓調整率。因此,同步阻抗法也稱為悲觀法。
用這種方法獲得的結果更有可能處於安全方面,並且同步發電機的效能將優於計算所指示的效能。在低勵磁下,開路特性與氣隙線重合,因此,交流發電機的同步阻抗是恆定的,並且同步阻抗的這個值稱為線性或不飽和同步阻抗。
然而,隨著勵磁的增加,飽和的影響降低了同步阻抗的值,因此,O.C.C. 線性部分以外的同步阻抗值稱為飽和同步阻抗。飽和同步阻抗的值不是恆定的,而是隨勵磁和交流發電機負載時的功率因數而變化。在給定情況下要使用的同步阻抗值稱為機器的有效同步阻抗。
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