同步电机(交流发电机)短路比的意义


在同步电机中,短路比 (SCR) 是一个重要因素。SCR 影响同步电机的物理尺寸、运行特性和成本。

低SCR值

当SCR值较低时,同步电机对负载变化非常敏感,即交流发电机的端电压随负载变化而发生较大变化。为了保持端电压恒定,必须在较宽的范围内改变电机的励磁电流。此外,对于较小的SCR值,电机的同步功率较小。同步功率保持电机同步运行,因此,具有低SCR值的同步电机具有较低的稳定性极限。因此,当与其他交流发电机并联运行时,具有低SCR值的交流发电机稳定性较差。在短路条件下,低SCR值的同步电机的电枢电流较小。

高SCR值

当SCR值较高时,同步电机具有更好的电压调整率和改进的稳态稳定性极限,但短路条件下的电枢电流较大。

SCR对电机尺寸、重量和成本的影响

同步电机的物理尺寸和成本受短路比的影响。同步电机的励磁电压由下式给出:

$$\mathrm{励磁电压,\:𝐸_{𝑓} = 4.44\:𝑘_{𝑤}\:𝑓\:φ\:𝑇_{𝑓}… (1)}$$

因此,

$$\mathrm{𝐸_{𝑓}\:∝ 每极磁通}$$

$$\mathrm{𝐸_{𝑓}\:∝\frac{每极磁动势}{气隙磁阻}… (2)}$$

此外,

$$\mathrm{同步电感,\:𝐿_{𝑠} ∝ \frac{1}{气隙磁阻}… (3)}$$

并且

$$\mathrm{SCR ∝\frac{1}{𝐿_{𝑠}}… (4)}$$

$$\mathrm{∴\:SCR ∝\:气隙磁阻\:或\:气隙长度 … (5)}$$

因此,从公式(5)可以清楚地看出,可以通过增加气隙长度来提高同步电机的SCR。随着气隙长度的增加,为了获得相同的𝐸𝑓 值,必须增加磁动势。为了增加磁动势,必须增加励磁电流(𝐼𝑓) 或励磁绕组的匝数(𝑇𝑓),这需要更高的励磁极高度。结果,电机的整体直径增大。因此,较高的SCR值会增加电机的物理尺寸、重量和成本。

各种类型同步电机的短路比(SCR)的典型值如下:


  • 圆柱转子同步电机 – 0.5 至 0.9

  • 凸极同步电机 – 1.0 至 1.5

  • 同步调相机 – 0.4

更新于:2021年9月25日

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