数据结构
网络
关系数据库管理系统 (RDBMS)
操作系统
Java
MS Excel
iOS
HTML
CSS
Android
Python
C语言编程
C++
C#
MongoDB
MySQL
Javascript
PHP
物理学
化学
生物学
数学
英语
经济学
心理学
社会学
服装学
法学同步阻抗法（EMF法）求解交流发电机电压调整率
同步阻抗法或EMF法用于确定大型交流发电机的电压调整率。同步阻抗法基于用虚数电抗代替电枢反应效应的概念。
对于交流发电机，
$$\mathrm{𝑽 = 𝑬_{𝒂} − 𝑰_{𝒂}𝒁_{𝒔} = 𝑬_{𝒂} − 𝑰_{𝒂}(𝑅_{𝒂} + 𝑗𝑋_{𝑠}) … (𝟏)}$$
首先，测量同步阻抗 (𝑍𝑠)，然后计算实际产生的电动势 (𝐸a) 的值。因此，根据 (𝐸a) 和 V 的值，可以计算交流发电机的电压调整率。
同步阻抗的测量
为了确定同步阻抗的值，对交流发电机进行以下测试：
- 直流电阻测试
- 开路测试
- 短路测试
直流电阻测试
直流电阻测试的电路图如图 1 所示。
假设交流发电机为星形连接，励磁绕组开路。现在，使用惠斯通电桥或电流表-电压表法测量每对端子之间的直流电阻。取三个电阻值 Rt 的平均值。将此 Rt 值除以 2 以获得每相的直流电阻。
进行测试时，交流发电机应处于静止状态，因为由于趋肤效应，交流有效电阻大于直流电阻。每相的交流有效电阻可以通过将直流电阻乘以 1.20 到 1.75 的系数来获得，具体取决于交流发电机的尺寸。
开路测试
为了进行开路测试，负载端子保持开路，并且交流发电机以额定同步速度运行。开路测试的电路图如图 2 所示。
最初，励磁电流设置为零。然后，逐步增加励磁电流，并在每一步测量开路端电压 Et。可以增加励磁电流以获得超过交流发电机额定电压 25% 的电压。
绘制开路相电压 ($((𝐸_{𝑝ℎ} = 𝐸_{𝑡}/ \sqrt{3}))$) 和励磁电流 (𝐼𝑓) 之间的图形。所获得的特性曲线称为交流发电机的开路特性 (O.C.C)（见图 3）。
O.C.C. 的形状与正常的磁化曲线相同。当 O.C.C. 的线性部分延伸时，它给出了特性的气隙线。
短路测试
为了进行短路测试，电枢端子通过三个电流表短路，如图 4 所示。
启动交流发电机之前，应将励磁电流降低到零。每个电流表的量程应大于额定满载值。现在，交流发电机以同步速度运行。然后，逐步增加励磁电流，并在每一步测量电枢电流。可以增加励磁电流以获得高达额定值 150% 的电枢电流。
在每一步中，取励磁电流 (𝐼𝑓) 和三个电流表读数的平均值。绘制电枢电流 (𝐼a) 和励磁电流 (𝐼𝑓) 之间的图形。所获得的特性称为交流发电机的短路特性 (S.C.C.)，该特性是一条直线，如图 5 所示。
同步阻抗 (𝒁𝒔) 的计算
为了计算交流发电机的同步阻抗，将 O.C.C. 和 S.C.C. 绘制在同一曲线图上，如图 6 所示。
然后，确定在产生交流发电机额定相电压的励磁电流下的短路电流(𝐼𝑆𝐶)。则同步阻抗 (𝑍𝑠) 等于在产生额定相电压的励磁电流下的开路电压与短路电流之比，即：
$$\mathrm{𝑍_{𝑠} =\frac{每相开路电压}{短路电枢电流}… (2)}$$
从图 6 可以看出，同步阻抗可以写成
$$\mathrm{\Rightarrow\: 𝑍_{𝑠} =\frac{𝐴𝐵\:(伏特)}{𝐴𝐶\: (安培)}… (3)}$$
此外，交流发电机的同步电抗为
$$\mathrm{𝑋_{𝑠} =\sqrt{𝑍^{2}_{𝑠}-𝑅^{2}_{𝑎}}… (4)}$$
因此，交流发电机的电压调整率百分比为：
$$\mathrm{电压调整率百分比 =\frac{𝐸_{𝑎} − 𝑉}{𝑉}× 100 … (5)}$$
数值例子
一台 400 V、35 kVA 单相交流发电机的有效电枢电阻为 0.3Ω。15 A 的励磁电流在短路时产生 250 A 的电枢电流，在开路时产生 380 V 的电动势。计算交流发电机的同步阻抗和同步电抗。
解决方案
给定交流发电机的同步阻抗为：
$$\mathrm{𝑍_{𝑠} =\frac{开路电压}{短路电枢电流}=\frac{380}{250}= 1.52\:Ω}$$
交流发电机的同步电抗为：
$$\mathrm{𝑋_{𝑠} =\sqrt{𝑍^{2}_{𝑠}-𝑅^{2}_{𝑎}}=\sqrt{1.52^{2} − 0.3^{2}}= 1.49 Ω}$$
23K+ 次浏览
