Rasio Hubung Singkat dari Mesin Sinkron

Rasio Hubung Singkat atau Short Circuit Ratio (SCR) dari mesin sinkron didefinisikan sebagai rasio arus medan yang diperlukan untuk menghasilkan tegangan pengenal pada sirkuit terbuka dengan arus medan yang diperlukan untuk mensirkulasikan arus jangkar pengenal pada hubung singkat.

Rasio hubung singkat dapat dihitung dari karakteristik sirkuit-terbuka atau open-circuit characteristic ( O.C.C) pada kecepatan pengenal dan karakteristik hubung singkat atau short circuit characteristic (S.C.C) dari mesin sinkron tiga fasa seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Dari gambar di atas, rasio hubung singkat diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini.

Karena segitiga Oab dan Ode sebangun. Karena itu,

Reaktansi sinkron sumbu langsung Xd didefinisikan sebagai rasio tegangan rangkaian terbuka untuk arus medan tertentu dengan arus hubung singkat jangkar untuk arus medan yang sama.

Untuk arus medan yang sama dengan Oa, reaktansi sinkron sumbu langsung dalam ohm diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Nilai per unit Xd diberikan sebagai:

Tapi, impedansi dasar adalah:

Karena itu,

Dari persamaan (1) dan persamaan (6), diperoleh

Dari persamaan (7) jelas bahwa rasio hubung singkat sama dengan kebalikan dari nilai per unit reaktansi sinkron sumbu langsung.

Dalam rangkaian magnetik jenuh, nilai Xd tergantung pada derajat kejenuhan.

Signifikansi Rasio Hubungan Pendek (SCR)

Short Circuit Ratio merupakan faktor penting dari mesin sinkron. Ini mempengaruhi karakteristik operasi, ukuran fisik, dan biaya mesin. Variasi besar dalam tegangan terminal dengan perubahan beban terjadi untuk nilai yang lebih rendah dari rasio hubung singkat dari generator sinkron. Untuk menjaga tegangan terminal konstan, arus medan (If) harus divariasikan pada rentang yang lebar.

Untuk nilai short circuit ratio (SCR) yang kecil maka daya sinkronisasinya kecil. Karena daya sinkronisasi membuat mesin tetap sinkron, nilai SCR yang lebih rendah memiliki batas stabilitas yang rendah. Dengan kata lain, mesin dengan SCR rendah kurang stabil ketika beroperasi secara paralel dengan generator lain.

Mesin sinkron dengan nilai SCR yang tinggi memiliki regulasi tegangan yang lebih baik dan batas stabilitas kondisi tunak yang lebih baik, tetapi arus gangguan hubung singkat di armature tinggi. Ini juga mempengaruhi ukuran dan biaya mesin.

Tegangan eksitasi mesin sinkron diberikan oleh persamaan:

Untuk nilai Tph yang sama tegangan Eksitasi berbanding lurus dengan fluks medan per kutub.

Induktansi sinkron diberikan sebagai:

Karena itu,

Oleh karena itu, rasio hubung singkat berbanding lurus dengan keengganan celah udara atau panjang celah udara.

Jika panjang celah udara diperbesar, SCR dapat ditingkatkan. Dengan bertambahnya panjang celah udara, medan MMF harus ditingkatkan untuk nilai tegangan eksitasi (Ef) yang sama. Oleh karena itu, untuk meningkatkan nilai MMF medan baik arus medan maupun jumlah lilitan medan harus ditingkatkan. Semua ini membutuhkan ketinggian tiang medan yang lebih tinggi dan, sebagai hasilnya, diameter keseluruhan mesin meningkat.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai SCR yang besar akan meningkatkan ukuran, berat, dan biaya mesin.

Nilai khas SCR untuk berbagai jenis mesin adalah sebagai berikut:-