Le Ratio de court-circuit (SCR) d’une machine synchrone est définie comme le rapport du courant de champ requis pour générer une tension nominale sur un circuit ouvert au courant de champ requis pour circuler le courant d’armature nominal sur un court-circuit. Le rapport court-circuit peut être calculé à partir du caractéristique de circuit ouvert (Occ) à vitesse nominale et le caractéristique de court-circuit (SCC) d’une machine synchrone triphasée comme indiqué sur la figure ci-dessous:
À partir de la figure ci-dessus, le rapport court-circuit est donné par l’équation illustrée ci-dessous.
Puisque les triangles OAB et ODE sont similaires. Donc,
La réactance synchrone de l’axe direct xd est défini comme le rapport de la tension en circuit ouvert pour un courant de champ donné au courant de court-circuit d’armature pour le même courant de champ.
Pour le courant de champ égal à OA, la réactance synchrone de l’axe direct dans les ohms est donnée par l’équation ci-dessous:
La valeur par unité de xd est donné comme:
Mais, l’impédance de base est:
Donc,
De l’équation (1) et de l’équation (6), nous obtenons
À partir de l’équation (7), il est clair que le rapport court-circuit est égal à la réciproque de la valeur par unité de la réactance synchrone de l’axe direct.
Dans un circuit magnétique saturé, la valeur de xd dépend du degré de saturation.
Signification du rapport court-circuit (SCR)
Ratio de court-circuit est un facteur important de la machine synchrone. Il affecte les caractéristiques de fonctionnement, la taille physique et le coût de la machine. La grande variation de la tension de borne avec un changement de charge a lieu pour la valeur inférieure du rapport court-circuit d’un générateur synchrone. Pour garder la tension du terminal constant, le courant de champ (if) doit être varié sur une large gamme.
Pour la petite valeur du rapport court-circuit (SCR), la puissance de synchronisation est petite. Comme la puissance de synchronisation maintient la machine en synchronisme, une valeur inférieure du SCR a une faible limite de stabilité. En d’autres termes, une machine avec un SCR faible est moins stable lors du fonctionnement en parallèle avec les autres générateurs.
Une machine synchrone avec une valeur élevée de SCR avait une meilleure régulation de tension et une limite de stabilité à l’état d’équilibre amélioré, mais le courant de défaut de court-circuit dans l’armature est élevé. Il affecte également la taille et le coût de la machine.
La tension d’excitation de la machine synchrone est donnée par l’équation:
Pour la même valeur de tension d’excitation TPH est directement proportionnelle au flux de champ par pôle.
L’inductance synchrone est donnée comme suit:
Donc,
Par conséquent, le rapport court-circuit est directement proportionnel à la réticence de l’espace d’air ou à la longueur de l’espace d’air.
Si la longueur de l’espace d’air augmente, le SCR peut être augmenté. Avec l’augmentation de la longueur de l’espace d’air, le champ MMF doit être augmenté pour la même valeur de tension d’excitation (Ef). Par conséquent, pour augmenter la valeur du champ MMF, soit le courant de champ, soit le nombre de virages de champ doit être augmenté. Tout cela nécessite une plus grande hauteur de pôles de champ et, par conséquent, le diamètre global de la machine augmente.
Ainsi, une conclusion est que la grande valeur du SCR augmentera la taille, le poids et le coût de la machine.
Les valeurs typiques du SCR pour différents types de machines sont les suivantes: –
- Pour rotor cylindrique Machines, la valeur du SCR se situe entre 0,5 et 0,9.
- Dans le cas du Machine à pôles saillantsil se situe entre 1 et 1,5 et
- Pour compensateurs synchronesc’est 0,4.
Il s’agit du rapport court-circuit d’une machine synchrone.