روش سه لامپ از معروفترین روش های تست موازی کردن می باشد. شکل این تست بصورت زیر می باشد:
اگر تمام شرایط برقرار باشد تمام لامپ ها خاموش می شوند.
یکی دیگر از روش ها استفاده از دستگاه سنکروسکوپ می باشد. شکل این دستگاه بصورت زیر می باشد:
این دستگاه اختلاف فاز های a دو سیستم را نشان می دهد. توجه کنید سنکروسکوپ فقط یک فاز را کنترل می کند و راجع به توالی فاز ها اطلاعاتی به ما نمی دهد. معمولاً فرکانس ژنراتور را کمی بیشتر نسبت به شبکه در نظر می گیرند تا در صورت اتصال در حالت ژنراتوری کار کند نه موتوری.توجه کنید که اگر ژنراتور بصورت موتوری کار کند شفت آن شکسته خواهد شد.
یکی از مشکلاتی که در موتور های سنکرون وجود دارد مشکل راه اندازی آنها (بدلیل بزرگ بودن جرم روتور) است که برای حل آن از روش های زیر استفاده می شود:
- استفاده از منبع فرکانس متغیر (با افزایش آرام فرکانس تغذیه)
- با تعبیه کردن سیم پیچی دمپر داخل روتور بصورت موتور القایی راه اندازی شده و در نزدیکی سرعت سنکرون بصورت موتور سنکرون مورد بهره برداری قرار می گیرد.
- راه اندازی بوسیله یک موتور القایی دیگر (زیر بار نمی توان از این روش استفاده کرد).
مدار معادل ماشین سنکرون
شار آرمیچر را می توان بصورت زیر در نظر گرفت:
که φ[SUB]ar[/SUB] شار عکس العمل آرمیچر و φ[SUB]al[/SUB] شار نشتی آرمیچر است. بنابراین می توان مدار زیر را در نظر گرفت:
که Er ولتاژ فاصله هوایی و Ear ولتاژ عکس العمل آرمیچر می باشد که با جریان کشیده شده از ژنراتور بصورت زیر رابطه دارد:
بنابراین می توان مدار معادل ژنراتور سنکرون را بصورت زیر نمایش داد:
بوسیله برنامه زیر می توانید دیاگرام فازوری ژنراتور سنکرون را در حالت موتوری یا ژنراتوری و به ازای ضریب قدرت های مختلف پس فاز یا پیش فاز رسم کنید:
برای بدست آوردن پارامترهای ماشین سنکرون علاوه بر آزمایش اهم متر که مقاومت استاتور را مشخص می کند دو آزمایش زیر را بر روی آن انجام می دهند:
آزمایش مدار باز (OCC):
در این آزمایش ژنراتور را در سرعت نامی بحرکت در آورده و ترمینال آن نیز بصورت زیر اتصال باز می باشد:
با افزایش جریان میدان (If) ولتاژ ترمینال که همان Ef می باشد اندازه گیری و مشخصه بی باری ژنراتور بدست می آید.
آزمایش اتصال کوتاه (SCC):
در این آزمایش ترمینال ژنراتور اتصال کوتاه شده و ژنراتور در سرعت نامی چرخانده می شود. این بار با افزایش جریان میدان (If) مقدار جریان آرمیچر Ia بصورت زیر اندازه گیری می شود:
شکل زیر منحنی بدست آمده از این دو آزمایش را نشان می دهد:
همان طور که مشخص است در آزمایش مدار باز با افزایش جریان میدان هسته به اشباع رفته است. خطوط فاصله هوایی (air gap line) و فاصله هوایی اصلاح شده (modified air gap line) حالت ایده آل و غیر ایده آل هسته را نشان می هد. با توجه به این خطوط دو امپدانس برای ماشین سنکرون بصورت زیر تعریف می شود:
برنامه زیر منحنی های مدار باز و اتصال کوتاه را رسم کرده و نحوه تغییرات راکتانس را با به اشباع رفتن هسته نشان می دهد:
همان طور که از رابطه بالا مشخص است مقدار راکتانس پراکندگی را نمی توان بصورت مستقل محاسبه کرد بنابراین آزمایش دیگری برای بدست آوردن منحنی ضریب قدرت صفر (ZPFC) انجام می شود.
برای بدست آوردن منحنی ضریب قدرت صفر روتور در سرعت نامی چرخیده و با اتصال یک بار القایی خالص (سلفی خالص) جریان تحریک به تدریج از صفر افزایش یابد تا جریان آرمیچر به جریان بار کامل برسد. با تغییر بار سلفی، تحریک به نحوی تغییر داده می شود تا جریان آرمیچر در مقدار جریان بار کامل ثابت بماند. بهترین گزینه برای بار القایی یک موتور سنکرون زیر تحریک می باشد.
همان طور که از شکل زیر مشخص است منحنی ZPFC همان منحنی OCC است که به اندازه BC جابجایی عمودی و به اندازه AB جابجایی افقی داشته است:
در صورتی که از مقاومت آرمیچر صرف نظر کنیم مثلث پوتیه ثابت مانده و می توان آن را به موازات خودش انتقال داد. با توجه به شکل زیر داشتن دو نقطه A و ’F برای بدست آوردن راکتانس پراکندگی کفایت می کند:
نقطه A در اصل همان ولتاژ ترمینال ژنراتور متصل به موتور می باشد که جریان آرمیچر نامی از آن عبور کند. نقطه ’OF نیز همان جریان تحریک لازم برای تولید جریان نامی آرمیچر در آزمایش اتصال کوتاه ژنراتور می باشد.
رابطه توان ژنراتور سنکرون : برای بدست آوردن رابطه توان تولیدی ژنراتور مدار زیر را در نظر بگیرید:
می توان برای توان دریافتی شبکه نوشت:
با ساده کردن روابط، توان اکتیو و راکتیو بصورت زیر محاسبه می شوند:
اگر از مقاومت استاتور صرف نظر کنیم داریم:
همان طور که مشخص است توان اکتیو (گشتاور) با زاویه δ رابطه دارد و نباید این زاویه از ۹۰ درجه بیشتر شود (زیرا ناپایدار می شود). مکان هندسی توان اکتیو و راکتیو به ازای مقادیر مختلف Ef بصورت زیر می باشد:
بدلیل مسائل پایداری و حرارتی مکان هندسی شکل بالا محدود به قسمت هاشور زده شکل زیر می شود:
محدودیت پاره خط OM بخاطر مسئله حرارتی آرمیچر و پاره خط YM بخاطر مسئله حرارتی میدان می باشد.