Name: synchronous machine fault current decay
Uploaded: 2024-11-21T14:54:30.000Z
Duration: 1 min 21 s
Channel: JoVE

Etkisini incelemek için yüksüz bir senkron makinede üç fazlı bir kısa devre testi yapılır.
AC arıza akımının osilogramı, yüksüz bir senkron makinenin bir fazına karşılık gelen DC ofseti çıkarılmış olarak, başlangıçtaki yüksek seviyeden kararlı durum değerine kadar azalan bir dalga biçimi genliği gösterir.
Bu, kısa devre armatür akımlarının neden olduğu, yüksek relüktanslı yollardan daha düşük yollara geçen, armatür endüktansını artıran manyetik akıya atfedilir. Bu, zamanla değişen bir seri R-L devresi ile modellenebilir.
Standart makine teorisi, RMS hattan nötre ön arıza terminal voltajını içeren anlık AC arıza akımını hesaplamak için kullanılan spesifik reaktansları sağlar.
RMS alt geçici arıza akımı, doğru eksen kısa devre alt geçici zaman sabiti tarafından sıfıra eşit olduğunda belirlenir ve zaman ilerledikçe, RMS AC arıza akımı kararlı durum değerine yaklaşır.
Her fazın farklı bir DC ofseti vardır ve alfa sıfıra eşit olduğunda zirveye ulaşır.
Üreticiler tarafından sağlanan veya testlerden elde edilen makine reaktansları ve zaman sabitleri, arızalar sırasında güç sistemi davranışını tahmin etmeye yardımcı olarak hasar kontrolü ve sistem kararlılığı sağlar.

Üç fazlı kısa devre - yüksüz senkron makine

Three-Phase Short Circuit&#8212;Unloaded Synchronous Machine

<div>
 Yüksüz bir senkron makinede üç fazlı kısa devre testi yapmak, sistem üzerindeki etkisini anlamaya yardımcı olur. DC ofseti kaldırılmış AC arıza akımının osilogramı, dalga biçimi genliğinin makinenin bir fazı için başlangıçta yüksek bir değerden kararlı durum seviyesine düştüğünü ortaya koymaktadır.
 Bu davranış, kısa devre armatür akımları tarafından üretilen manyetik akı nedeniyle oluşur. Başlangıçta, bu akımlar yüksek relüktans yollarını takip eder ancak sonunda düşük relüktans yollarına kayar ve böylece armatür endüktansı artar. Bu dinamik, zamanla değişen seri direnç-endüktör (R-L) devresi ile temsil edilebilir.
 Standart makine teorisine göre, alt-geçici, geçici ve sabit durum reaktansları gibi belirli reaktanslar, anlık AC arıza akımını hesaplamak için kullanılır. Bu hesaplama, RMS hat-nötr ön arıza terminal gerilimine dayanır. Arıza anındaki RMS alt-geçici arıza akımı, doğrudan eksen kısa devre alt-geçici reaktansı ve ilişkili zaman sabiti tarafından belirlenir. Zamanla, RMS AC arıza akımı sabit durum değerine sabitlenir.
 Makinenin her fazı farklı bir DC ofseti yaşar ve tepe ofseti başlangıç ​​akım açısı sıfır olduğunda meydana gelir. Üreticiler tarafından sağlanan veya testlerden türetilen makinenin reaktansları ve zaman sabitleri, arızalar sırasında makinenin davranışını tahmin etmek için çok önemlidir. Bu bilgi, olası hasarı yönetmeye ve arızalar sırasında sistem kararlılığını korumaya yardımcı olur.
 Bu özellikleri anlamak, sağlam güç sistemleri tasarlamak için çok önemlidir. Bu testlerden elde edilen veriler, mühendislerin sistemin arıza koşulları altında nasıl davranacağını tahmin etmelerine olanak tanır ve hasarı kontrol etmek ve sistem kararlılığını sağlamak için stratejilerin geliştirilmesini kolaylaştırır. Bu yaklaşım, güç sistemlerinin arızalara dayanabilmesini ve güvenilir bir şekilde çalışmaya devam edebilmesini sağlayarak elektrik şebekelerinin bütünlüğünü ve güvenliğini korur.
</div>

Üç Fazlı Kısa Devre - Yüksüz Senkron Makine

Etkisini incelemek için yüksüz bir senkron makinede üç fazlı bir kısa devre testi yapılır.
AC arıza akımının DC ile osilogramı...

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

Simetrik ve Asimetrik Arızalar

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

synchronous machine fault current decay

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine.

This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This behavior can be modeled as a time-varying series resistor-inductor, or R-L, circuit.

Standard machine theory uses sub-transient, transient, and steady-state reactances to calculate the instantaneous AC fault current. The calculation starts from the RMS line-to-neutral prefault terminal voltage. The RMS sub-transient fault current at the moment of the fault depends on the direct axis short-circuit sub-transient reactance and its time constant. As time passes, the RMS AC fault current settles to its steady-state value.

Each phase also has a different DC offset. The peak offset occurs when the initial current angle is zero. The reactances and time constants, which may come from the manufacturer or from tests, help predict machine behavior during faults. This information supports damage control and system stability, which are important for designing strong power systems and keeping electrical networks reliable and safe.

Synchronous Machine Fault Current Decay

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine. This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This...

power system three-phase short circuits

Subtransient Fault Current in Power Systems

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances. Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result...

bus impedance matrix

Three-Phase Fault Current Analysis

Three-phase fault current analysis in an N-bus power system uses the positive-sequence network and the bus impedance matrix. It helps estimate subtransient fault currents when a short circuit occurs at one bus. The method uses superposition, which means the problem is split into two circuits that are studied separately. In the first circuit, all machine voltage sources are short-circuited. Only the prefault voltage source at the faulted bus remains. The positive-sequence bus impedance matrix...

circuit breaker and fuse selection

Protective Devices in Power Systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system. A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as...

sequence networks of rotating machines

Generator Sequence Currents and Impedances

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup. Zero-sequence current...

per-unit sequence models

Transformer Sequence Networks in Per Unit

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path. Zero-sequence current behaves...

fault types

Power System Faults in Sequence Networks

Power system faults can be analyzed by moving between the phase domain and the sequence domain. This approach helps relate fault currents and voltages for three-phase bus faults and keeps the fault impedance in the model. Fault impedance is zero for a bolted fault, equal to the arc impedance for an arcing fault, and it represents the total fault impedance for a transmission-line insulator flashover. For a single line-to-ground fault from phase A to ground, the phase-domain conditions are...

key terms and concepts

Study how a three-phase short circuit changes fault current in an unloaded synchronous machine, from sub-transient response to steady-state behavior.

Synchronous Machine Fault Current Decay | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Synchronous Machine Fault Current Decay

Description

Transcript

Tags