短路比 (發電機)

短路比簡稱SCR，是衡量發電機穩定性的指標[1]。是在開路時產生額定電樞電壓所需的場電流，相對短路時產生額定電樞電流所需的場電流的比例[1][2]。此比例也可以表示飽和[3]d軸同步電抗（英语：Reactances of synchronous machines）的倒數（以標么（英语：Per-unit system）表示）[4]：

${\displaystyle SCR={\frac {1}{X_{S}}}}$

短路比的效果

短路比較高表示電抗${\displaystyle X_{S}}$較小，在實務上表示氣隙（英语：Air gap (magnetic)）較大[5]：

高短路比以及低短路比都有各自的優點[6]：

• 低短路比
  • 短路時的電路和短路比成正比，因此低短路比的發電機比較不需要保護，也比較便宜。
  • 低短路比表示氣隙較小，激磁場較小，這兩項都可以縮小發電機的尺寸。
  • 低短路比表示使用的銅和鐵都比較少，可以讓成本下降。
• 高短路比
  • 高短路比的發電機在過載時可以產生較多的電，在電網偶發事件（英语：contingency (electrical grid)）時可以增加系統穩定性，
  • 高短路比表示在負載變化時其電壓變化會比較小，也可以促進系統穩定性
  • 高短路比發電機其同步功較多，因此比較容易並聯運行。

實務上的發電機設計，會針對特定應用，考量其優點和缺點下，選擇適當的短路比[7]。

相關條目

• 交流發電機
• 同步馬達

參考資料

1. Lawrence F. Drbal, Patricia G. Boston, Kayla L. Westra, Black & Veatch. Power Plant Engineering 1996. Springer. : 241. 
2. A.K.Sawney. A Course in Electrical Machine Design 6th. Dhanpat Rai and co. 2011: 11.18. 
3. Das 2017，第493頁.
4. Louis 2014，第641頁.
5. Boldea 2018，第314頁.
6. Ehya & Faiz 2022，第33-34頁.
7. Ehya & Faiz 2022，第34頁.

來源

• Louis, M. Maria. Elements of Electrical Engineering. Eastern economy edition. PHI Learning. 2014 [2023-07-01]. ISBN 978-81-203-4852-3. 
• Das, J.C. Short-Circuits in AC and DC Systems: ANSI, IEEE, and IEC Standards. CRC Press. 2017 [2023-07-02]. ISBN 978-1-4987-4542-0. 
• Boldea, I. Electric Generators Handbook - Two Volume Set. CRC Press. 2018 [2023-07-10]. ISBN 978-1-4987-2351-0. 
• Ehya, Hossein; Faiz, Jawad. Electromagnetic Analysis and Condition Monitoring of Synchronous Generators. IEEE Press Series on Power and Energy Systems. Wiley. 2022 [2023-07-01]. ISBN 978-1-119-63607-6.