Синхронизация на мощността и коефициента на момента

Дефиниция на синхронизиращата мощност

Синхронизиращата мощност, означена като P_syn, е дефинирана като вариацията в синхронната мощност P спрямо промените в ъгъла на натоварване δ. Тя е известна също като жесткост на свързването, фактор на стабилност или фактор на жесткост и количествено изразява вродената тенденция на синхронната машина (генератор или мотор) да поддържа синхронизацията при свързване с безкрайни шини.

Принцип на поддържане на синхронизацията

Разглеждаме синхронен генератор, който предава постоянна мощност Pa при ъгъл на натоварване δ0. Временна разтърсение, което причинява ускорение на ротора (например, увеличение на δ с dδ), премества точка на работа към нова крива на постоянна мощност, увеличавайки натоварването до Pa+δP. Тъй като механичната входяща мощност остава непроменена, допълнителното електрическо натоварване забавя ротора, възстановявайки синхронизацията.

Обратно, ако разтърсението забавя ротора (намаляване на δ), натоварването пада доa Pa−δP. Постоянната входяща мощност после ускорява ротора, възстановявайки синхронизацията.

Коефициент на синхронизиращата мощност: Мера за ефективността на корекцията

Ефективността на този механизъм за само-корекция зависи от скоростта на промяна на прехода на мощността спрямо вариациите в ъгъла на натоварване. Това е количествено изразено чрез коефициента на синхронизиращата мощност, който математически представлява как мощността се коригира, за да възстанови равновесие след разтърсение.

• Основни характеристики:

• Вградено свързано с динамичния отговор на машината към ъглови девиации.

• Определя устойчивостта на системата срещу преходни нестабилности.

• По-високи стойности на Psyn означават по-жестко свързване и по-бързо възстановяване на синхронизацията.

Този принцип подчертава фундаменталната роля на синхронизиращата мощност в поддържането на стабилността на мрежата, позволявайки на синхронните машини самостоятелно да противодействат на разтърсения и да поддържат стационарна операция.

Мощността на изхода на фаза на генератор с цилиндричен ротор и коефициент на синхронизиращия момент

В много синхронни машини Xs >> R. Следователно, за машина с цилиндричен ротор, пренебрегвайки насищането и съпротивлението на статора, уравненията (3) и (5) стават

Единица на коефициента на синхронизиращата мощност Psyn

Коефициентът на синхронизиращата мощност е изразен в ватове на електрически радиан.

Ако P е общият брой на пари полюси на машината.

Коефициентът на синхронизиращата мощност на механичен радиан е даден от уравнението, показано по-долу:

Коефициентът на синхронизиращата мощност на механичен градус е даден като:

Коефициент на синхронизиращия момент

Коефициентът на синхронизиращия момент е дефиниран като момента, генериран при синхронна скорост, където синхронизиращият момент специфично отговаря на момента, даващ синхронизираща мощност при тази скорост. Означаван с τ_sy, коефициентът е изразен чрез уравнението:

Където,

• m е броят на фазите на машината

• ω_s = 2 π n_s

• n_s е синхронната скорост в обиколки в секунда

Значимостта на коефициента на синхронната мощност

Коефициентът на синхронната мощност Psyn количествено изразява жесткостта на магнитното свързване между ротора и статора на синхронната машина. По-висока стойност на Psyn означава по-жестко свързване, но прекомерна жесткост може да изложи машината на механични удари от внезапни промени в натоварването или доставката — потенциално повредяващи ротора или обмотките.

Посочените по-горе две уравнения (17) и (18) показват, че Psyn е обратнопропорционален на синхронната реактивна мощност. Машина с по-големи въздушни разстояния показва относително по-ниска реактивна мощност, правейки я по-жестка от машина с по-малки въздушни разстояния. Тъй като Psyn е прямо пропорционален на Ef, машината, която е надвъзбудена, демонстрира по-голяма жесткост от недовъзбудена.

Възстановителната способност е максимална, когато δ = 0 (т.е. при нулево натоварване), докато тя намалява до нула, когато δ = ±90^∘. В тази точка машината достига нестабилно равновесие и границата на стационарната стабилност. Следователно, управление на машина при тази граница на стабилност е невъзможно поради нулевата й съпротивителност срещу малки разтърсения — освен ако не е оборудвана със специализирана бързо действаща система за возбуждане.