Sincronització del coeficient de potència i de torsió
Definició de la potència de sincronització
La potència de sincronització, denotada com Psyn, es defineix com la variació de la potència síncrona P respecte als canvis en l'angle de càrrega δ. També coneguda com a rigitat del coupage, factor d'estabilitat o factor de rigidesa, quantifica la tendència inherent d'una màquina síncrona (generador o motor) a mantenir la sincronització quan està connectada a barras de bus infinit.
Principi de manteniment de la sincronització
Considerem un generador síncron que transmet una potència constant Pa a un angle de càrrega δ0. Una pertorbació transitoria que provoca l'acceleració del rotor (per exemple, un increment de δ per dδ) desplaça el punt de funcionament a una nova corba de potència constant, augmentant la càrrega a Pa+δP. Com que la potència mecànica d'entrada roman invariable, la càrrega elèctrica addicional desaccelera el rotor, restablint la sincronització.
Per contra, si una pertorbació retarda el rotor (disminuint δ), la càrrega disminueix aa Pa−δP. La potència d'entrada constant, llavors, accelera el rotor, restablint la sincronització.
Coeficient de potència de sincronització: Una mesura de l'eficiència correctora
L'eficàcia d'aquest mecanisme autorrectiu depèn de la velocitat de canvi en la transferència de potència respecte a les variacions de l'angle de càrrega. Això es quantifica mitjançant el coeficient de potència de sincronització, que matemàticament representa com la potència s'ajusta per restablir l'equilibri després d'una pertorbació.
Aquest principi subratlla el paper fonamental de la potència de sincronització en mantenir la estabilitat de la xarxa, permetent a les màquines síncrones contrarestar autonomament les pertorbacions i sostenir l'operació en estat estacionari.
Potència de sortida per fase del generador amb rotor cilíndric del coeficient de moment de sincronització
En moltes màquines síncrones Xs >> R. Per tant, per a una màquina amb rotor cilíndric, negligint la saturació i la resistència de l'estator, les equacions (3) i (5) esdevenen
Unitat del coeficient de potència de sincronització Psyn
El coeficient de potència de sincronització es expressa en watts per radià elèctric.
Si P és el nombre total de parells de pols de la màquina.
El coeficient de potència de sincronització per radià mecànic es dóna per l'equació mostrada a continuació:
El coeficient de potència de sincronització per grau mecànic es dóna com:
Coeficient de moment de sincronització
El coeficient de moment de sincronització es defineix com el moment generat a la velocitat síncrona, on el moment de sincronització correspon específicament al moment que produeix la potència de sincronització a aquesta velocitat. Denotat per τsy, el coeficient es expressa per l'equació:
On,
m és el nombre de fases de la màquina
ωs = 2 π ns
ns és la velocitat síncrona en revolucions per segon
Significat del coeficient de potència síncrona
El coeficient de potència síncrona Psyn quantifica la rigitat del coupage magnètic entre el rotor i l'estator d'una màquina síncrona. Un valor més alt de Psyn signifiquen un coupage més rígid, però una rigitat excessiva pot exposar la màquina a xocs mecànics deguts a variacions brusques de càrrega o subministrament, possiblement danificant el rotor o els bobinages.
Les dues equacions anteriors (17) i (18) indiquen que Psyn és inversament proporcional a la reactància síncrona. Una màquina amb intervals d'aire més grans presenta una reactància relativament menor, fent-la més rígid que una amb intervals d'aire més petits. Com que Psyn és directament proporcional a Ef, una màquina sobreactivada demostra una major rigitat que una subactuada.
La capacitat de restauració es maximitza quan δ = 0 (és a dir, sense càrrega), mentre que disminueix a zero quan δ = ±90∘. En aquest punt, la màquina arriba a un equilibri inestable i al límit de la estabilitat en estat estacionari. Així, operar una màquina a aquest límit de la estabilitat no és viable degut a la seva resistència zero a petites pertorbacions, a menys que estigui equipada amb un sistema d'excitació ràpid especialitzat.
