Synkronisering af effekt og drejningsmomentkoefficient
Definition of Synchronizing Power
Synchroniseringskraft, betegnet som Psyn, er defineret som variationen i synkron kraft P med hensyn til ændringer i belastningsvinklen δ. Denne kaldes også for fasthed af kobling, stabilitetsfaktor eller hærdhedsfaktor, og kvantificerer en synkron maskines (generator eller motor) indbyggede tendens til at opretholde synkronisme, når den er forbundet til uendelige busbarer.
Princip for Opretholdelse af Synkronisme
Overvej en synkron generator, der transmitterer en konstant kraft Pa ved en belastningsvinkel δ0. En midlertidig forstyrrelse, der forårsager en acceleration af roteren (f.eks. en stigning i δ med dδ), flytter driftspunktet til en ny konstant-kraft kurve, hvilket øger belastningen til Pa+δP. Da mekanisk indmatet kraft forbliver uændret, decelererer den ekstra elektriske belastning roteren, hvilket gør, at synkronismen genoprettes.
Omvendt, hvis en forstyrrelse bremser roteren (nedbringelse af δ), falder belastningen tila Pa−δP. Den konstante indmatet kraft accelererer derefter roteren, hvilket genopretter synkronismen.
Koefficient for Synchroniseringskraft: En Måling af Korrektionseffektivitet
Effektiviteten af denne selvkorrigeringssystem afhænger af hastigheden, hvormed kraftoverførslen ændres i forhold til variationer i belastningsvinklen. Dette kvantificeres ved hjælp af koefficienten for synchroniseringskraft, som matematisk repræsenterer, hvordan kraft justerer sig for at genoprette ligevægt efter en forstyrrelse.
Dette princip understreger den fundamentale rolle, som synchroniseringskraft spiller i at opretholde netstabilitet, idet det giver synkronmaskiner mulighed for at autonomt modvirke forstyrrelser og opretholde stabil drift.
Kraftudbytte pr. fase for den cylindriske rotor-generator synchroniseringsmomentkoefficient
I mange synkrone maskiner Xs >> R. Derfor, for en maskine med cylindrisk rotor, hvor saturation og statorresistens udelades, bliver ligninger (3) og (5)
Enhed for Synchroniseringskraftkoefficient Psyn
Synchroniseringskraftkoefficienten udtrykkes i watt per elektrisk radian.
Hvis P er det totale antal par poler i maskinen.
Synchroniseringskraftkoefficient pr. mekanisk radian er givet ved ligningen nedenfor:
Synchroniseringskraftkoefficient pr. mekanisk grad er givet som:
Synchroniseringsmomentkoefficient
Synchroniseringsmomentkoefficienten er defineret som momentet, der genereres ved synkron hastighed, hvor synchroniseringsmoment specifikt svarer til momentet, der yder synchroniseringskraft ved denne hastighed. Betegnet ved τsy, er koefficienten givet ved ligningen:
Hvor,
m er antallet af faser i maskinen
ωs = 2 π ns
ns er synkron hastighed i omdrejninger pr. sekund
Betydning af Synchronous Power Coefficient
Synchroniseringskraftkoefficienten Psyn kvantificerer fastheden af den magnetiske kobling mellem en synkron maskines rotor og stator. En højere Psyn betyder en strammere kobling, men for stor rigiditet kan udsætte maskinen for mekaniske chok fra abrupte belastnings- eller forsyningsvariationer - potentielt skader dette rotoren eller vindingerne.
De to ovenstående ligninger (17) og (18) indikerer, at Psyn er omvendt proportional med synkron reaktans. En maskine med større luftspalt har relativt lavere reaktans, hvilket gør den strammere end en med mindre luftspalt. Da Psyn er direkte proportional med Ef, viser en overexciteret maskine større rigiditet end en underexciteret.
Genoprettelsesevnen er maksimal, når δ = 0 (dvs. uden belastning), mens den formindskes til nul, når δ = ±90∘. I dette punkt når maskinen et ustabil ligevejtspunkt og den stabile grænse. Derfor er det uigennemførligt at drive en maskine ved denne stabilitetsgrænse på grund af dens nul modstand mod små forstyrrelser - medmindre den er udstyret med et specialiseret hurtigt virksomt excitationsystem.
