همگام‌سازی توان و ضریب گشتاور

تعریف قدرت همزمان‌سازی

قدرت همزمان‌سازی که با P_syn نشان داده می‌شود، به تغییرات در قدرت همزمان P نسبت به تغییرات زاویه بار δ اشاره دارد. این مفهوم همچنین به عنوان سختی اتصال، عامل پایداری یا عامل سختی شناخته می‌شود و میزان تمایل ذاتی ماشین همزمان (ژنراتور یا موتور) را برای حفظ همزمانی هنگام اتصال به خطوط بار بی‌نهایت کمیت‌بندی می‌کند.

اصول حفظ همزمانی

فرض کنید یک ژنراتور همزمان با قدرت ثابت Pa در زاویه بار δ0 منتقل می‌کند. یک اختلال موقت که منجر به شتاب دهنده روتور (مثل افزایش δ با dδ) می‌شود نقطه عملکرد را به منحنی قدرت ثابت جدید منتقل می‌کند و بار را به Pa+δP افزایش می‌دهد. چون قدرت ورودی مکانیکی تغییر نمی‌کند، بار الکتریکی اضافی روتور را کند می‌کند و همزمانی را بازیابی می‌کند.

به طور معکوس، اگر اختلالی روتور را کند می‌کند (کاهش δ)، بار به a Pa−δP کاهش می‌یابد. قدرت ورودی ثابت سپس روتور را شتاب می‌دهد و همزمانی را بازیابی می‌کند.

ضریب قدرت همزمان‌سازی: معیاری از کارایی اصلاحی

اثربخشی این مکانیسم خوداصلاحی به نرخ تغییر انتقال قدرت نسبت به تغییر زاویه بار بستگی دارد. این موضوع با ضریب قدرت همزمان‌سازی که ریاضیاً نشان‌دهنده آن است که چگونه قدرت برای بازیابی تعادل پس از یک اختلال تنظیم می‌شود، کمیت‌بندی می‌شود.

• ویژگی‌های کلیدی:

• با پاسخ دینامیکی ماشین به انحرافات زاویه‌ای در ارتباط است.

• مقاومت سیستم را در برابر ناپایداری موقت تعیین می‌کند.

• مقادیر بالاتر Psyn نشان‌دهنده اتصال سخت‌تر و بازیابی سریع‌تر همزمانی است.

این اصل نقش بنیادی قدرت همزمان‌سازی را در حفظ پایداری شبکه برجسته می‌کند و به ماشین‌های همزمان اجازه می‌دهد تا به صورت خودکار علیه اختلالات مقاومت کرده و عملکرد حالت ماندگار را حفظ کنند.

توان خروجی فازی ژنراتور با روتور استوانه‌ای ضریب گشتاور همزمان‌سازی

در بسیاری از ماشین‌های همزمان Xs >> R. بنابراین، برای یک ماشین با روتور استوانه‌ای، با نادیده گرفتن اشباع و مقاومت استاتور معادلات (3) و (5) به صورت زیر می‌شوند

واحد ضریب قدرت همزمان‌سازی Psyn

ضریب قدرت همزمان‌سازی به وات بر رادیان الکتریکی بیان می‌شود.

اگر P تعداد جفت قطب ماشین باشد.

ضریب قدرت همزمان‌سازی برای رادیان مکانیکی با معادله زیر داده می‌شود:

ضریب قدرت همزمان‌سازی برای درجه مکانیکی به صورت زیر داده می‌شود:

ضریب گشتاور همزمان‌سازی

ضریب گشتاور همزمان‌سازی به گشتاور تولید شده در سرعت همزمان اشاره دارد که گشتاور همزمان‌سازی به گشتاوری اشاره دارد که قدرت همزمان‌سازی را در این سرعت تولید می‌کند. با نماد τ_sy، این ضریب با معادله زیر بیان می‌شود:

که در آن،

• m تعداد فازهای ماشین است

• ω_s = 2 π n_s

• n_s سرعت همزمان در دور بر ثانیه است

اهمیت ضریب قدرت همزمان‌سازی

ضریب قدرت همزمان‌سازی Psyn سختی اتصال مغناطیسی بین روتور و استاتور یک ماشین همزمان را کمیت‌بندی می‌کند. یک Psyn بالاتر نشان‌دهنده اتصال سخت‌تر است، اما سختی بیش از حد می‌تواند ماشین را در معرض شوک‌های مکانیکی از تغییرات ناگهانی بار یا تأمین قرار دهد که می‌تواند روتور یا سیم‌پیچ‌ها را آسیب ببیند.

معادلات بالا (17) و (18) نشان می‌دهند که Psyn با واکنش همزمان برعکس است. یک ماشین با فواصل هوا بزرگ‌تر واکنش کمتری دارد و در نتیجه سخت‌تر است. از آنجا که Psyn با Ef مستقیم است، یک ماشین اشباع‌شده بیشتر از یک ماشین غیراشباع‌شده سخت‌تر است. توان بازیابی در δ = 0 (یعنی بدون بار) بیشترین مقدار خود را دارد و در δ = ±90^∘ به صفر می‌رسد. در این نقطه، ماشین به تعادل ناپایدار می‌رسد و حد پایداری حالت ماندگار. بنابراین، عملیات ماشین در این حد پایداری به دلیل عدم مقاومت در برابر اختلالات کوچک غیرممکن است مگر اینکه با یک سیستم برانگیزش سریع‌کنش تجهیز شود.