Sinhronizacija snage i koeficijenta momenta

Definicija sinkronizacijske snage

Sinkronizacijska snaga, označena kao P_syn, definirana je kao varijacija sinkronizacijske snage P s obzirom na promjene kutne pozicije opterećenja δ. Također se naziva čvrstoća spoja, faktor stabilnosti ili faktor čvrstoće, kvantificira intrinzičnu tendenciju sinkronog stroja (generatora ili motora) održavati sinkronizaciju kada je spojen na beskonačne busbare.

Princip održavanja sinkronizacije

Promotrimo sinkroni generator koji prenosi konstantnu snagu Pa pri kutu opterećenja δ0. Privremeno perturbiranje koje uzrokuje ubrzavanje rotora (npr., povećanje δ za dδ) pomakne točku rada na novu konstantnu krivulju snage, povećavajući opterećenje na Pa+δP. Budući da se mehanički ulazni tok snage ne mijenja, dodatno električno opterećenje usporava rotor, vraćajući sinkronizaciju.

S druge strane, ako perturbacija uspori rotor (smanji δ), opterećenje pada naa Pa−δP. Konstantan ulazni tok snage tada ubrzava rotor, vraćajući sinkronizaciju.

Koeficijent sinkronizacijske snage: Mjera efikasnosti ispravljanja

Efektivnost ove samoregulacijske mehanizme zavisi od brzine promjene prenosa snage s obzirom na varijaciju kuta opterećenja. To se kvantificira koeficijentom sinkronizacijske snage, koji matematički predstavlja kako se snaga prilagođava kako bi se vratilo ravnotežno stanje nakon perturbacije.

• Ključne karakteristike:

• Intrinzično vezan za dinamički odgovor stroja na angularne devijacije.

• Određuje otpornost sustava na privremenu nestabilnost.

• Viši Psyn vrijednosti označavaju čvrstiji spoj i brže vraćanje sinkronizacije.

Ovaj princip naglašava fundamentalnu ulogu sinkronizacijske snage u održavanju stabilnosti mreže, omogućujući sinkronim strojevima da autonomno suprotstavljaju perturbacijama i održavaju stabilno radno stanje.

Izlazna snaga po fazi cilindričnog rotora generatora koeficijenta sinkronizacijskog momenta

U mnogim sinkronim strojevima Xs >> R. Stoga, za stroj s cilindričnim rotorom, zanemarujući nasitnost i otpor statora, jednadžbe (3) i (5) postaju

Jedinica koeficijenta sinkronizacijske snage Psyn

Koeficijent sinkronizacijske snage izražen je u vatima po električnom radijanu.

Ako je P ukupan broj parova polova stroja.

Koeficijent sinkronizacijske snage po mehaničkom radijanu daje se sljedećom jednadžbom:

Koeficijent sinkronizacijske snage po mehaničkom stupnju daje se kao:

Koeficijent sinkronizacijskog momenta

Koeficijent sinkronizacijskog momenta definiran je kao moment generiran na sinkronoj brzini, gdje specifično sinkronizacijski moment odgovara momentu koji daje sinkronizacijsku snagu na toj brzini. Označen s τ_sy, koeficijent izražen je sljedećom jednadžbom:

Gdje,

• m je broj faza stroja

• ω_s = 2 π n_s

• n_s je sinkrona brzina u okretajima po sekundi

Značaj koeficijenta sinkronizacijske snage

Koeficijent sinkronizacijske snage Psyn kvantificira čvrstoću magnetskog spoja između rotora i statora sinkronog stroja. Viši Psyn označava čvršću vezu, ali prevelika čvrstoća može izložiti stroj mehaničkim udarcima od iznenadnih promjena opterećenja ili napajača – što potencijalno može oštetiti rotor ili navoje.

Prethodne dvije jednadžbe (17) i (18) pokazuju da je Psyn obrnuto proporcionalan sinkronoj reaktivnoj impedanciji. Stroj s većim vazdušnim razmacima ima relativno nižu reaktivnu impedanciju, čime je čvršći od onog s manjim vazdušnim razmacima. Budući da je Psyn direktno proporcionalan Ef, prenapeti stroj pokazuje veću čvrstoću od podnapijetog.

Vrijednost povratnog kapaciteta maksimalna je kada δ = 0 (tj., bez opterećenja), dok pada na nulu kada δ = ±90^∘. U tom trenutku, stroj doseže nestabilnu ravnotežu i granicu stabilnosti u stanju ravnoteže. Stoga, rad stroja na toj granici stabilnosti nije moguć zbog nule otpora na male perturbacije – osim ako je opremljen posebnim brzim napajanjem.