Szinkronizálás a teljesítmény és a nyomaték együtthatója között
Szinkronizáló teljesítmény definíciója
A szinkronizáló teljesítmény, jelölése Psyn, a szinkron teljesítmény P változását határozza meg a terhelési szög δ változása szerint. Ezt még kötés merevségének, stabilitási tényezőjének vagy rigiditási tényezőjének is nevezik, és kifejezi egy szinkron gép (generátor vagy motor) természetes hajlamát a szinkronizmus fenntartására, amikor végtelen buszbárral van összekötve.
Szinkronizmus fenntartásának elve
Vegyünk egy szinkron generátort, amely állandó Pa teljesítményt ad át egy δ0 terhelési szöggel. Egy rövid ideig tartó zavar, ami a rotor gyorsítását okozza (pl. δ növekedése dδ-val), eltolja a működési pontot egy új állandó teljesítmény görbére, növelve a terhelést Pa+δP-re. Mivel a mechanikai beviteli teljesítmény nem változik, a további elektromos terhelés lassítja a rotort, így visszaállítva a szinkronizmust.
Ellenben, ha a zavar lassítja a rotort (δ csökkenése), a terhelés esik a Pa−δP-re. Az állandó beviteli teljesítmény gyorsítja a rotort, így visszaállítva a szinkronizmust.
Szinkronizáló teljesítmény együttható: A korrekciós hatékonyság mérőszáma
Ez a saját-megfelelő mechanizmus hatékonysága a teljesítményátadás változásának sebességétől függ a terhelési szög változása szerint. Ez a szinkronizáló teljesítmény együtthatóval mérhető, ami matematikailag kifejezi, hogyan igazodik a teljesítmény a zavar után az egyensúly helyreállításához.
Ez az elv hangsúlyozza a szinkronizáló teljesítmény alapvető szerepét a hálózat stabilitásának fenntartásában, lehetővé téve a szinkron gépek számára, hogy önállóan ellensúlyozzák a zavarokat és fenntartsák a szabadszálati működést.
A hengeres rotorú generátor fázisenkénti teljesítménye a szinkronizáló nyomaték együtthatója szerint
Sok szinkron gép esetén Xs >> R. Tehát, egy hengeres rotorú gép esetén, a telítettséget és a stator ellenállást figyelmen kívül hagyva az (3) és (5) egyenlet a következővé válik
A szinkronizáló teljesítmény együttható Psyn egysége
A szinkronizáló teljesítmény együttható watt per elektromos radiánban fejezhető ki.
Ha P a gép pólok párainak száma.
A szinkronizáló teljesítmény együttható per mechanikai radián a következő egyenlettel adható meg:
A szinkronizáló teljesítmény együttható per mechanikai fok a következőképpen adható meg:
Szinkronizáló nyomaték együttható
A szinkronizáló nyomaték együttható a szinkron sebességűen generált nyomatéknak a definíciója, ahol a szinkronizáló nyomaték specifikusan a szinkronizáló teljesítményt adó nyomatékot jelenti ezen a sebességen. Jelölése τsy, az együttható a következő egyenlettel fejezhető ki:
Ahol,
m a gép fázisainak száma
ωs = 2 π ns
ns a szinkron sebesség másodpercenkénti fordulatszáma
A szinkron teljesítmény együttható jelentősége
A szinkron teljesítmény együttható Psyn kifejezi a szinkron gép rotor és stator közötti mágneses kötés merevségét. Magasabb Psyn érték erősebb kötést jelent, de túlzott merevség a gépet mérsékelt terhelési vagy ellátási változások miatt felmerülő mechanikai sokkolásoknak teszi ki, ami potenciálisan károsíthatja a rotort vagy a tekercseket.
A fenti két egyenlet (17) és (18) azt mutatja, hogy Psyn inverz arányban áll a szinkron reaktanciával. Egy nagyobb levegőhajlítással rendelkező gép viszonylag alacsonyabb reaktanciával bír, ezért erősebben köti, mint egy kisebb levegőhajlítással rendelkező. Mivel Psyn arányos Ef-rel, egy túlzottan felrajzolt gép nagyobb merevséget mutat, mint egy alulrajzolt.
A helyreállító képesség maximalizálódik, amikor δ = 0 (azaz nincs terhelés), míg nullára csökken, amikor δ = ±90∘. Ezen a ponton a gép instabil egyensúlyba kerül, és a statikus stabilitás határértékére ér. Így a gép ezen stabilitási határértéken való működtetése nem lehetséges, kivéve, ha a gép gyorsan működő felrajzoló rendszerrel van felszerelve.
