Mensinkronkan Daya dan Koefisien Torsi

Definisi Daya Sinkronisasi

Daya sinkronisasi, yang dinyatakan sebagai P_syn, didefinisikan sebagai variasi daya sinkron P terhadap perubahan sudut beban δ. Juga disebut sebagai kekakuan koneksi, faktor stabilitas, atau faktor kekakuan, hal ini mengkuantifikasi kecenderungan inheren mesin sinkron (generator atau motor) untuk mempertahankan sinkronisasi ketika terhubung ke busbar tak terhingga.

Prinsip Pemeliharaan Sinkronisasi

Pertimbangkan generator sinkron yang mentransmisikan daya stabil Pa pada sudut beban δ0. Gangguan sementara yang menyebabkan percepatan rotor (misalnya, peningkatan δ sebesar dδ) menggeser titik operasi ke kurva daya konstan baru, meningkatkan beban menjadi Pa+δP. Karena daya input mekanis tetap tidak berubah, beban listrik tambahan melambatkan rotor, memulihkan sinkronisasi.

Sebaliknya, jika gangguan melambatkan rotor (mengurangi δ), beban turun menjadia Pa−δP. Daya input konstan kemudian mempercepat rotor, memulihkan sinkronisasi.

Koefisien Daya Sinkronisasi: Ukuran Efisiensi Koreksi

Efektivitas mekanisme koreksi diri ini bergantung pada laju perubahan transfer daya terhadap variasi sudut beban. Hal ini dikuantifikasi oleh koefisien daya sinkronisasi, yang secara matematis mewakili bagaimana daya menyesuaikan diri untuk memulihkan keseimbangan setelah gangguan.

• Ciri Kunci:

• Secara inheren terkait dengan respons dinamis mesin terhadap penyimpangan sudut.

• Menentukan ketahanan sistem terhadap ketidakstabilan sementara.

• Nilai Psyn yang lebih tinggi menandakan koneksi yang lebih kaku dan pemulihan sinkronisasi yang lebih cepat.

Prinsip ini menekankan peran fundamental daya sinkronisasi dalam mempertahankan stabilitas jaringan, memungkinkan mesin sinkron untuk secara otomatis melawan gangguan dan mempertahankan operasi steady-state.

Daya output per fase dari generator dengan rotor silinder koefisien torsi sinkronisasi

Dalam banyak mesin sinkron Xs >> R. Oleh karena itu, untuk mesin dengan rotor silinder, mengabaikan saturasi dan hambatan stator persamaan (3) dan (5) menjadi

Satuan Koefisien Daya Sinkronisasi Psyn

Koefisien daya sinkronisasi dinyatakan dalam watt per radian listrik.

Jika P adalah jumlah total pasang kutub mesin.

Koefisien Daya Sinkronisasi per radian mekanik diberikan oleh persamaan di bawah ini:

Koefisien Daya Sinkronisasi per derajat mekanik diberikan sebagai:

Koefisien Torsi Sinkronisasi

Koefisien torsi sinkronisasi didefinisikan sebagai torsi yang dihasilkan pada kecepatan sinkron, di mana torsi sinkronisasi secara khusus berkorespondensi dengan torsi yang menghasilkan daya sinkronisasi pada kecepatan tersebut. Dinotasikan oleh τ_sy, koefisien ini dinyatakan oleh persamaan:

Di mana,

• m adalah jumlah fase mesin

• ω_s = 2 π n_s

• n_s adalah kecepatan sinkron dalam putaran per detik

Signifikansi Koefisien Daya Sinkronisasi

Koefisien daya sinkronisasi Psyn mengkuantifikasi kekakuan koneksi magnetik antara rotor dan stator mesin sinkron. Nilai Psyn yang lebih tinggi menandakan koneksi yang lebih kaku, tetapi kekakuan yang berlebihan dapat membuat mesin rentan terhadap guncangan mekanis dari perubahan beban atau pasokan yang tiba-tiba—potensial merusak rotor atau gulungan.

Persamaan (17) dan (18) di atas menunjukkan bahwa Psyn berbanding terbalik dengan reaktansi sinkron. Mesin dengan celah udara yang lebih besar menunjukkan reaktansi yang relatif lebih rendah, menjadikannya lebih kaku dibandingkan dengan mesin yang memiliki celah udara yang lebih kecil. Karena Psyn berbanding lurus dengan Ef, mesin yang overexcited menunjukkan kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan mesin yang underexcited.

Kapasitas pemulihan mencapai maksimum ketika δ = 0 (yaitu, tanpa beban), sementara kapasitas tersebut berkurang menjadi nol ketika δ = ±90^∘. Pada titik ini, mesin mencapai keseimbangan yang tidak stabil dan batas stabilitas steady-state. Oleh karena itu, mengoperasikan mesin pada batas stabilitas ini tidak layak karena resistansinya terhadap gangguan kecil adalah nol—kecuali jika dilengkapi dengan sistem eksitasi cepat yang khusus.