Synchronisatie van vermogen en koppelcoëfficiënt

Definitie van Synchrone Vermogen

Synchroon vermogen, aangeduid als P_syn, wordt gedefinieerd als de variatie in synchroon vermogen P ten opzichte van veranderingen in de belastingshoek δ. Ook wel bekend als de stijfheid van de koppeling, stabiliteitsfactor of rigiditeitsfactor, kwantificeert het de inherente neiging van een synchrone machine (generator of motor) om synchronisme te behouden wanneer deze is verbonden met oneindige busbars.

Principe van Synchronisatie Behoud

Overweeg een synchrone generator die een constant vermogen Pa overbrengt bij een belastingshoek δ0. Een tijdelijke storing die leidt tot acceleratie van de rotor (bijvoorbeeld, een toename van δ met dδ) verplaatst het werkingspunt naar een nieuwe constante-krachtcurve, waardoor de belasting toeneemt tot Pa+δP. Aangezien de mechanische ingangskracht onveranderd blijft, remt de extra elektrische belasting de rotor af en herstelt zo het synchronisme.

Omgekeerd, als een storing de rotor vertraagt (decrementeer δ), daalt de belasting tot a Pa−δP. De constante ingangskracht versnelt dan de rotor, waardoor het synchronisme wordt hersteld.

Synchronisatie Vermogenscoëfficiënt: Een Maat voor Correctieve Efficiëntie

De effectiviteit van dit zelfcorrigerende mechanisme hangt af van de snelheid waarmee het vermogen varieert ten opzichte van de verandering in belastingshoek. Dit wordt gekwantificeerd door de synchronisatie vermogenscoëfficiënt, die wiskundig weergeeft hoe het vermogen zich aanpast om evenwicht te herstellen na een storing.

• Belangrijke Kenmerken:

• Inherent verbonden met de dynamische respons van de machine op hoekafwijkingen.

• Bepaalt de veerkracht van het systeem tegen tijdelijke instabiliteit.

• Hogere Psyn waarden duiden op stijvere koppeling en snellere herstel van synchronisme.

Dit principe benadrukt de fundamentele rol van synchroon vermogen in het handhaven van netstabiliteit, waardoor synchrone machines autonoom kunnen reageren op storingen en gestaag kunnen blijven werken.

Vermogensuitvoer per fase van de cilindervormige rotorgenerator synchronisatie koppelcoëfficiënt

Bij veel synchrone machines is Xs >> R. Daarom, voor een cilindervormige rotormachine, negerend verzadiging en statorweerstand, worden vergelijkingen (3) en (5)

Eenheid van Synchronisatie Vermogenscoëfficiënt Psyn

De synchronisatie vermogenscoëfficiënt wordt uitgedrukt in watt per elektrisch radiaal.

Als P het totale aantal paar polen van de machine is.

Synchronisatie Vermogenscoëfficiënt per mechanisch radiaal wordt gegeven door de volgende vergelijking:

Synchronisatie Vermogenscoëfficiënt per mechanisch graad wordt gegeven als:

Synchronisatie Koppelcoëfficiënt

De synchronisatie koppelcoëfficiënt wordt gedefinieerd als het koppel dat wordt gegenereerd bij synchrone snelheid, waarbij het synchronisatie koppel specifiek correspondeert met het koppel dat synchrone kracht oplevert bij deze snelheid. Aangeduid met τ_sy, wordt de coëfficiënt weergegeven door de vergelijking:

Waar,

• m is het aantal fasen van de machine

• ω_s = 2 π n_s

• n_s is de synchrone snelheid in omwentelingen per seconde

Betekenis van Synchrone Vermogenscoëfficiënt

De synchrone vermogenscoëfficiënt Psyn kwantificeert de stijfheid van de magnetische koppeling tussen de rotor en de stator van een synchrone machine. Een hogere Psyn geeft aan op een stijvere koppeling, maar te veel rigiditeit kan de machine blootstellen aan mechanische schokken door plotselinge veranderingen in belasting of voeding—potentieel beschadigend voor de rotor of windingen.

De bovenstaande twee vergelijkingen (17) en (18) geven aan dat Psyn omgekeerd evenredig is met synchrone reactantie. Een machine met grotere luchtgappen heeft relatief lagere reactantie, waardoor het stijver is dan een machine met kleinere luchtgappen. Aangezien Psyn direct evenredig is met Ef, toont een overgeëxciteerde machine meer rigiditeit dan een ondergeëxciteerde.

De herstelcapaciteit is maximaal wanneer δ = 0 (d.w.z., zonder belasting), terwijl het afneemt tot nul wanneer δ = ±90^∘. Op dit punt bereikt de machine een instabiel evenwicht en de grens van de stationaire stabiliteit. Het bedrijven van de machine op deze stabiliteitsgrens is dus onhaalbaar vanwege de nulweerstand tegen kleine verstoringen—tenzij de machine is uitgerust met een gespecialiseerd snelwerkend excitatiesysteem.