Synkronisering av effekt og dreiemomentkoeffisient

Definisjon av synkroniseringskraft

Synkroniseringskraft, betegnet som P_syn, er definert som variasjonen i synkron kraft P med hensyn på endringer i belastningsvinkelen δ. Denne er også kjent som koblingsstivhet, stabilitetsfaktor eller rigiditetsfaktor, og kvantifiserer en synkron maskins (generator eller motor) innebygde tendens til å opprettholde synkronitet når den er koblet til uendelige busser.

Prinsipp for vedlikehold av synkronitet

La oss betrakte en synkron generator som overfører en stabil effekt Pa ved en belastningsvinkel δ0. En midlertidig forstyrrelse som forårsaker rotors akselerasjon (for eksempel en økning i δ med dδ) flytter operasjonspunktet til en ny konstant-effektkurve, øker belastningen til Pa+δP. Siden mekanisk inngangseffekt forbli uendret, dekelererer den ekstra elektriske belastningen roteren, og gjenoppretter synkronitet.

Tvertimot, hvis en forstyrrelse bremser roteren (reduserer δ), faller belastningen tila Pa−δP. Den konstante inngangseffekten akselererer deretter roteren, og gjenoppretter synkronitet.

Synkroniseringskraftkoeffisient: Et mål for retteffektivitet

Effektiviteten til denne selvrettingsmekanismer avhenger av hastigheten på effektoverføringens endring med hensyn på belastningsvinkelen. Dette kvantifiseres ved hjelp av synkroniseringskraftkoeffisienten, som matematisk representerer hvordan effekten justerer seg for å gjenopprette likevekt etter en forstyrrelse.

• Nøkkelfunksjoner:

• Innherently knyttet til maskinens dynamiske respons til vinkelavvik.

• Bestemmer systemets motstand mot midlertidig ustabilitet.

• Høyere Psyn-verdier indikerer stivere kobling og raskere gjenoppretting av synkronitet.

Dette prinsippet understreker den grunnleggende rollen synkroniseringskraft har i å opprettholde nettstabilitet, og tillater at synkronmaskiner selvhjulpene motarbeider forstyrrelser og opprettholder stabil drift.

Effektutgang per fase av generator med sylindrisk rotor synkroniseringsmomentkoeffisient

I mange synkronmaskiner Xs >> R. Derfor, for en maskin med sylindrisk rotor, kan saturasjon og statorresistans ignoreres, og ligning (3) og (5) blir

Enhet for synkroniseringskraftkoeffisient Psyn

Synkroniseringskraftkoeffisienten uttrykkes i watt per elektrisk radian.

Hvis P er det totale antallet par poler i maskinen.

Synkroniseringskraftkoeffisient per mekanisk radian er gitt av ligningen nedenfor:

Synkroniseringskraftkoeffisient per mekanisk grad er gitt som:

Synkroniseringsmomentkoeffisient

Synkroniseringsmomentkoeffisienten er definert som momentet generert ved synkron hastighet, hvor synkroniseringsmoment spesifikt refererer til momentet som gir synkroniseringskraft ved denne hastigheten. Betegnet som τ_sy, uttrykkes koeffisienten ved ligningen:

Der,

• m er antallet faser i maskinen

• ω_s = 2 π n_s

• n_s er synkron hastighet i omdreining per sekund

Betydning av synkron effektkoeffisient

Synkron effektkoeffisienten Psyn kvantifiserer stivheten i magnetisk kobling mellom en synkron maskins rotor og stator. En høyere Psyn indikerer en stivere kobling, men for mye rigiditet kan gjøre maskinen sårbart for mekaniske skok fra abrupte belastnings- eller forsyningsvariasjoner – potensielt skade rotor eller vindinger.

De to ovennevnte ligningene (17) og (18) indikerer at Psyn er invers proporsjonal med synkron reaktivitetsmotstand. En maskin med større luftgapper viser relativt lavere reaktivitetsmotstand, og er dermed stivere enn en med mindre luftgapper. Siden Psyn er direkte proporsjonal med Ef, demonstrerer en overoppfylt maskin større rigiditet enn en underoppfylt.

Gjenopprettingskapasiteten er maksimal når δ = 0 (altså ved ingen belastning), mens den minsker til null når δ = ±90^∘. På dette punktet når maskinen et ustabil likevekt og stabilitetsgrensen. Derfor er det ugyldig å drive maskinen ved denne stabilitetsgrensen på grunn av dens null motstand mot små forstyrrelser – unntatt om den er utstyrt med et spesialisert hurtigvirksomt oppfyllingssystem.