Sinkronizacija snage i koeficijenta momenta

Definicija sinhronizujuće snage

Sinhronizujuća snaga, označena kao P_syn, definisana je kao varijacija sinhronizovane snage P u odnosu na promene ugla opterećenja δ. Takođe poznata kao čvrstoća veze, faktor stabilnosti, ili faktor čvrstosti, ona kvantifikuje inherentnu tendenciju sinhronog aparata (generatora ili motora) da održava sinhronizam kada je povezan sa beskonačnim busbarom.

Princip održavanja sinhronizma

Razmotrimo sinhroni generator koji prenosi konstantnu snagu Pa pod uglom opterećenja δ0. Privremeno perturbiranje koje uzrokuje ubrzanje rotora (npr., povećanje δ za dδ) pomera tačku rada na novu konstantnu krivu snage, povećavajući opterećenje na Pa+δP. Budući da mehanički ulazni tok snage ostaje nepromenjen, dodatno električko opterećenje usporava rotor, vraćajući sinhronizam.

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

Koeficijent sinhronizujuće snage: Mera efikasnosti ispravljanja

Efektivnost ove samokorektne mehanizme zavisi od brzine promene prenosa snage u odnosu na varijacije ugla opterećenja. Ovo se kvantifikuje koeficijentom sinhronizujuće snage, koji matematički predstavlja kako snaga prilagođava ravnotežu nakon perturbacije.

• Ključne karakteristike:

• Inherentno vezan za dinamičku reakciju mašine na uglovne devijacije.

• Određuje otpornost sistema na privremenu nestabilnost.

• Više vrednosti Psyn označavaju čvršću vezu i brže obnavljanje sinhronizma.

Ovaj princip naglašava fundamentalnu ulogu sinhronizujuće snage u održavanju stabilnosti mreže, omogućavajući sinhronim mašinama da autonomno suprotstavljaju perturbacijama i održavaju stacionarnu operaciju.

Snaga po fazi cilindričnog rotora generatora koeficijenta sinhronizujućeg momenta

U mnogim sinhronim mašinama Xs >> R. Stoga, za mašinu sa cilindričnim rotorom, zanemarujući zasićenje i otpor statora, jednačine (3) i (5) postaju

Jedinica koeficijenta sinhronizujuće snage Psyn

Koeficijent sinhronizujuće snage izražen je u vatima po električkom radijanu.

Ako je P ukupan broj parova polova mašine.

Koeficijent sinhronizujuće snage po mehaničkom radijanu dat je jednačinom prikazanom ispod:

Koeficijent sinhronizujuće snage po mehaničkom stepenu dat je kao:

Koeficijent sinhronizujućeg momenta

Koeficijent sinhronizujućeg momenta definisan je kao moment generisan na sinhronoj brzini, gde sinhronizujući moment specifično odgovara momentu koji daje sinhronizujuću snagu na toj brzini. Označen sa τ_sy, koeficijent izražen je jednačinom:

Gde,

• m je broj faza mašine

• ω_s = 2 π n_s

• n_s je sinhrona brzina u obrtima po sekundi

Značaj koeficijenta sinhronizujuće snage

Koeficijent sinhronizujuće snage Psyn kvantifikuje čvrstoću magnetske veze između rotora i statora sinhronih mašina. Više vrednosti Psyn označavaju čvršću vezu, ali prevelika čvrstoća može izložiti mašinu mehaničkim udarcima od nenadanih promena opterećenja ili snabdevanja — što potencijalno može oštetiti rotor ili obroke.

Prethodne dve jednačine (17) i (18) pokazuju da je Psyn obrnuto proporcionalan sinhronoj reaktivnoj impedanciji. Mašina sa većim vazdušnim razmakom ima relativno nižu reaktivnu impedanciju, čime postaje čvršća nego ona sa manjim vazdušnim razmakom. Budući da je Psyn direktno proporcionalan Ef, prenapetost mašine pokazuje veću čvrstoću nego podnapijetost.

Vratila kapacitet maksimalizovana je kada je δ = 0 (tj. bez opterećenja), dok se smanjuje na nulu kada je δ = ±90^∘. U tom trenutku, mašina dostiže nestabilnu ravnotežu i limes stalne stabilnosti. Stoga, rad mašine na ovom limesu stabilnosti nije moguć zbog nule otpora na male perturbacije — osim ako je opremljena specijalnim brzim napajanjem.