Synkronisering av effekt och vridmomentkoefficient

Definition av synkroniseringskraft

Synkroniseringskraft, betecknad som P_syn, definieras som variationen i synkroniseringskraften P med avseende på förändringar i lastvinkeln δ. Det kallas också för kopplingsstivhet, stabilitetsfaktor eller hårdhetsfaktor och kvantifierar en synkron maskins (generator eller motor) inre tendens att bibehålla synkronism när den är ansluten till oändliga busbarer.

Princip för bibehållande av synkronism

För en synkrongenerator som skickar en konstant effekt Pa vid en lastvinkel δ0. En kortvarig störning som orsakar rotoracceleration (t.ex. en ökning av δ med dδ) flyttar driftpunkten till en ny konstant-effektkurva, vilket ökar lasten till Pa+δP. Eftersom mekanisk indatapower förblir oförändrad, bromsar den ytterligare elektriska lasten roteraren, vilket återställer synkronismen.

Omvänt, om en störning bromsar roteraren (minskar δ), sjunker lasten tilla Pa−δP. Den konstanta indatapoweren accelererar sedan roteraren, vilket återställer synkronismen.

Synkroniseringskraftskoefficient: En mätning av korrekturverkningsgrad

Effektiviteten hos denna självkorrigering beror på hastigheten för effektöverföringens förändring med avseende på lastvinkelvariation. Detta kvantifieras av synkroniseringskraftskoefficienten, vilken matematiskt representerar hur effekten justeras för att återställa jämvikt efter en störning.

• Nyckelegenskaper:

• Inherently tied to the machine’s dynamic response to angular deviations.

• Bestämmer systemets motståndskraft mot kortvarig instabilitet.

• Högre Psyn-värden indikerar hårdare koppling och snabbare synkronismåterställning.

Denna princip understryker den grundläggande rollen av synkroniseringskraft för att upprätthålla nätstabilitet, vilket gör det möjligt för synkronmaskiner att självrättande motverka störningar och upprätthålla stabil drift.

Effektutdata per fas av cylindrisk rotorgenerators synkroniseringsmomentkoefficient

I många synkronmaskiner Xs >> R. Därför, för en cylindrisk rotormaskin, bortser från mättnad och statiskt motstånd, ekvationerna (3) och (5) blir

Enhet för synkroniseringskraftskoefficient Psyn

Synkroniseringskraftskoefficienten uttrycks i watt per elektrisk radian.

Om P är det totala antalet par poler i maskinen.

Synkroniseringskraftskoefficient per mekanisk radian ges av ekvationen nedan:

Synkroniseringskraftskoefficient per mekanisk grad ges som:

Synkroniseringsmomentkoefficient

Synkroniseringsmomentkoefficienten definieras som momentet som genereras vid synkronhastighet, där synkroniseringsmomentet specifikt motsvarar momentet som ger synkroniseringskraft vid denna hastighet. Betecknad med τ_sy, uttrycks koefficienten av ekvationen:

Där,

• m är antalet faser i maskinen

• ω_s = 2 π n_s

• n_s är synkronhastigheten i varv per sekund

Betydelsen av synkroniseringskraftskoefficient

Synkroniseringskraftskoefficienten Psyn kvantifierar stivheten i den magnetiska kopplingen mellan en synkronmaskins rotor och stator. Ett högre Psyn värde indikerar en hårdare koppling, men alltför stor hårdhet kan exponera maskinen för mekaniska chocker från abrupta last- eller försörjningsvariationer – vilket potentiellt kan skada roteraren eller vindingsarna.

De två ovanstående ekvationerna (17) och (18) visar att Psyn är inversproportionell till synkronreaktans. En maskin med större luftgap har relativt lägre reaktans, vilket gör den hårdare än en med mindre luftgap. Eftersom Psyn är direkt proportionell till Ef, visar en överspänd maskin större hårdhet än en underspänd.

Återställningskapaciteten är maximal då δ = 0 (dvs. vid ingen last), medan den minskar till noll då δ = ±90^∘. Vid detta punkt når maskinen en instabil jämvikt och stabilitetsgränsen. Att driva en maskin vid denna stabilitetsgräns är därför inte möjligt på grund av dess nollmotstånd mot små störningar – om den inte är utrustad med ett specialiserat snabbverkande spänningsreglersystem.