การประสานพลังงานและสัมประสิทธิ์แรงบิด

คำนิยามของกำลังประสาน

กำลังประสาน ซึ่งแสดงเป็น P_syn ถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงของกำลังประสาน P ตามการเปลี่ยนแปลงของมุมโหลด δ นอกจากนี้ยังเรียกว่า ความแข็งแรงของการเชื่อมต่อ, ปัจจัยความเสถียร, หรือ ปัจจัยความแข็ง มันระบุแนวโน้มที่เครื่องส่งกำลังแบบประสาน (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือมอเตอร์) มีในการรักษาภาวะประสานเมื่อมีการเชื่อมต่อกับบัสไฟฟ้าไม่จำกัด

หลักการของการรักษาภาวะประสาน

พิจารณาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบประสานที่ส่งกำลังคงที่ Pa ที่มุมโหลด δ0 การรบกวนชั่วขณะที่ทำให้โรเตอร์เร่งความเร็ว (เช่น เพิ่ม δ โดย dδ) จะย้ายจุดทำงานไปยังเส้นโค้งกำลังคงที่ใหม่ ทำให้โหลดเพิ่มขึ้นเป็น Pa+δP เนื่อจากกำลังขาเข้าทางกลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง โหลดไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจะชะลอโรเตอร์ ทำให้คืนสู่ภาวะประสาน

ในทางกลับกัน หากการรบกวนทำให้โรเตอร์ชะลอลง (ลด δ) โหลดจะลดลงเป็นa Pa−δP กำลังขาเข้าที่คงที่จะเร่งโรเตอร์ ทำให้คืนสู่ภาวะประสาน

สัมประสิทธิ์กำลังประสาน: มาตรการของประสิทธิภาพในการแก้ไข

ประสิทธิภาพของกลไกการแก้ไขตนเองขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของการถ่ายโอนกำลังตามการเปลี่ยนแปลงของมุมโหลด ซึ่งได้รับการปริมาณโดยสัมประสิทธิ์กำลังประสาน ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากำลังปรับตัวอย่างไรเพื่อคืนสู่ภาวะสมดุลหลังจากการรบกวน

• คุณลักษณะสำคัญ:

• เชื่อมโยงกับการตอบสนองทางพลวัตของเครื่องต่อการเบี่ยงเบนของมุม

• กำหนดความทนทานของระบบต่อความไม่เสถียรชั่วขณะ

• ค่า Psyn ที่สูงกว่าหมายถึงการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งและคืนสู่ภาวะประสานได้เร็วขึ้น

หลักการนี้เน้นบทบาทพื้นฐานของกำลังประสานในการรักษาความเสถียรของระบบไฟฟ้า ทำให้เครื่องส่งกำลังแบบประสานสามารถตอบสนองต่อการรบกวนและรักษาการทำงานในภาวะคงที่ได้อย่างอิสระ

กำลังขาออกต่อเฟสของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโรเตอร์ทรงกระบอก สัมประสิทธิ์แรงบิดประสาน

ในเครื่องส่งกำลังแบบประสานจำนวนมาก Xs >> R ดังนั้นสำหรับเครื่องโรเตอร์ทรงกระบอก โดยละเว้นความอิ่มตัวและความต้านทานสเตเตอร์ สมการ (3) และ (5) จะกลายเป็น

หน่วยของสัมประสิทธิ์กำลังประสาน Psyn

สัมประสิทธิ์กำลังประสาน แสดงเป็นวัตต์ต่อเรเดียนไฟฟ้า

หาก P เป็นจำนวนคู่ขั้วของเครื่อง

สัมประสิทธิ์กำลังประสานต่อเรเดียนกลไกกำหนดโดยสมการดังนี้:

สัมประสิทธิ์กำลังประสานต่อองศากลไกกำหนดโดย:

สัมประสิทธิ์แรงบิดประสาน

สัมประสิทธิ์แรงบิดประสานถูกกำหนดให้เป็นแรงบิดที่เกิดขึ้นที่ความเร็วประสาน ซึ่งแรงบิดประสานเฉพาะหมายถึงแรงบิดที่ให้กำลังประสานที่ความเร็วนี้ แสดงโดย τ_sy สัมประสิทธิ์นี้แสดงโดยสมการ:

ที่,

• m คือจำนวนเฟสของเครื่อง

• ω_s = 2 π n_s

• n_s คือความเร็วประสานในหน่วยรอบต่อวินาที

ความสำคัญของสัมประสิทธิ์กำลังประสาน

สัมประสิทธิ์กำลังประสาน Psyn ระบุความแข็งแกร่งของการเชื่อมต่อแม่เหล็กระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ของเครื่องส่งกำลังแบบประสาน ค่า Psyn ที่สูงกว่าหมายถึงการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่ง แต่ความแข็งแกร่งที่มากเกินไปอาจทำให้เครื่องมีโอกาสเสี่ยงต่อแรงกระแทกทางกลจากการเปลี่ยนแปลงของโหลดหรือแหล่งจ่ายอย่างกะทันหัน ซึ่งอาจทำให้โรเตอร์หรือขดลวดเสียหายได้

สมการทั้งสอง (17) และ (18) ระบุว่า Psyn แปรผกผันกับความต้านทานประสาน เครื่องที่มีช่องอากาศขนาดใหญ่จะมีความต้านทานที่ต่ำกว่า ทำให้มีความแข็งแกร่งมากกว่าเครื่องที่มีช่องอากาศขนาดเล็ก เนื่องจาก Psyn แปรผันตรงกับ Ef เครื่องที่มีการตื่นเต้นมากกว่าจะมีความแข็งแกร่งมากกว่าเครื่องที่มีการตื่นเต้นน้อยกว่า

ความสามารถในการคืนสู่ภาวะปกติสูงสุดเมื่อ δ = 0 (คือ ไม่มีโหลด) ในขณะที่ลดลงเป็นศูนย์เมื่อ δ = ±90^∘ ที่จุดนี้ เครื่องจะอยู่ในภาวะสมดุลที่ไม่เสถียรและถึงขีดจำกัดของความเสถียรภาพคงที่ ดังนั้น การดำเนินงานของเครื่องที่ขีดจำกัดนี้ไม่สามารถทำได้เนื่องจากไม่มีความต้านทานต่อการรบกวนเล็ก ๆ น้อย ๆ ยกเว้นมีระบบการตื่นเต้นที่รวดเร็ว