Güç ve Tork Katsayısının Senkronizasyonu

Senkronizasyon Gücünün Tanımı

Senkronizasyon gücü, P_syn olarak gösterilir ve yük açısı δ’ya göre senkron güç P’deki değişimi ifade eder. Ayrıca “bağlantı sertliği”, “istikrar faktörü” veya “sertlik faktörü” olarak da adlandırılır. Bu, bir senkron makinenin (jeneratör veya motor) sonsuz şebekelere bağlı olduğunda senkronluğu koruma eğilimini nicelendirir.

Senkronizasyon Koruma Prensibi

Bir senkron jeneratörün, δ0 yük açısında sabit bir güç Pa ile çalıştığını düşünelim. Rotor hızlanmasına neden olan geçici bir pertürbasyon (örneğin, δ’nın dδ artması), işletim noktasını yeni bir sabit güç eğrisine taşır ve yükü Pa+δP seviyesine çıkarır. Mekanik giriş gücü değişmediği için, ek elektriksel yük rotoru yavaşlatarak senkronizasyonu geri getirir.

Tersine, bir pertürbasyon rotoru yavaşlatırsa (δ’yı azaltırsa), yük a Pa−δP seviyesine düşer. Sabit giriş gücü, rotoru hızlandırarak senkronizasyonu geri getirir.

Senkronizasyon Gücü Katsayısı: Düzeltme Etkinliğinin Ölçüsü

Bu kendiliğinden düzeltme mekanizmasının etkinliği, yük açısı değişimiyle güç aktarım değişim hızına bağlıdır. Bu, matematiksel olarak bir pertürbasyondan sonra dengeyi tekrar kurmak için güçün nasıl ayarlandığını temsil eden senkronizasyon gücü katsayısı ile nicelendirilir.

• Ana Özellikler:

• Makinelerin açısal sapmalara dinamik tepkileriyle iç içe bağlantılıdır.

• Sistemın geçici istikrarsızlığa karşı dayanıklılığını belirler.

• Daha yüksek Psyn değerleri, daha sert bağlantı ve daha hızlı senkronizasyon kurtarma anlamına gelir.

Bu prensip, senkronizasyon gücünün şebeke istikrarını korumada temel rolünü vurgular, senkron makinelerin kendiliğinden pertürbasyonlara karşı mücadele ederek durağan işlemi sürdürmesini sağlar.

Silindirik rotor jeneratörün senkronize tork katsayısına göre faz başına güç çıkışı

Birçok senkron makinelerde Xs >> R olduğu için, doygunluk ve stator direncini ihmal ederek silindirik rotor makineleri için denklemler (3) ve (5) şu şekilde olur:

Senkronizasyon Gücü Katsayısı Psyn Birimi

Senkronizasyon gücü katsayısı, watt per elektrik radian cinsinden ifade edilir.

P, makinenin toplam kutup çift sayısını ifade eder.

Aşağıdaki denklemle verilen mekanik radian başına senkronizasyon gücü katsayısı:

Mekanik derece başına senkronizasyon gücü katsayısı:

Senkronizasyon Tork Katsayısı

Senkronizasyon tork katsayısı, senkron hızda üretilen tork olarak tanımlanır. Senkronizasyon torku, bu hızda senkronizasyon gücü veren torku ifade eder. τ_sy ile gösterilen katsayı, aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Burada,

• m, makinenin faz sayısıdır

• ω_s = 2 π n_s

• n_s saniye başına devir cinsinden senkron hızıdır

Senkron Güç Katsayısının Önemi

Senkron güç katsayısı Psyn, senkron makinenin rotoru ve statörü arasındaki manyetik bağlantının sertliğini nicelendirir. Daha yüksek bir Psyn değeri, daha sert bir bağlantıyı ifade eder, ancak aşırı sertlik, anlık yük veya besleme varyasyonlarından kaynaklanan mekanik şoklara maruz kalabilir ve bu durum rotor veya sarımları hasar görebilir.

Yukarıdaki iki denklem (17) ve (18), Psyn’in senkron reaktansa ters orantılı olduğunu gösterir. Daha büyük hava boşluğuna sahip bir makine, daha küçük hava boşluğuna sahip bir makineden daha sert olur. Psyn doğrudan Ef ile orantılı olduğundan, aşırı heyecanlı bir makine, alt heyecanlı bir makineden daha sert olur.

Geri alma yeteneği, δ = 0 (yani, yük yokken) en üst düzeye çıkar, ancak δ = ±90^∘ olduğunda sıfıra düşer. Bu noktada, makine kararsız dengeye ulaşır ve durağan istikrar limitine erişir. Bu nedenle, özel hızlı etki sistemine sahip olmayan bir makinenin bu istikrar limitinde çalışması mümkün değildir, çünkü küçük pertürbasyonlara karşı dirençlidir.