Синхронізація коефіцієнта потужності та моменту
Визначення синхронізуючої потужності
Синхронізуюча потужність, позначена як Psyn, визначається як зміна синхронної потужності P відносно змін кута навантаження δ. Її також називають жорсткістю з'єднання, фактором стабільності або фактором жорсткості, і вона кількісно оцінює природну здатність синхронного пристрою (генератора або двигуна) утримувати синхронізм при підключенні до нескінченних шин.
Принцип збереження синхронізму
Розглянемо синхронний генератор, який передає стабільну потужність Pa при куті навантаження δ0. Тимчасове завадження, що спричиняє прискорення ротора (наприклад, збільшення δ на dδ), переміщує точку роботи на нову криву постійної потужності, збільшуючи навантаження до Pa+δP. Оскільки механічна вхідна потужність залишається незмінною, додаткове електричне навантаження замедлює ротор, відновлюючи синхронізм.
Навпаки, якщо завадження сповільнює ротор (зменшує δ), навантаження зменшується доa Pa−δP. Постійна вхідна потужність тоді прискорює ротор, відновлюючи синхронізм.
Коефіцієнт синхронізуючої потужності: Міра ефективності корекції
Ефективність цього самонаводящогося механізму залежить від швидкості зміни передачі потужності відносно змін кута навантаження. Це кількісно виражається коефіцієнтом синхронізуючої потужності, який математично представляє, як потужність регулюється для відновлення рівноваги після завадження.
Цей принцип підкреслює фундаментальну роль синхронізуючої потужності у підтримці стабільності мережі, дозволяючи синхронним машинам автономно протидіяти завадженням та підтримувати стаціонарний режим роботи.
Потужність виходу на фазу циліндричного роторного генератора коефіцієнта синхронізуючого моменту
У багатьох синхронних машинах Xs >> R. Тому, для машини з циліндричним ротором, знехтувавши насиченням та опором статора, рівняння (3) та (5) стають
Одиниця коефіцієнта синхронізуючої потужності Psyn
Коефіцієнт синхронізуючої потужності виражається в ватах на електричний радіан.
Якщо P — загальна кількість пар полюсів машини.
Коефіцієнт синхронізуючої потужності на механічний радіан задається рівнянням, показаним нижче:
Коефіцієнт синхронізуючої потужності на механічний градус задається як:
Коефіцієнт синхронізуючого моменту
Коефіцієнт синхронізуючого моменту визначається як момент, що генерується на синхронній швидкості, де синхронізуючий момент конкретно відповідає моменту, що надає синхронізуючу потужність на цій швидкості. Позначений τsy, коефіцієнт виражається рівнянням:
Де,
m — кількість фаз машини
ωs = 2 π ns
ns — синхронна швидкість в обертах за секунду
Значення коефіцієнта синхронної потужності
Коефіцієнт синхронної потужності Psyn кількісно виражає жорсткість магнітного з'єднання між ротором та статором синхронної машини. Більші значення Psyn означають більш жорстке з'єднання, але надмірна жорсткість може підвергати машину механічним ударям від різких змін навантаження або живлення, що може пошкодити ротор або витків.
Вище наведені два рівняння (17) та (18) показують, що Psyn обернено пропорційний синхронному реактивному опору. Машина з більшими повітряними зазорами має відносно менший реактивний опір, що робить її жорсткішою, ніж машина з меншими повітряними зазорами. Оскільки Psyn прямо пропорційний Ef, перевбуджена машина демонструє більшу жорсткість, ніж недобуджена.
Здатність до відновлення максимально, коли δ = 0 (тобто, при відсутності навантаження), а зменшується до нуля, коли δ = ±90∘. У цій точці машина досягає нестабільного рівновагового стану та межі стаціонарної стабільності. Таким чином, робота машини на цій межі стабільності неможлива через нульову стійкість до малих заваджень, якщо не використовується спеціалізована швидкодіюча система збудження.
