Đồng bộ hóa Hệ số Công suất và Mô men xoắn
Định nghĩa về Công suất Đồng bộ
Công suất đồng bộ, ký hiệu là Psyn, được định nghĩa là sự thay đổi của công suất đồng bộ P theo sự thay đổi của góc tải δ. Cũng được gọi là độ cứng của kết nối, hệ số ổn định, hoặc hệ số cứng, nó định lượng xu hướng tự nhiên của máy đồng bộ (máy phát hoặc động cơ) để duy trì đồng bộ khi kết nối với thanh bus vô hạn.
Nguyên tắc Duy trì Đồng bộ
Xem xét một máy phát đồng bộ truyền một công suất ổn định Pa tại một góc tải δ0. Một nhiễu loạn tạm thời gây ra sự tăng tốc của rotor (ví dụ, sự tăng δ bằng dδ) di chuyển điểm hoạt động đến một đường cong công suất hằng số mới, làm tăng tải lên Pa+δP. Do công suất đầu vào cơ khí không thay đổi, tải điện bổ sung làm giảm tốc độ rotor, khôi phục đồng bộ.
Ngược lại, nếu nhiễu loạn làm chậm rotor (giảm δ), tải giảm xuống a Pa−δP. Công suất đầu vào hằng số sau đó làm tăng tốc rotor, tái lập đồng bộ.
Hệ số Công suất Đồng bộ: Đo lường Hiệu quả Sửa chữa
Hiệu quả của cơ chế tự sửa chữa này phụ thuộc vào tốc độ thay đổi chuyển giao công suất theo sự thay đổi góc tải. Điều này được định lượng bằng hệ số công suất đồng bộ, đại diện cho cách công suất điều chỉnh để khôi phục cân bằng sau một nhiễu loạn.
Nguyên tắc này nhấn mạnh vai trò cơ bản của công suất đồng bộ trong việc duy trì sự ổn định của lưới, cho phép máy đồng bộ tự động đối phó với nhiễu loạn và duy trì hoạt động ổn định.
Công suất đầu ra mỗi pha của hệ số mô-men đồng bộ máy phát có rotor hình trụ
Trong nhiều máy đồng bộ Xs >> R. Do đó, đối với máy có rotor hình trụ, bỏ qua bão hòa và kháng stator phương trình (3) và (5) trở thành
Đơn vị của Hệ số Công suất Đồng bộ Psyn
Hệ số công suất đồng bộ được biểu thị bằng watt trên radian điện.
Nếu P là tổng số cặp cực của máy.
Hệ số công suất đồng bộ trên radian cơ khí được đưa ra bởi phương trình dưới đây:
Hệ số công suất đồng bộ trên độ cơ khí được đưa ra như sau:
Hệ số Mô-men Đồng bộ
Hệ số mô-men đồng bộ được định nghĩa là mô-men tạo ra ở tốc độ đồng bộ, nơi mô-men đồng bộ cụ thể tương ứng với mô-men tạo ra công suất đồng bộ ở tốc độ này. Ký hiệu là τsy, hệ số này được biểu diễn bằng phương trình:
Trong đó,
m là số pha của máy
ωs = 2 π ns
ns là tốc độ đồng bộ tính theo vòng quay mỗi giây
Ý nghĩa của Hệ số Công suất Đồng bộ
Hệ số công suất đồng bộ Psyn định lượng độ cứng của sự kết nối từ trường giữa rotor và stator của máy đồng bộ. Giá trị Psyn cao hơn biểu thị kết nối cứng hơn, nhưng độ cứng quá mức có thể khiến máy bị tác động bởi các cú sốc cơ khí từ sự thay đổi đột ngột của tải hoặc nguồn cung cấp — có thể làm hỏng rotor hoặc cuộn dây.
Hai phương trình (17) và (18) trên cho thấy Psyn tỷ lệ nghịch với điện kháng đồng bộ. Máy có khoảng cách không khí lớn hơn có điện kháng tương đối thấp hơn, làm cho nó cứng hơn so với máy có khoảng cách không khí nhỏ hơn. Do Psyn tỷ lệ thuận với Ef, máy quá kích thích có độ cứng lớn hơn so với máy dưới kích thích.
Khả năng khôi phục đạt tối đa khi δ = 0 (tức là không tải), trong khi nó giảm xuống không khi δ = ±90∘. Tại điểm này, máy đạt đến giới hạn ổn định trạng thái ổn định và không thể vận hành ở giới hạn ổn định này do không có khả năng chống chịu với các nhiễu loạn nhỏ — trừ khi được trang bị hệ thống kích thích nhanh đặc biệt.
