יציבות מצב יציב במערכות חשמל: הגדרה, גורמים ושיטות לשיפור
הגדרת יציבות מצב יציב
יציבות מצב יציב מוגדרת כיכולת של מערכת חשמל להחזיק את מצב ההפעלה הראשוני שלה לאחר הפרעה קטנה, או להתכנס למצב הדומה למצב הראשוני כשההפרעה מתמשכת. המושג הזה חשוב מאוד לתכנון ועיצוב מערכות חשמל, לפיתוח מכשירי בקרה אוטומטיים מיוחדים, להצגת רכיבי מערכת חדשים ולביצוע התאמות במצב ההפעלה.
הערכת גבול היציבות במצב יציב היא חיונית לנתח מערכות חשמל, כולל בדיקת הביצועים של המערכת בתנאים מוגדרים של מצב יציב, קביעת גבולות יציבות, הערכה איכותית של תהליכים זמניים והערכה של גורמים כגון סוג מערכת ההשראה ובקרותיה, מצבים של בקרה, פרמטרים של מערכות השראה ואוטומציה.
דרישות יציבות נקבעות על ידי גבול היציבות, איכות החשמל במצב יציב וביצועים זמניים. גבול היציבות במצב יציב מתייחס לזרם מקסימלי可以通过翻译得到以下希伯来语内容：
הגדרת יציבות מצב יציב יציבות מצב יציב מוגדרת כיכולת של מערכת חשמל להחזיק את מצב ההפעלה הראשוני שלה לאחר הפרעה קטנה, או להתכנס למצב הדומה למצב הראשוני כשההפרעה מתמשכת. המושג הזה חשוב מאוד לתכנון ועיצוב מערכות חשמל, לפיתוח מכשירי בקרה אוטומטיים מיוחדים, להצגת רכיבי מערכת חדשים ולביצוע התאמות במצב ההפעלה. הערכת גבול היציבות במצב יציב היא חיונית לנתח מערכות חשמל, כולל בדיקת הביצועים של המערכת בתנאים מוגדרים של מצב יציב, קביעת גבולות יציבות, הערכה איכותית של תהליכים זמניים והערכה של גורמים כגון סוג מערכת ההשראה ובקרותיה, מצבים של בקרה, פרמטרים של מערכות השראה ואוטומציה. דרישות יציבות נקבעות על ידי גבול היציבות, איכות החשמל במצב יציב וביצועים זמניים. גבול היציבות במצב יציב מתייחס לזרם מקסימלי שניתן לשמור בלי לגרום לאינסטביליות כאשר הזרם עולה בהדרגה. בניתוח מערכות חשמל, כל המכונות בתוך סagment יחיד מטופלות כמכונה גדולה אחת המחוברת בנקודה זו - גם אם הן לא מחוברות ישירות לאותו Bust ומחולקות על ידי ריאקטנסים גדולים. מערכות גדולות בדרך כלל מניחות מתח קבוע וממודלות כ-Bust אינסופי. שקלו מערכת המורכבת מגנרטור (G), קו העברה, ומנוע סינכרוני (M) שפועל כ עומס. הביטוי שמוצג להלן נותן את הכוח שנוצר על ידי הגנרטור G והמנוע הסינכרוני M. הביטוי שמוצג להלן נותן את הכוח המקסימלי שנוצר על ידי הגנרטור G והמנוע הסינכרוני M כאן, A, B ו-D מייצגים את הקבועים הכלליים של המכונה הדו-קצות. הביטוי הנ"ל מספק כוח בוואט, לחישוב לפי פאזה - בהנחה שהמתחים המשמשים הם מתחי פאזה בוולט. סיבות לאינסטביליות של המערכת שקלו מנוע סינכרוני מחובר לבוסט אינסופי, עובד במהירות קבועה. הכוח המוזרם אליו שווה לכוח המוצא שלו ועוד האבידות. אם מוסיפים טרף קטן נוסף לציר, כוח המוצא של המנוע עולה בעוד הכוח המוזרם נשאר ללא שינוי. זה יוצר מומנט בלוקה נטו, שגורם למהירות המנוע לרדת באופן זמני. כאשר המומנט הבלוקה מוריד את מהירות המנוע, הזווית בין המתח הפנימי של המנוע למתח המערכת עולה עד שהכוח המוזרם שווה לכוח המוצא ועוד האבידות. בתקופה הזמנית הזו, מאחר והכוח המוזרם לשנייה הוא פחות מהטרף המכני, הכוח הנוסף הנדרש נלקח מהאנרגיה המאוחסנת במערכת הסיבוב. המנוע מתנדנד סביב נקודת האיזון וייתכן בסופו של דבר שהוא ייעצר או יאבד סינכרוניזציה. המערכת מאבדת יציבות גם כאשר טרף גדול מוזנק או שהטרף מוזנק בצורה פתאומית למכונה. המשוואה להלן מתארת את הכוח המקסימלי שהמנוע יכול לייצר. טרף מקסימלי זה ניתן להשיג רק כאשר זווית הכוח (δ) שווה לזווית הטרף (β). הטרף יכול לעלות עד שמגיע לתנאי זה; מעבר לנקודה זו, כל עלייה נוספת בטרף תגרום למכונה לאבד סינכרוניזציה עקב כוח מוצא חסר. החסר בכוח יסופק מהאנרגיה המאוחסנת במערכת הסיבוב, מה שיגרום לירידה במהירות. ככל שהחסרון בכוח גדל, הזווית תרד בהדרגה עד שהמנוע ייעצר. לכל δ נתון, ההבדל בין הכוח שנוצר על ידי המנוע לבין הגנרטור שווה לאבידות הקו. אם ההתנגדות והאדמיטנס הצידי של הקו זניחים, הכוח המועבר בין האלטרנטור למנוע יכול להיות מתואר כך: כאשר, X – ריאקטנס הקו VG – מתח הגנרטור VM – מתח המנוע δ – זווית הטרף PM – כוח המנוע PG – כוח הגנרטור Pmax – כוח מקסימלי שיטות לשיפור גבול היציבות במצב יציב הכוח המועבר מקסימלי בין אלטרנטור למנוע הוא פרופורציונלי ישירות למכפלת המתחים הפנימיים שלהם (EMF) והופכי לריאקטנס הקו. גבול היציבות במצב יציב יכול להיגדל באמצעות שתי שיטות עיקריות: kondensatoren סדרתיים משמשים בעיקר בשורות מתח גבוה מאוד (EHV) כדי להגביר אתעילות העברת הכוח והם כלכלית יעילים עבור מרחקים העולים על 350 ק"מ.
