Stabilitatea starilor de echilibru (stabilitatea statica)
in ipoteza modelarii generatorului sincron
printr-o t.e.m. in spatele reactantei sincrone in cazul
neactionarii RAT si in cazul actionarii RAT
Scopul acestei etape este trasarea grafica a puterii electrice posibila a fi produsa de generatorul cu poli inecati pentru o anumita valoare a tensiunii de excitatie in functie de unghiul rotoric la functionarea in regim inductiv si in regim capacitiv.
Un sistem este stabil intr-o anumita stare de functionare, daca dupa o mica perturbatie oarecare, ajunge intr-o stare de functionare identica, sau apropiata celei dinaintea pertubatiei.
Stabilitatea regimului permanent (a starilor de echilibru) pentru sistemul nereglat
Conditiile de legare in paralel ale unui generator la sistemul energetic (conditiile de sincronizare ale generatorului cu sistemul) sunt:
turatia generatorului sa fie egala cu turatia sincrona;
tensiunea la bornele generatorului sa fie egala cu tensiunea sistemului;
succesiunea fazelor tensiunilor generatorului sa fie aceeasi cu succesiunea fazelor tensiunilor sistemului.
Dupa realizarea acestor conditii si inchiderea intreruptorului de legare la sistem a generatorului, se realizeaza o stare de regim permanent, un punct de echilibru caracterizat prin δ=0, puterea mecanica Pm transferata in Pel este zero si aceasta corespunde punctului de origine. Se presupune ca puterea mecanica creste incet, deci cresc turatia si unghiul rotoric si deci in mod corespunzator creste Pel astfel incat un punct nou de echilibru se realizeaza, punct in care Pel= Pm.
Sistemul este static stabil daca o crestere/descrestere corespunzatoare in putere mecanica cauzeaza o crestere/descrestere corespunzatoare in puterea electrica. Daca reactia sistemului se opune la aceasta, adica o crestere(descrestere) in Pm este insotita de o crestere (descrestere) a Pel, atunci nici un punct de echilibru nu poate fi atins.
Pentru o anumita valoare a Pm marcata ca "veche" sunt doua puncte de functionare 1 si 2. Daca Pm este crescuta cu o noua valoare (a) aceasta duce la un serplus de Pm in punctul 1. Acest surplus reprezinta a putere acceleratoare, va accelera rotorul astfel incat creste unghiul δ si deci Pel. Miscarea rezultata a punctului de functionare este reprezentata prin sageata catre noua stare de echilibru din punctul 5. O situatie opusa apare in punctul 2 de functionare, aici puterea acceleratoare egala cu segmentul 2-4 va accelera mai departe rotorul, va creste unghiul δ, dar aceasta crestere a unghiului δ duce la scaderea puterii electrice. Miscarea rezultatnta a punctului de functionare este aratata prin sageata. Un raspuns similar este obtinut daca se reduce Pm (b). Pentru punctele de echilibru de pe partea stanga a caracteristicii putere-unghi, miscarea rotorica este de la punctul 1 catre noul punct de echilibru 5. Pe de alta parte cand se pleaca de pe punctul de echilibru 2 pe portiunea descendenta a caracteristicii de putere, nu este posibil sa se ajunga in punctul de echilibru 6 si micsorarea rotorica continua pina in puntul de echilibru 5. Puterea mecanica posibila a fi transmisa de la generator spre sistem se noteaza cu PEq.cr.
Din cele prezentate rezulta ca generatorul, cu excitatia constanta, ce debiteaza in sistemul de putere infinita, este stabil in regim permanent numai pe portiunea ascendenta a caracteristicii de putere, adica pe portiunea pe care panta caracteristicii este pozitiva:
unde - puterea sincronizanta in regim permanent
- puterea maxima posibila a fi transmisa
Pentru o anumita valoare a excitatiei, puterea electrica posibila a fi debitata de generator reprezinta o sinusoida:
Generatorul, cu excitatia constanta, ce debiteaza in sistemul de putere infinita, este stabil in regim permanent numai pe portiunea ascendenta a caracteristicii de putere (pe portiunea pozitiva):
Valoarea PEq max se mai numeste limita stabilitatii RP si poate fi folosita pentru calculul marginii stabilitatii de RP (sau rezerva stabilitatii statice).
-Pentru regim inductiv
-Pentru regim capacitiv
Concluzie: Sistemul este stabil cand punctul de functionare se afla pe partea ascendenta a caracteristicii de putere, respectiv instabil cand se afla pe partea descendenta a caracteristicii de putere.
Atat timp cat punctului de functionare ii corespunde un coeficient al puterii sincronizante pozitiv, ne aflam intr-un sistem stabil de functionare. Cand coeficientul este negativ, punctului de functionare ii corespunde un sistem instabil.
Stabiliatea RP pentru sistemul reglat
In aceasta parte se introduce actiunea RAT, iar influenta RAT se face in 2 stadii: a)In primul stadiu va fi dedusa ecuatia modificata a puterii electrice, datorita RAT; b)In stadiul al doilea se va arata posibilitatea de functionare dincolo de punctul critic.
Se considera un generator cu poli inecati, adica xd=xq si r=0. Se doreste obtinerea expresiei puterii electrice debitata de generator, atunci cand actioneaza RAT.
