31.2 : Basitleştirilmiş Senkron Makine Modeli

Senkron Makine Modeli, güç sistemlerinin geçici kararlılığını analiz etmede ve sağlamada temel bir araçtır. Bu model, sabit uyarma varsayarak ve kayıpları ve doygunluğu göz ardı ederek dengeli üç fazlı pozitif dizi koşulları altında senkron bir makinenin temsilini basitleştirir. Model, özellikle geçici olaylar esnasında bir güç şebekesine bağlı senkron jeneratörlerin davranışını anlamak için çok önemli bir şeydir.

Bu modelde, her jeneratör iletim hatları, transformatörler, yükler ve diğer makineleri içeren bir sisteme bağlanır ve bunların hepsi bir sistem reaktansının arkasındaki sonsuz bir veri yoluyla temsil edilir. Sonsuz veri yolu kavramı, sistem kararlılığı analizleri için bir referans noktası görevi gören sabit bir voltaj büyüklüğü, faz ve frekans varsayar.

Şebekeye bağlı bir senkron jeneratör düşünüldüğünde, çıkış gücü makinenin güç açısının (δ) sinüzoidal bir fonksiyonudur. Bu ilişki şu şekilde ifade edilir:

Burada Vbus bara gerilimi, E' jeneratörün iç gerilimi ve Xeq ise reaktanstır. Geçici olaylar esnasında, iç gerilim E ve bara gerilimi V'nin sabit kaldığı varsayılarak güç hesaplamaları basitleştirilir.

Eşit Alan Kriteri, mekanik güçte ani bir değişiklikten sonra sistemin kararlılığını değerlendirmek için kullanılan grafiksel bir yöntemdir. Bir adım değişikliği meydana geldiğinde, senkron makinenin rotoru eylemsizlik nedeniyle hızlanır ve mekanik ve elektriksel kayıpların sönümleme etkileriyle sabitlenmeden önce son sabit durum konumunu aşar. Kriter, hızlanma gücünü temsil eden alanın (mekanik güç - elektriksel güç) sistemin kararlı bir çalışma noktasına dönmesi için yavaşlama gücünü temsil eden alana eşit olması gerektiğini belirtir.

Eşit Alan Kriteri, sonsuz bir veri yoluna bağlı tek bir makineyi veya birbirine bağlı iki makineyi analiz etmek için özellikle yararlıdır. Daha karmaşık çok makineli sistemler için, geçici kararlılık analizi, her makinenin doğrusal olmayan salınım denklemini sayısal entegrasyon teknikleri kullanarak çözmeyi gerektirir. Bu yaklaşım, birden fazla jeneratör arasındaki etkileşimleri hesaba katar ve her jeneratörün sürdürebileceği genel sistem kararlılığını ve maksimum güç açısını belirler.

Özetle, Eşit Alan Kriteri ve sayısal entegrasyon yöntemleriyle tamamlanan Senkron Makine Modeli, güç sistemlerinin geçici kararlılığını analiz etmek ve sağlamak için sağlam bir çerçeve sağlar. Bu kavramları anlamak, özellikle bozulmalar ve değişen çalışma koşulları karşısında şebeke kararlılığını korumak için önemlidir.