Maßnahmen zur Vermeidung von Spannungszusammenbrüchen

3.2 Synchrongeneratoren
3.2.1 Elektrisches Modell der Synchronmaschine
Modellbildung der Netzkomponenten
Für die Synchronmaschine werden je nach Anwendung unterschiedliche elektrische Modelle
angewandt:
• klassisches Modell
• transientes Modell
• subtransientes Modell
Das klassische Modell (relativ einfach und ohne Differentialgleichungen) kommt bei
stationären Betrachtungen (z.B. Lastfluss) zur Anwendung.
Zur Analyse von Schaltvorgängen (Zeitbereich weniger als eine Sekunde) eignet sich das
subtransiente Modell. Für die Analyse von Spannungszusammenbrüchen (in einem
Zeitbereich 30 s bis zu mehreren Stunden) ist die Verwendung des transienten Modells
hinreichend, da die Zeitkonstanten des subtransienten Modells deutlich unter jenen des zu
untersuchenden Vorgangs liegen [2]. Dieses wird im Folgenden genauer beschrieben.
Für die Modellierung der Synchronmaschine wird ausgehend vom subtransienten
Ersatzschaltbild (Abbildung 3-4) eine Zerlegung in Längs- und Querkomponenten
vorgenommen (Park’sche Transformation, p-q-Transformation [1], [2], [3]). Aus diesen
Größen und den dazugehörigen Differentialgleichungen kann nun ein transientes Modell
(Abbildung 3-5) abgeleitet werden, wobei die subtransienten Größen vernachlässigt
werden [2].
Ud, Uq
Uf
Id, Iq
Ud =−R⋅ Id +ω⋅Lq ⋅ Iq
(8-3)
'
1
1+ s⋅Td q = ⋅ ' f −ω⋅ d ⋅ ⋅ ' q − ⋅ q
1+ s⋅ Td0 1+ s⋅Td0 U U L I R I
Ständerspannung in Längs- und
Querkomponenten
Erregerspannung
Ständerstrom in Längs- und
Querkomponenten
R Wirkwiderstand der Ständerwicklung
T ’ d0
T ’ d
Transiente Leerlaufzeitkonstante in
Längsrichtung
Transiente Kurzschlusszeitkonstante in
Längsrichtung
(8-4)
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