Синхронизация (переменный ток) - Synchronization (alternating current)

В переменный ток электроэнергетическая система, синхронизация это процесс согласования скорости и частоты генератора или другого источника с работающей сетью. Генератор переменного тока не может подавать мощность в электрическую сеть, если он не работает в том же частота как сеть. Если два сегмента сети отключены, они не могут снова обмениваться энергией переменного тока, пока не будут возвращены в точную синхронизацию.

А постоянный ток Генератор постоянного тока может быть подключен к электросети, регулируя его напряжение на клеммах холостого хода в соответствии с напряжением сети, регулируя его скорость или возбуждение поля. Точные обороты двигателя не важны. Однако генератор переменного тока должен согласовывать как амплитуду, так и синхронизацию сетевого напряжения, что требует систематического управления скоростью и возбуждением для синхронизации. Эта дополнительная сложность была одним из аргументов против работы переменного тока во время война токов в 1880-х гг. В современных сетях синхронизация генераторов осуществляется автоматическими системами.

Условия

Перед тем, как начнется процесс синхронизации, необходимо выполнить пять условий. Источник (генератор или подсеть) должен иметь равные линейное напряжение, частота, последовательность фаз, угол фазы, и форма волны системе, с которой он синхронизируется.^[1].

Форма волны и последовательность фаз фиксируются конструкцией генератора и его подключениями к системе. Во время установки генератора выполняются тщательные проверки, чтобы убедиться, что клеммы генератора и вся управляющая проводка правильные, чтобы порядок фаз (последовательность фаз) соответствовал системе. Подключение генератора с неправильной последовательностью фаз приведет к короткому замыканию, поскольку напряжения в системе противоположны напряжениям на клеммах генератора.^[2]

Напряжение, частоту и фазовый угол необходимо контролировать каждый раз, когда генератор должен быть подключен к сети.^[1]

Электроагрегаты для подключения к электросети имеют свой контроль скорости падения что позволяет им распределять нагрузку пропорционально их рейтингу. Некоторые генераторные установки, особенно в изолированных системах, работают с изохронным управлением частотой, поддерживая постоянную частоту системы независимо от нагрузки.

Процесс

Последовательность событий аналогична для ручной или автоматической синхронизации. Генератор доводится до примерно синхронной скорости за счет подачи большей энергии на его вал - например, открывая клапаны на паровая турбина, открывая ворота на гидротурбина, или увеличивая топливный бак установка на дизель. В поле генератора подается напряжение, и напряжение на выводах генератора отслеживается и сравнивается с системой. Величина напряжения должна быть такой же, как напряжение в системе.

Если одна машина немного не совпадает по фазе, она будет синхронизироваться с другими, но, если разность фаз большая, возникнут большие перекрестные токи, которые могут вызвать колебания напряжения и, в крайних случаях, повредить машины.

Сверху вниз: синхроскоп, вольтметр, частотомер. Когда две системы синхронизированы, указатель на синхронизаторе неподвижен и указывает прямо вверх.

Синхронизирующие лампы

Раньше три лампочки были подключены между клеммами генератора и клеммами системы (или, в более общем смысле, к клеммам прибора трансформаторы подключен к генератору и системе). При изменении скорости генератора огни будут мигать на частота биений пропорционально разнице между частотой генератора и частотой системы. Когда напряжение на генераторе противоположно напряжению системы (впереди или сзади в фаза ) лампы будут яркими. Когда напряжение на генераторе совпадает с напряжением системы, индикаторы погаснут. В тот момент автоматический выключатель подключение генератора к системе может быть замкнуто, и тогда генератор будет оставаться в синхронизме с системой.^[3]

В альтернативном методе использовалась схема, аналогичная описанной выше, за исключением того, что соединения двух ламп были поменяны местами либо на клеммах генератора, либо на клеммах системы. В этой схеме, когда генератор синхронизирован с системой, одна лампа будет темной, но две с переставленными соединениями будут иметь одинаковую яркость. Синхронизация на «темных» лампах предпочтительнее «ярких», потому что на ней легче различить минимальную яркость. Однако перегорание лампы может привести к ложному срабатыванию успешной синхронизации.

Синхроскоп

Другой ручной метод синхронизации основан на наблюдении прибора, называемого «синхроскоп», который отображает относительные частоты системы и генератора. Стрелка синхроскопа покажет «быструю» или «медленную» скорость генератора по отношению к системе. Чтобы свести к минимуму переходной ток при включении автоматического выключателя генератора, обычно включается включение, когда стрелка медленно приближается к синфазной точке. Ошибка в несколько электрических градусов между системой и генератором приведет к мгновенному броску тока и резкому изменению скорости генератора.

Реле синхронизации

Синхронизация реле разрешить автоматическую синхронизацию машины с системой. Сегодня это цифровые микропроцессорные приборы, но раньше применялись электромеханические релейные системы. Реле синхронизации полезно для исключения времени реакции человека из процесса или когда человек недоступен, например, на электростанции с дистанционным управлением. Синхроскопы или лампы иногда устанавливаются в качестве дополнения к автоматическим реле, для возможного использования вручную или для наблюдения за генераторной установкой.

Иногда в качестве меры предосторожности против асинхронного подключения машины к системе устанавливается реле «проверки синхронизма», предотвращающее включение генератора. автоматический выключатель если только машина не находится в пределах нескольких электрических градусов синфазности с системой. Реле контроля синхронизма также применяются в местах, где могут быть подключены несколько источников питания, и где важно, чтобы источники сбоя в работе не были случайно подключены параллельно.

Синхронная работа

Пока генератор синхронизирован, частота системы будет меняться в зависимости от нагрузки и средних характеристик всех энергоблоков, подключенных к сети.^[1] Сильные изменения частоты системы могут вызвать рассинхронизацию генератора с системой. Защитные устройства на генераторе сработают и отключат его автоматически.

Синхронные скорости

Синхронные скорости синхронных двигателей и генераторов переменного тока зависят от количества полюсов машины и частоты источника питания.

Соотношение между частотой питания, ж, количество полюсов, п, и синхронная скорость (скорость вращения поля), п_s дан кем-то:

{displaystyle f = {frac {pn_ {s}} {120}}}

.

В следующей таблице частоты показаны в герц (Гц) и скорости вращения в оборотах в минуту (об / мин):

Кол-во полюсов	Скорость (об / мин) при 50 Гц	Скорость (об / мин) при 60 Гц
2	3,000	3,600
4	1,500	1,800
6	1,000	1,200
8	750	900
10	600	720
12	500	600
14	429	514
16	375	450
18	333	400
20	300	360
22	273	327
24	250	300
26	231	277
28	214	257
30	200	240

Смотрите также

Фазовая синхронизация

Источники

Электрический ежегодник 1937 года, опубликовано Emmott and Company Limited, Манчестер, Англия, стр. 53–57 и 72.

внешняя ссылка

Flash-анимация при синхронизации генератора.

[soft-1] а ^б ^c Мягкая синхронизация рассредоточенных генераторов с микросетями для приложений умных сетей

[2] Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американских электриков, одиннадцатое издание, Макгроу Хилл, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6 страницы с 7-45 по 7-49

[3] Дональд Г. Финк и Х. Уэйн Бити, Стандартное руководство для инженеров-электриков, одиннадцатое издание, Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, 1978, ISBN 0-07-020974-X стр. 3-64,3-65

[1]

[2]

[3]