Synchronizace (střídavý proud) - Synchronization (alternating current)

V střídavý proud systém elektrické energie, synchronizace je proces přiřazování rychlosti a frekvence generátoru nebo jiného zdroje k běžící síti. Generátor střídavého proudu nemůže dodávat energii do elektrické sítě, pokud nefunguje současně frekvence jako síť. Pokud jsou dva segmenty sítě odpojeny, nemohou znovu vyměňovat střídavé napájení, dokud nejsou přivedeny zpět do přesné synchronizace.

A stejnosměrný proud Generátor (DC) lze připojit k energetické síti úpravou napětí na svorce otevřeného obvodu tak, aby odpovídalo napětí v síti, a to buď úpravou jeho rychlosti, nebo budicího pole. Přesné otáčky motoru nejsou rozhodující. Generátor střídavého proudu však musí odpovídat amplitudě i načasování síťového napětí, což vyžaduje pro synchronizaci systematické řízení rychlosti i buzení. Tato mimořádná složitost byla jedním z argumentů proti střídavému provozu během válka proudů v 80. letech 19. století. V moderních sítích se synchronizace generátorů provádí automatickými systémy.

Podmínky

Existuje pět podmínek, které musí být splněny, než proběhne proces synchronizace. Zdroj (generátor nebo podsíť) musí mít stejnou hodnotu síťové napětí, frekvence, sled fází, fázový úhel, a křivka systému, do kterého je synchronizován.^[1].

Průběh vlny a sled fází jsou dány konstrukcí generátoru a jeho připojením k systému. Během instalace generátoru se provádějí pečlivé kontroly, aby se zajistilo, že svorky generátoru a veškerá řídicí zapojení jsou správná, aby pořadí fází (sled fází) odpovídalo systému. Připojení generátoru s nesprávnou fázovou sekvencí bude mít za následek zkrat, protože napětí systému jsou opačná k napětím svorek generátoru.^[2]

Napětí, frekvence a fázový úhel musí být kontrolovány pokaždé, když má být generátor připojen k síti.^[1]

Generování jednotek pro připojení k elektrické síti má vlastní podstatu ovládání rychlosti klesání což jim umožňuje sdílet zátěž úměrně jejich hodnocení. Některé generátorové jednotky, zejména v izolovaných systémech, pracují s řízením izochronní frekvence a udržují konstantní frekvenci systému nezávisle na zátěži.

Proces

Pořadí událostí je podobné pro manuální nebo automatickou synchronizaci. Generátor se uvede na přibližnou synchronní rychlost dodáním více energie do jeho hřídele - například otevřením ventilů na a parní turbína, otevírání bran na a hydraulická turbína nebo zvýšení stojan na palivo nastavení na a dieselový motor. Pole generátoru je napájeno a napětí na svorkách generátoru je sledováno a porovnáváno se systémem. Velikost napětí musí být stejná jako napětí systému.

Pokud je jeden stroj mírně mimo fázi, bude táhnout krok s ostatními, ale pokud je fázový rozdíl velký, dojde k silným křížovým proudům, které mohou způsobit kolísání napětí a v extrémních případech poškození strojů.

Od shora dolů: synchroskop, voltmetr, měřič frekvence. Když jsou tyto dva systémy synchronizovány, je ukazatel na synchrosope stacionární a směřuje přímo nahoru.

Synchronizační lampy

Dříve tři žárovky byly připojeny mezi svorky generátoru a svorky systému (nebo obecněji ke svorkám přístroje transformátory připojeno k generátoru a systému). Jak se mění rychlost generátoru, světla blikají na frekvence úderů úměrný rozdílu mezi frekvencí generátoru a frekvencí systému. Když je napětí na generátoru opačné než napětí systému (buď vpřed nebo vzadu v fáze ), lampy budou jasné. Když napětí na generátoru odpovídá napětí v systému, světla budou tmavá. V tu chvíli jistič připojení generátoru k systému může být uzavřeno a generátor pak zůstane synchronně se systémem.^[3]

Alternativní technika používala podobné schéma jako výše, kromě toho, že spojení dvou lamp byla zaměněna buď na svorkách generátoru, nebo na svorkách systému. V tomto schématu, když byl generátor synchronizovaný se systémem, by jedna lampa byla tmavá, ale dvě se zaměněnými spoji by měla stejný jas. Synchronizace na „tmavých“ lampách byla upřednostňována před „jasnými“ lampami, protože bylo snazší rozeznat minimální jas. Vyhoření lampy by však mohlo dát falešně pozitivní výsledek pro úspěšnou synchronizaci.

Synchroskop

Další manuální metoda synchronizace se spoléhá na pozorování přístroje zvaného „synchroskop“, který zobrazuje relativní frekvence systému a generátoru. Ukazatel synchroskopu bude indikovat „rychlou“ nebo „pomalou“ rychlost generátoru vzhledem k systému. Aby se minimalizoval přechodový proud, když je jistič generátoru sepnutý, je obvyklou praxí iniciovat sepnutí, když se jehla pomalu blíží k bodu fáze. Chyba několika elektrických stupňů mezi systémem a generátorem bude mít za následek okamžitý náběh a náhlou změnu rychlosti generátoru.

Synchronizační relé

Synchronizace relé povolit bezobslužnou synchronizaci stroje se systémem. Dnes se jedná o digitální mikroprocesorové přístroje, ale v minulosti se používaly elektromechanické reléové systémy. Synchronizační relé je užitečné k odebrání lidské reakční doby z procesu nebo v případě, že člověk není k dispozici, například v dálkově ovládaném výrobním závodě. Synchroskopy nebo lampy se někdy instalují jako doplněk k automatickým relé, pro možné ruční použití nebo pro monitorování generující jednotky.

Někdy se jako preventivní opatření proti krokovému připojení stroje k systému instaluje relé „synchro check“, které brání zavření generátoru jistič ledaže je stroj v několika elektrických stupních od okamžiku, kdy je ve fázi se systémem. Synchronní kontrolní relé se také používají v místech, kde může být připojeno několik zdrojů napájení a kde je důležité, aby zdroje mimo krok nebyly náhodně paralelovány.

Synchronní provoz

Zatímco je generátor synchronizován, frekvence systému se bude měnit v závislosti na zatížení a průměrných charakteristik všech generujících jednotek připojených k síti.^[1] Velké změny frekvence systému mohou způsobit, že generátor vypadne synchronně se systémem. Ochranná zařízení na generátoru budou automaticky odpojena.

Synchronní rychlosti

Synchronní rychlosti synchronních motorů a alternátorů závisí na počtu pólů na stroji a frekvenci napájení.

Vztah mezi napájecí frekvencí, F, počet pólů, stra synchronní rychlost (rychlost rotujícího pole), n_s darováno:

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

V následující tabulce jsou frekvence zobrazeny v hertz (Hz) a otáčky v otáčkách za minutu (ot / min):

Viz také

• Fázová synchronizace

Reference

Zdroje

• Elektrická ročenka 1937, publikováno společností Emmott and Company Limited, Manchester, Anglie, s. 53–57 a 72

externí odkazy

• Flash animace na synchronizaci alternátoru.