AC 동기식 장치 동기화

AC 동기식 발전기는 전 세계 발전소에서 발전의 중추이며 전력망을 안정화하는 데 자주 사용됩니다. 동기 발전기의 위상 시퀀스, 전압 크기 및 주파수를 네트워크의 전력과 일치시키는 것이 필수적입니다. 발전기가 그리드와 위상이 맞지 않으면 발전기가 전력을 공급할 수 없습니다. 자동 싱크로나이저는 대형 발전소에서 사용되지만 여기서는 간단한 수동 동기화 방법을 보여줍니다. 이 비디오에서는 3상 동기 발전기를 소개하고 발전기를 전력망에 수동으로 동기화하기 위해 전압 및 주파수 출력을 조정하기 위한 프로토콜을 시연합니다.

AC 동기 기계는 내부 회전 코어, 회전자 및 외부 고정 링, 고정자로 구성됩니다. 회전자 자기장은 인가된 DC 전압에 의해 정지되어 유도됩니다. 고정자 자기장은 3상 교류를 사용하여 여기되며, 각 위상은 별도의 고정자 코일 세트에 연결됩니다. 이것은 공급 라인 전류의 진동에 해당하는 일정한 크기와 회전 주파수의 회전 자기장을 유도합니다. 고정자와 회전자 자기장이 결합되어 회전자가 고정자의 회전 자기장과 정확히 같은 속도로 회전합니다. AC 동기 기계의 특성에 대한 자세한 내용은 JOVE의 과학 교육 비디오인 AC Synchronous Machine Characterization을 참조하십시오. 동기 기계가 발전기로 작동될 때 원동기는 회전자에 토크를 가하여 회전자와 고정자 자기장 사이의 굴곡 차이를 초래합니다. 적용된 토크가 로터 동작에 반대되는 경우 기계는 시스템에서 무효 전력을 흡수하여 기계를 다시 동기화합니다. 적용된 토크가 대신 회전을 증가시켜 기계를 과도하게 자극하면 발전기가 시스템에 동력을 공급합니다. 3개의 램프 방법을 사용하여 발전기가 전력망과 동일한 전압 크기, 주파수 및 위상 순서로 전력을 공급하고 있는지 시각적으로 확인할 수 있습니다. 동기 발전기의 경우 주파수는 원동기 속도 변화를 통해 제어됩니다. 발전기와 시스템 전원의 위상이 다르면 램프가 깜박입니다. 전압이 일치하면 0 차동으로 인해 세 개의 램프가 동시에 꺼지고 켜집니다. 이제 동기식 발전기의 기본 원리에 대해 설명했으므로 AC 동기식 발전기와 전력망의 수동 동기화를 시연합니다.

DC 모터 또는 동력계를 원동기로 초기화하는 것으로 시작하십시오. 3상 분리, 동기 모터 및 DC 모터가 모두 꺼져 있는지 확인하십시오. Variac을 0%로 설정하고 3상 콘센트에 배선합니다. 그런 다음 그림과 같이 설정을 연결합니다. 그런 다음 동기 기계의 3상 스위치를 켭니다. 마지막으로 S1과 세 개의 램프가 병렬로 연결되어 있는지 확인합니다. 그리고 디지털 파워 미터 프로브의 극성에 유의하십시오. 그런 다음 시작 실행이 시작 위치에서 전환되는지 확인합니다. S1을 끈 상태에서 RF를 최대 저항으로 설정합니다. 3상 차단 스위치를 켠 다음 고전압 DC 전원 공급 장치를 켭니다. 그런 다음 전원 공급 장치의 VI 디스플레이 버튼을 눌러 전류의 작동 전압을 표시하고 전압을 15볼트로 조정합니다. 그런 다음 DC 공급 패널에서 START를 누릅니다. 동력계는 DC 공급에서 끌어오는 큰 과도 전류를 가져야 합니다. 그러나 과전류 제한 또는 OCT 표시등이 켜지면 과전류 제한을 늘리십시오. 이제 동기 기계가 천천히 회전하는 것을 관찰하십시오. 마지막으로 DC 공급 출력 전압을 약 160V로 높이고 스트로브 라이트 기술을 사용하여 샤프트 회전 속도를 측정합니다. 다음으로, 1,800RPM 회전 속도를 달성하기 위해 공급 전압을 조정합니다. 그런 다음 DC 전류와 전압을 기록합니다.

이제 그림과 같이 3 램프 방법을 사용하여 발전기를 완전히 조립된 장치와 동기화합니다. 동기 기계 측의 시작 실행 스위치를 실행하여 세 개의 램프가 켜져 있는지 확인합니다. 그런 다음 공급 전압의 RF를 반복적으로 조정하여 120V의 발전기 전압을 달성합니다. 디지털 파워 미터의 VG 주파수를 60Hz로 조정합니다. +/- 2% 이내의 값이 허용됩니다. 그런 다음 Variac 출력을 120볼트로 약간 높입니다. 이 단계에서 그리드와 발전기는 모두 60Hz의 주파수에서 120볼트를 제공합니다. 전압, 전류 및 전력 판독값을 + 또는 - 기호를 포함한 두 전력계에 기록합니다. 마지막으로 램프의 조명 패턴을 사용하여 동기화를 확인하거나 조정합니다. 3개의 램프 방식에서 원하는 AC 전압에 도달하면 램프가 동시에 켜지고 꺼집니다. 그리드의 A, B, C의 위상 시퀀스가 기계의 시퀀스 A, C, B와 만나면 램프의 전압이 동시에 세 위상 모두에서 0이 되지 않기 때문에 램프의 주기가 0이 되지 않습니다. 대신 3개의 램프가 순환하고 동기화되지 않고 깜박이면 발전기와 그리드는 램프 세트에서 서로 다른 위상 순서를 갖습니다. 염기서열을 식별합니다. 하나는 ABC로, 다른 하나는 ACB입니다. 그런 다음 순서를 조정하려면 먼저 Variac을 다시 0%로 돌리고 전원 공급 장치 패널에서 STOP을 누릅니다. DC 전압을 다시 15볼트로 줄인 후 마지막으로 발전기 측에서 위상 B와 C를 전환합니다. 세 개의 램프가 모두 동시에 밝아지고 어두워지면 발전기와 그리드가 동일한 위상 순서를 가지며 올바르게 동기화된 것입니다. 그렇지 않으면 위상 시퀀스 수정을 반복하십시오 모든 조명이 꺼지는 순간 스위치 S1을 켭니다. 이제 S1이 터미널에서 단락으로 작용하기 때문에 조명이 모두 꺼진 상태로 유지되어야 합니다. 발전기는 이후에 그리드와 동기화됩니다.

동기식 기계는 전력 안정화를 위해 산업 응용 분야에서 자주 사용됩니다. 기계의 역률은 기계가 특정 조건에서 무효 전력을 전달할 수 있는지 여부를 보여줍니다. 그리드를 안정화하기 위해 에너지를 저장하고 방출합니다. 이러한 방식으로 작동할 때 기계를 동기식 콘덴서라고 합니다. 재생 가능 에너지원으로 풍력을 사용할 때 풍력 터빈은 동기식 발전기의 원동기입니다. 발전기가 높은 부하에서 실속되는 것을 방지하기 위해 터빈 로터 블레이드 각도를 차등 제어하여 가변 풍속에서 회전 속도를 최적화합니다. 생성된 풍력 발전을 그리드로 전송하기 위해 풍력 터빈은 자동 동기화 인터페이스를 사용하여 유틸리티 라인에 전력을 안전하게 전송합니다.

방금 AC 동기식 기계 동기화에 대한 JOVE의 소개를 시청했습니다. 이제 3상 동기 발전기의 전압 및 주파수 출력을 조정하는 방법을 이해해야 합니다. 발전기를 전력망에 수동으로 동기화하고 계자 전류 및 속도 변화가 발전기 전력 출력에 미치는 영향을 측정합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!