Synchronizacja maszyn synchronicznych AC

Generatory synchroniczne prądu przemiennego są podstawą wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach na całym świecie i są często wykorzystywane do stabilizacji sieci energetycznej. Zasadnicze znaczenie ma dopasowanie sekwencji faz, wielkości napięcia i częstotliwości generatora synchronicznego do mocy w sieci. Jeśli generator jest przesunięty w fazie z siecią, generator nie może dostarczać energii. Podczas gdy automatyczne synchronizatory są stosowane w dużych elektrowniach, tutaj pokazano prostą metodę synchronizacji ręcznej. W tym filmie przedstawiono trójfazowe generatory synchroniczne i zademonstrowano protokoły regulacji wyjść napięciowych i częstotliwościowych w celu ręcznej synchronizacji generatora z siecią energetyczną.

Maszyny synchroniczne prądu przemiennego składają się z wewnętrznego rdzenia obrotowego, wirnika i zewnętrznego pierścienia stacjonarnego, stojana. Pole magnetyczne wirnika jest stacjonarne indukowane przez przyłożone napięcie stałe. Pole magnetyczne stojana jest wzbudzane za pomocą trójfazowego prądu przemiennego, przy czym każda faza jest podłączona do oddzielnego zestawu cewek stojana. Indukuje to wirujące pole magnetyczne o stałej wielkości i częstotliwości obrotowej odpowiadającej oscylacjom prądu w linii zasilającej. Pola magnetyczne stojana i wirnika są sprzężone, powodując, że wirnik obraca się dokładnie z taką samą prędkością, jak wirujące pole magnetyczne stojana. Aby uzyskać więcej informacji na temat charakterystyki maszyn synchronicznych prądu przemiennego, obejrzyj film edukacyjny JOVE pt. "Charakterystyka maszyn synchronicznych prądu przemiennego". Gdy maszyna synchroniczna jest eksploatowana jako generator mocy, główny napęd przykłada moment obrotowy do wirnika, co powoduje różnicę ugięć między polami magnetycznymi wirnika i stojana. Jeśli przyłożony moment obrotowy sprzeciwia się ruchowi wirnika, maszyna absorbuje moc bierną z systemu, aby przywrócić maszynę do synchronizacji. Jeśli zamiast tego przyłożony moment obrotowy zwiększa obroty, nadmiernie wzbudzając maszynę, generator dostarcza moc do systemu. Metoda trzech lamp może być stosowana w celu zapewnienia wizualnego potwierdzenia, że generator dostarcza energię o tej samej napięciu, wielkości, częstotliwości i kolejności faz co sieć energetyczna. W przypadku generatorów synchronicznych częstotliwość jest kontrolowana poprzez zmianę prędkości głównego napędu. Jeśli generator i zasilanie systemu są przesunięte w fazie, lamps migocze. Gdy napięcie jest zgodne, różnica zerowa powoduje, że wszystkie trzy lampy wyłączają się i włączają w tym samym czasie. Teraz, gdy podstawowe zasady działania generatorów synchronicznych zostały wyjaśnione, zademonstrowana zostanie ręczna synchronizacja generatora synchronicznego prądu przemiennego z siecią energetyczną.

Zacznij od zainicjowania silnika prądu stałego lub dynamometru jako głównego napędu. Sprawdź, czy rozłącznik trójfazowy, silnik synchroniczny i silnik prądu stałego są wyłączone. Gdy Variac jest ustawiony na 0%, podłącz go do gniazdka trójfazowego. Następnie podłącz konfigurację, jak pokazano. Następnie włącz przełącznik trójfazowy na maszynie synchronicznej. Na koniec upewnij się, że S1 i trzy lampy są połączone równolegle. I zwróć uwagę na polaryzację sond cyfrowego miernika mocy. Następnie sprawdź, czy rozruch przełącza się w pozycji startowej. Gdy S1 jest wyłączony, ustaw RF na maksymalną rezystancję. Włącz rozłącznik trójfazowy, a następnie włącz zasilanie prądem stałym wysokiego napięcia. Następnie naciśnij przycisk wyświetlacza VI na zasilaczu, aby wyświetlić napięcie robocze na prądzie i dostosować napięcie do 15 woltów. Następnie naciśnij START na panelu zasilania DC. Hamownia powinna mieć duży prąd przejściowy pobierany z zasilania prądem stałym. Jeśli jednak zaświeci się limit nadprądowy lub kontrolka OCT, zwiększ limit nadprądowy. Teraz obserwuj, jak maszyna synchroniczna obraca się powoli. Na koniec zwiększ napięcie wyjściowe zasilania prądem stałym do około 160 woltów i zmierz prędkość obrotową wału za pomocą techniki światła stroboskopowego. Następnie należy wyregulować napięcie zasilania, aby osiągnąć prędkość obrotową 1 800 obr./min. Następnie zapisz prąd i napięcie DC.

Teraz zsynchronizuj generator metodą trzech lamp z w pełni zmontowanym aparatem, jak pokazano. Przełącz przełącznik start-run po stronie maszyny synchronicznej, aby działał i sprawdź, czy trzy lampki są włączone. Następnie iteracyjnie dostosuj RF na napięciu zasilania, aby uzyskać napięcie generatora 120 woltów. Dostosuj częstotliwość VG na cyfrowym mierniku mocy na 60 Hz. Dopuszczalne są wartości w granicach +/- 2%. Następnie nieznacznie zwiększ moc wyjściową Variac do 120 woltów. Na tym etapie zarówno sieć, jak i generator dostarczają napięcie 120 V o częstotliwości 60 Hz. Rejestruj odczyty napięcia, prądu i mocy na obu miernikach mocy, w tym znaki + lub -. Na koniec użyj wzoru oświetlenia lamp, aby potwierdzić lub dostosować synchronizację. W metodzie trzech lamp, po osiągnięciu żądanego napięcia prądu przemiennego, lampy włączają się i wyłączają w tym samym czasie. Jeśli sekwencja faz A, B, C z sieci spotka się z sekwencją A, C, B z maszyny, cykl lamp jako napięcia na lampach nigdy nie sumują się do zera we wszystkich trzech fazach w tym samym czasie. Jeśli zamiast tego trzy lampy przełączają się cyklicznie i migoczą w sposób niezsynchronizowany, oznacza to, że generator i siatka mają różne sekwencje faz w całym zestawie lamp. Zidentyfikuj sekwencje. Jeden jako ABC, a drugi jako ACB. Następnie, aby dostosować sekwencję, najpierw przekręć Variac z powrotem na 0% i naciśnij STOP na panelu zasilania. Po zmniejszeniu napięcia DC z powrotem do 15 woltów, na koniec przełącz fazy B i C po stronie generatora. Jeśli wszystkie trzy lampy jednocześnie rozjaśniają się i przyciemniają, oznacza to, że generator i siatka mają tę samą sekwencję faz i są prawidłowo zsynchronizowane. W przeciwnym razie powtórz modyfikację kolejności faz W momencie, gdy wszystkie światła zgasną, włącz przełącznik S1. Teraz wszystkie kontrolki powinny pozostać wyłączone, ponieważ S1 działa teraz jak zwarcie na ich zaciskach. Generator jest następnie synchronizowany z siecią.

Maszyny synchroniczne są często używane w zastosowaniach przemysłowych do stabilizacji mocy. Współczynnik mocy maszyny pokazuje, czy maszyna może dostarczyć moc bierną w określonych warunkach. Magazynowanie i uwalnianie energii w celu stabilizacji sieci. Działając w ten sposób, maszyna nazywana jest skraplaczem synchronicznym. W przypadku wykorzystania wiatru jako odnawialnego źródła energii, turbina wiatrowa jest głównym motorem napędowym generatora synchronicznego. Aby zapobiec zatrzymaniu się generatora przy dużych obciążeniach, kąty łopat wirnika turbiny są kontrolowane różnicowo, aby zoptymalizować prędkość obrotową przy zmiennych prędkościach wiatru. Aby przesyłać wytworzoną energię wiatrową do sieci, turbiny wiatrowe wykorzystują interfejs automatycznego synchronizatora, aby bezpiecznie przesyłać energię do linii energetycznych.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JOVE do synchronizacji maszyn synchronicznych prądu przemiennego. Powinieneś teraz zrozumieć, jak dostosować napięcie i częstotliwość wyjść trójfazowych generatorów synchronicznych. Ręcznie zsynchronizuj generator z siecią energetyczną i zmierz wpływ zmian prądu pola i prędkości na moc wyjściową generatora. Dzięki za oglądanie!