מפצים סינכרוניים ברשתות חשמל

המפצה הסינכרוני הוא מנוע סינכרוני קל משקל המיועד לפעולת סרק.

הצרכנים העיקריים של אנרגיה חשמלית, בנוסף להספק פעיל, צורכים מהמחוללים של המערכת כוח תגובתי... מספר המשתמשים שדורשים זרמים תגובתיים מגנטים גדולים כדי ליצור ולשמור על שטף מגנטי כולל מנועים אסינכרוניים, שנאים, תנורי אינדוקציה ואחרים. כתוצאה מכך, רשתות הפצה מופעלות בדרך כלל עם זרם בפיגור.

ההספק התגובתי שנוצר על ידי הגנרטור מתקבל בעלות הנמוכה ביותר. עם זאת, העברת כוח תגובתי מגנרטורים קשורה להפסדים נוספים בשנאים וקווי תמסורת. לכן, כדי להשיג כוח תגובתי, זה הופך להיות יתרון כלכלית להשתמש במפצים סינכרוניים הממוקמים בתחנות המשנה הצמתים של המערכת או ישירות אצל הצרכנים.

מנועים סינכרוניים, הודות לעירור DC, הם יכולים לעבוד עם cos = 1 ואינם צורכים כוח תגובתי מהרשת, ובמהלך הפעולה, עם עירור יתר, הם נותנים כוח תגובתי לרשת. כתוצאה מכך משתפר מקדם ההספק של הרשת ומצטמצמים ירידת המתח וההפסדים בה, וכן מקדם ההספק של הגנרטורים הפועלים בתחנות כוח.

מפצים סינכרוניים נועדו לפצות את גורם ההספק של הרשת ולשמור על רמת המתח הרגילה של הרשת באזורים שבהם מרוכזים עומסי הצרכן.

מפצה סינכרוני הוא מכונה סינכרונית הפועלת במצב מנוע ללא עומס פיר עם זרם חילופין בשטח.

במצב עירור יתר, הזרם מוביל את מתח הרשת, כלומר, הוא קיבולי ביחס למתח זה, ובמצב עירור חסר הוא מפגר מאחור, אינדוקטיבי. במצב זה, המכונה הסינכרונית הופכת למפצה - מחולל זרם תגובתי.

מצב הפעולה הנרגש יתר על המידה של המפצה הסינכרוני הוא נורמלי כאשר הוא מספק כוח תגובתי לרשת.

מפצים סינכרוניים נטולי מנועי הנעה ומבחינת פעולתם הם בעצם מנועי סרק סינכרוניים.

בהקשר זה, מפרקי התפשטות, כגון אלה המשרתים את אותן מטרות בנקים קבליםהמותקנים בתחנות משנה של משתמשים נקראים גם מחוללי כוח תגובתיים... אולם, בתקופות של ירידה בעומסי המשתמש (למשל בלילה), יש צורך לעתים קרובות להשתמש במפצים סינכרוניים ובמצב של תת-עירור, כאשר הם צורכים זרם אינדוקטיבי ו כוח תגובתי מהרשת, שכן במקרים אלו מתח הרשת נוטה לעלות, וכדי לשמור על רמה תקינה, יש צורך להעמיס את הרשת בזרמים אינדוקטיביים, הגורמים לה לירידות מתח נוספות.

לשם כך, כל מפצה סינכרוני מצויד בווסת עירור או מתח אוטומטי, המווסת את גודל זרם העירור כך שהמתח במסופי המפצה יישאר קבוע.

על מנת לשפר את גורם ההספק ובהתאם להקטין את זווית ההיסט בין הזרם למתח מערך φw ל-φc, נדרש כוח תגובתי:

כאשר P הוא ההספק הפעיל הממוצע, kvar; φsv - הסטת פאזה התואמת לגורם ההספק הממוצע המשוקלל; φk - הסטת פאזה שתתקבל לאחר פיצוי; א - גורם השווה לכ-0.9 הוכנס לחישובים כדי לקחת בחשבון עלייה אפשרית במקדם ההספק ללא התקנת התקני פיצוי.

בנוסף ל פיצוי זרם תגובתי נדרשים עומסים תעשייתיים אינדוקטיביים, מפצי קו סינכרוני. בקווי הולכה ארוכים, בעומס נמוך, שוררת קיבולת הקו והם פועלים בזרם מוביל. כדי לפצות על זרם זה, המפצה הסינכרוני חייב לפעול עם זרם בפיגור, כלומר, עם עירור לא מספיק.

עם עומס משמעותי על קווי חשמל, כאשר השראות של צרכני החשמל שוררת, קו החשמל פועל עם זרם בפיגור. במקרה זה, המפצה הסינכרוני חייב לפעול עם זרם מוביל, כלומר מעורר יתר על המידה.

שינוי בעומס על קו החשמל גורם לשינוי בזרימות ההספק התגובתי בגודל ובפאזה ומוביל לתנודות משמעותיות במתח הקו. בהקשר זה, יש צורך להסדיר.

מפצים סינכרוניים מותקנים בדרך כלל בתחנות משנה אזוריות.

כדי לווסת את המתח בקצה או באמצע קווי החשמל המעבר, ניתן ליצור תחנות ביניים עם מפצים סינכרוניים, שחייבים לווסת או לשמור על המתח ללא שינוי.

הפעולה של מפצים סינכרוניים כאלה היא אוטומטית, מה שיוצר את האפשרות של בקרה אוטומטית חלקה של ההספק והמתח התגובתי שנוצרו.

כדי לבצע התנעה אסינכרונית, כל המפצים הסינכרוניים מסופקים עם סלילי התנעה בחלקי מוט או שהקטבים שלהם מסיביים. במקרה זה, נעשה שימוש בשיטה הישירה ובמידת הצורך בשיטת הפעלת הכור.

במקרים מסוימים, מפצים רבי עוצמה מופעלים גם באמצעות מנועי אינדוקציה של שלב התחלה המורכבים איתם על אותו פיר. עבור סנכרון עם הרשת, בדרך כלל משתמשים בשיטת הסנכרון העצמי.

מכיוון שמפצים סינכרוניים אינם מפתחים כוח אקטיבי, שאלת היציבות הסטטית של העבודה עבורם מאבדת מדחיפותה. בגלל זה, הם מיוצרים עם מרווח אוויר קטן יותר מאשר גנרטורים ומנועים. צמצום הפער מקל על סיפוף שטח ומוזיל את עלויות המכונה.

ההספק הנראה המדורג של המפצה הסינכרוני תואם לפעולתו עם עירור יתר, כלומר. ההספק המדורג של המפצה הסינכרוני הוא ההספק התגובתי שלו בזרם מוביל, אותו הוא יכול לשאת במשך זמן רב במצב פעולה.

ערכי הזרם וההספק הגבוהים ביותר של תת-עירור מתקבלים כאשר פועלים במצב תגובתי.

ברוב המקרים, מצב עירור חסר דורש פחות כוח ממצב עירור יתר, אך במקרים מסוימים נדרש יותר כוח. ניתן להשיג זאת על ידי הגדלת הפער, אך הדבר מוביל לעלייה בעלות המכונה, ולכן עלתה לאחרונה שאלת השימוש במצב זרם עירור שלילי. מכיוון שהמפצה הסינכרוני מבחינת הספק אקטיבי עמוס רק בהפסדים, הוא יכול, לדבריו, לעבוד ביציבות וללא מעט עירור שלילי.

במקרים מסוימים, בתקופות יבשות, עבור פעולה במצב מפצה, הם משמשים גם גנרטורים הידרואלקטרים.

מבחינה מבנית, המפצים אינם שונים מהותית מגנרטורים סינכרוניים. יש להם את אותה מערכת מגנט, מערכת עירור, קירור וכו'. כל המפצים הסינכרוניים בעוצמה בינונית מקוררים באוויר ועשויים עם מעורר ומעורר.

בשל העובדה כי מפצים סינכרוניים אינם מיועדים לבצע עבודה מכנית ואינם נושאים עומס פעיל על הפיר, יש להם מבנה קל מבחינה מכנית. המפצים מיוצרים כמכונות במהירות נמוכה יחסית (1000 - 600 סל"ד) עם פיר אופקי ורוטור מוט קמור.

גנרטור סרק עם עירור מתאים יכול לשמש כמפצה סינכרוני.בגנרטור מעורר יתר מופיע זרם שוויון שהוא אך ורק אינדוקטיבי ביחס למתח הגנרטור וקיבולי בלבד ביחס לרשת.

יש לזכור כי מכונה סינכרונית מעוררת יתר, בין אם פועלת כגנרטור או כמנוע, עשויה להיחשב ביחס לרשת כקיבול, ומכונה סינכרונית שאינה מעוררת כאינדוקציה.

כדי להעביר את הגנרטור המחובר לרשת למצב מפצה סינכרוני, זה מספיק כדי לסגור את הגישה של קיטור (או מים) לטורבינה. במצב זה, מחולל הטורבינה הנרגש יתר על המידה מתחיל לצרוך כמות קטנה של כוח פעיל מהרשת רק כדי לכסות את הפסדי הסיבוב (מכני וחשמלי) ומעביר את הכוח התגובתי לרשת.

במצב של מפצה סינכרוני, הגנרטור יכול לעבוד במשך זמן רב ותלוי רק בתנאי ההפעלה של הטורבינה.

במידת הצורך, מחולל הטורבינה יכול לשמש כמפצה סינכרוני גם כשהטורבינה מסתובבת (יחד עם הטורבינה) וגם איתה כבויה, כלומר. עם המצמד מפורק.

סיבוב טורבינת הקיטור בצד הגנרטור שנכנס למצב הנעה עלול לגרום להתחממות יתר של החלק הזנב של הטורבינה.