Синхронный конденсатор: дизайн, работа, векторная диаграмма и его приложения

Синхронные конденсаторы не новы, но обычно используются с 1950-х годов для стабилизации энергосистем. Синхронные конденсаторы — это большие машины, которые вращаются очень свободно и могут поглощать или генерировать реактивную мощность для стабилизации и усиления энергосистемы. Эти конденсаторы помогают при любых изменениях нагрузки, поскольку они увеличивают инерцию сети. Кинетическая энергия, хранящаяся в синхронном конденсаторе, обеспечивает всю инерцию энергосистемы и очень полезна с точки зрения управления частотой. В этой статье обсуждается обзор синхронный конденсатор – работа и ее приложения.

Что такое синхронный конденсатор?

Перевозбужденный синхронный двигатель который работает без нагрузки, называется синхронным конденсатором. Этот конденсатор представляет собой синхронную машину с возбуждением от постоянного тока, вал которой не соединен с каким-либо приводным оборудованием. Этот конденсатор также известен как синхронный компенсатор или синхронный конденсатор . Это устройство обеспечивает улучшенную стабильность и регулирование напряжения за счет генерации  или поглощения непрерывно регулируемой реактивной мощности, улучшенную устойчивость к короткому замыканию и стабильность частоты за счет обеспечения синхронной инерции.

Основная цель синхронного конденсатора - использовать возможности управления реактивной мощностью и синхронную инерцию машины. Энергосистема представляет собой привлекательную альтернативу конденсаторным батареям благодаря способности непрерывно регулировать количество реактивной мощности. Эти конденсаторы идеально подходят для управления напряжением на длинных линиях электропередачи или в сетях с высокой диффузией силовых электронных устройств, а также в сетях, где существует высокая опасность «отделения» от основной сети.

Синхронный конденсаторный дизайн

Синхронный конденсатор состоит из различных компонентов, таких как статор, ротор, возбудитель, амортизирующая обмотка и рама. Синхронный двигатель включает трехфазный статор, аналогичный асинхронному двигателю. Единица начинается как Индукционный двигатель с амортизирующей обмоткой, которая должна проскальзывать для создания пускового момента.

В синхронных двигателях постоянный ток подается на обмотку возбуждения ротора, называемую возбудителем. Он расположен на валу синхронного двигателя. Ротор с таким же количеством полюсов, как и статор, питается от источника постоянного тока. Ток ротора создает соединение магнитных полюсов север-юг в парах полюсов ротора, позволяя ротору «запираться в шаге» за счет вращающегося потока статора. Рама является внешней частью машины и изготовлена ​​из чугуна.

Как работает синхронный конденсатор?

Принцип работы синхронного конденсатора аналогичен принципу работы синхронного двигателя. Принцип работы этого двигателя - ЭДС движения, что означает, что проводник стремится вращаться из-за эффекта магнитного поля. Здесь используются два способа обеспечения магнитного поля, такие как трехфазный источник переменного тока и стабильный источник постоянного тока для статор .

Основная причина обеспечения двух способов возбуждения заключается в том, что он может вращаться с синхронной скоростью, потому что двигатель просто работает за счет блокировки магнитного поля, создаваемого статором, а также обмоткой возбуждения постоянного тока.

Изменение возбуждения постоянного поля может привести к различным режимам. Поэтому режимы работы синхронного конденсатора обсуждаются ниже.

Сначала при увеличении подачи постоянного тока ток якоря уменьшается, что показывает, что статор использует малый ток для создания потока, а также синхронный двигатель потребляет меньше реактивного тока, поэтому такой режим называется недовозбужденным.

При дальнейшем увеличении возбуждения постоянным полем наступает момент, когда ток якоря низкий, и двигатель работает с коэффициентом мощности, равным единице (PF). Все требования возбуждения поля удовлетворяются источником постоянного тока. Поэтому этот режим известен как режим нормального возбуждения.

Кроме того, увеличьте ток возбуждения с помощью источника постоянного тока, тогда поток чрезмерно увеличится, и, чтобы компенсировать его, статор начнет подавать реактивную мощность вместо ее поглощения. Таким образом, синхронный двигатель потребляет опережающий ток.

Синхронный конденсатор против батареи конденсаторов

Разница между синхронным конденсатором и конденсаторная батарея включает следующее.

Векторная диаграмма

векторная диаграмма синхронного конденсатора показано ниже. Всякий раз, когда синхронный двигатель обычно перевозбуждается, он потребляет опережающий ток коэффициента мощности. Если этот двигатель находится в состоянии холостого хода, когда угол нагрузки ‘δ’ чрезвычайно мал, а также он перенапряжен, например, Eb > V, тогда угол PF увеличится почти до 90 градусов. Таким образом, этот двигатель работает примерно с нулевым коэффициентом мощности, что показано на следующей векторной диаграмме.

Эта характеристика относится к типичному конденсатору, в котором используется опережающий ток коэффициента мощности. Таким образом, двигатель с перенапряжением, работающий без нагрузки, называется синхронным конденсатором. Это основное свойство, потому что двигатель используется в качестве устройства повышения мощности или фазоинвертора.

Преимущества и недостатки

преимущества синхронного конденсатора включая следующее.

• Это может увеличить инерцию системы.
• Кратковременная перегрузочная способность может быть увеличена.
• Проезд низкого напряжения.
• Быстрый ответ
• Дополнительная устойчивость к короткому замыканию.
• Гармоники отсутствуют.
• Реактивная мощность постоянно регулируется.
• Он не требует технического обслуживания.
• Можно поддерживать высокий уровень безопасности.
• Имеет высокий срок службы.
• Неисправности можно легко устранить.
• Величину тока, проходящего через двигатель, можно легко изменить, изменяя возбуждение поля на любую величину. Таким образом, это помогает в достижении бесступенчатого управления коэффициентом мощности.
• Термическая стойкость обмоток двигателя высока к току короткого замыкания.

недостатки синхронного конденсатора включая следующее.

• Это дорого.
• Он создает шум.
• В двигателе большие потери.
• Он занимает больше места.
• Требует постоянного охлаждения.
• Ток возбуждения необходимо постоянно проверять.
• У него нет крутящего момента самозапуска, поэтому; должно быть предусмотрено вспомогательное оборудование.

Приложения

Использование или применение синхронных конденсаторов включает следующее.

• Типичные приложения в основном включают HVDC, ветер  или  солнечную энергию, поддержку и регулирование сети.
• Они используются как на уровне напряжения передачи, так и на уровне распределения для повышения стабильности и поддержания напряжения в предпочтительных пределах при изменении условий нагрузки и непредвиденных ситуациях.
• Эти конденсаторы используются в системах электроснабжения для регулирования напряжения на длительных линии передачи , особенно для линий передачи с довольно высоким отношением индуктивного сопротивления к сопротивлению.
• Он используется в линиях электропередач для повышения коэффициента мощности (КМ) и коррекции КМ путем простого подключения к линиям передачи.
• Эти конденсаторы используются в гибридных энергетических системах.
• Эти конденсаторы ведут себя как переменный конденсатор или переменный индуктор , используемые в системах электропередачи для управления линейным напряжением.

Почему он называется синхронным конденсатором?

Когда синхронный двигатель на холостом ходу находится в состоянии перевозбуждения, он работает как конденсатор, потому что он начинает использовать опережающий ток на холостом ходу. Таким образом, синхронный двигатель, перевозбуждающийся без нагрузки, называется синхронным конденсатором. Он просто подключается к нагрузке параллельно для улучшения коэффициента мощности.

Где используется синхронный конденсатор?

Он используется в системах электропередачи для регулирования линейного напряжения, в системах высокого напряжения постоянного тока, ветровой/солнечной энергии, поддержки сети, регулирования, коррекции коэффициента мощности и компенсатор БАС .

Является ли синхронный двигатель самоиндукцией?

Синхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем из-за инерции ротор . Таким образом, он не может немедленно следовать за вращением магнитного поля статора. Когда ротор достигает синхронной скорости, обмотка возбуждения возбуждается, и двигатель синхронизируется.

Каковы преимущества установки синхронного конденсатора в электрической системе?

Синхронный конденсатор очень полезен как на уровне напряжения передачи, так и на уровне распределения для повышения стабильности, а также для поддержания напряжения в желаемых пределах при изменении условий нагрузки, а также в непредвиденных ситуациях.

Почему синхронная машина является синхронным конденсатором?

Синхронная машина, работающая без нагрузки, будет вести ток. Таким образом, синхронный двигатель, работающий без перевозбужденной нагрузки, известен как синхронный конденсатор.

Таким образом, это обзор синхронного конденсатора который используется в основном для коррекции коэффициента мощности (PF) для повышения коэффициента мощности от запаздывающего до опережающего. Поскольку этот конденсатор работает как переменный конденсатор или переменная катушка индуктивности, он используется для управления линейным напряжением в системах электропередачи. Вот вопрос к вам, что такое синхронный двигатель?