المكثفات المتزامنة ليست جديدة ولكنها تستخدم عادة منذ الخمسينيات من القرن الماضي لتثبيت أنظمة الطاقة. المكثفات المتزامنة هي آلات كبيرة تدور بحرية كبيرة ويمكنها امتصاص أو توليد طاقة تفاعلية لتحقيق الاستقرار في نظام الطاقة وتقويته. تساعد هذه المكثفات عندما تكون هناك أي تغييرات داخل الحمل لأنها تعزز القصور الذاتي للشبكة. توفر الطاقة الحركية التي يتم تخزينها داخل مكثف متزامن القصور الذاتي الكامل لنظام الطاقة وهي مفيدة جدًا من وجهة نظر التحكم في التردد. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على مكثف متزامن - العمل وتطبيقاته.
ما هو المكثف المتزامن؟
مفرط في الإثارة محرك متزامن يُعرف الذي يعمل بدون حمل بأنه مكثف متزامن. هذا المكثف عبارة عن آلة متزامنة تعمل بالتيار المستمر وعمودها غير متصل بأي معدات قيادة. يُعرف هذا المكثف أيضًا باسم المعوض المتزامن أو المتزامن مكثف . يوفر هذا الجهاز استقرارًا محسنًا وتنظيمًا للجهد من خلال توليد أو امتصاص طاقة تفاعلية قابلة للتعديل باستمرار ، وقوة ماس كهربائى محسنة ، واستقرار للتردد من خلال توفير القصور الذاتي المتزامن.
الغرض الرئيسي من المكثف المتزامن هو استخدام قدرات التحكم في الطاقة التفاعلية والقصور الذاتي المتزامن للآلة. يشتمل نظام الطاقة على حل بديل جذاب للبنوك المكثفة بسبب القدرة على تنظيم كمية الطاقة التفاعلية باستمرار. هذه المكثفات مناسبة تمامًا للتحكم في الجهد على خطوط النقل الطويلة أو داخل الشبكات من خلال الانتشار العالي للأجهزة الإلكترونية للطاقة وفي الشبكات حيث يوجد خطر كبير من 'الانغلاق' من الشبكة الرئيسية.
تصميم مكثف متزامن
تم تصميم المكثف المتزامن بمكونات مختلفة مثل الجزء الثابت ، والدوار ، والمثير ، ولف مناديل آمور ، والإطار. يشتمل المحرك المتزامن على الجزء الثابت ثلاثي الطور الذي يماثل المحرك التعريفي. تبدأ الوحدة كملف المحرك التعريفي مع ملف amortisseur الذي يحتاج إلى الانزلاق لتوليد عزم دوران البدء.
بالنسبة للمحركات المتزامنة ، يتم توفير التيار المستمر للملف الميداني للدوار المسمى المثير. يتم ترتيبه على عمود المحرك المتزامن. يتم توفير الجزء المتحرك الذي يحتوي على عدد متساوٍ من الأقطاب مثل الجزء الثابت من خلال مصدر تيار مباشر. يخلق تيار الجزء المتحرك اتصالًا قطبيًا مغناطيسيًا بين الشمال والجنوب داخل أزواج قطب الجزء المتحرك عن طريق السماح للعضو الدوار 'بالقفل في خطوة' بواسطة تدفق الجزء الثابت الدوار. الإطار هو الجزء الخارجي من الماكينة ومصمم من الحديد الزهر.
كيف يعمل المكثف المتزامن؟
حيث أن عمل المكثف المتزامن مشابه لمبدأ المحرك المتزامن. مبدأ العمل لهذا المحرك هو EMF الحركي مما يعني أن الموصل يميل إلى الدوران بسبب تأثير المجال المغناطيسي. هنا ، هناك طريقتان يتم استخدامهما لتوفير مجال مغناطيسي مثل مصدر تيار متردد ثلاثي الطور ومصدر طاقة ثابت للتيار المستمر الجزء الثابت .
السبب الرئيسي لتوفير طريقتين للإثارة هو أنه يمكن أن يدور بسرعة متزامنة لأن المحرك يعمل ببساطة على المجال المغناطيسي المتشابك الناتج عن الجزء الثابت وكذلك لف مجال التيار المستمر.
قد يؤدي تغيير إثارة مجال التيار المستمر إلى أوضاع مختلفة. لذلك تمت مناقشة أوضاع المكثف المتزامن أدناه.
في البداية عن طريق زيادة إمداد التيار المستمر ، يقلل تيار المحرك ويظهر أن الجزء الثابت يستخدم تيارًا منخفضًا لتوليد التدفق ، وأيضًا يسحب المحرك المتزامن تيارًا أقل تفاعلًا ، لذلك يطلق عليه الوضع غير المثار.
علاوة على الزيادة في إثارة مجال التيار المستمر ، تأتي نقطة حيث يكون تيار المحرك منخفضًا ويعمل المحرك عند عامل طاقة الوحدة (PF). يتم استيفاء متطلبات جميع الإثارة الميدانية بواسطة مصدر التيار المستمر. لذلك يُعرف هذا الوضع باسم الوضع العادي المثير.
علاوة على ذلك ، قم بزيادة تيار المجال مع التيار المستمر ، ثم يزيد التدفق بشكل مفرط وتعويضه ، سيبدأ الجزء الثابت في توفير الطاقة التفاعلية بدلاً من امتصاصها. وبالتالي ، فإن المحرك المتزامن يرسم تيارًا رائدًا.
مكثف متزامن مقابل مكثف بنك
الفرق بين المكثف المتزامن Vs a مخزن تكثيف الكرهباء يتضمن ما يلي.
| مكثف متزامن |
مخزن تكثيف الكرهباء |
| إنه محرك متزامن يعمل بالتيار المستمر ، يستخدم لتحسين عامل الطاقة و عامل القوى التصحيح داخل خطوط الكهرباء ببساطة عن طريق توصيلها بخطوط النقل. | بنك المكثف عبارة عن مجموعة من المكثفات مرتبة في سلسلة (أو) مجموعات متوازية. تُستخدم بنوك المكثفات بشكل أساسي لتصحيح عامل الطاقة وتعويض الطاقة التفاعلية داخل محطات الطاقة الفرعية. |
| يُعرف أيضًا باسم المعوض المتزامن أو المكثف المتزامن. | يُعرف أيضًا باسم وحدة المكثف. |
| ليس مثل بنك مكثف ثابت ، يمكن ضبط كمية الطاقة التفاعلية من مكثف متزامن باستمرار. | قوة رد الفعل من ساكنة مخزن تكثيف الكرهباء يقلل عندما ينخفض جهد الشبكة ، بينما يزيد المكثف المتزامن من الطاقة التفاعلية عندما ينخفض الجهد. |
| المكثف المتزامن له عمر أطول مقارنة ببنك المكثف. | عمر البنك مكثف منخفض. |
| أنها تعطي أداء أفضل داخل نظام الجهد العالي مقارنة بنك المكثف. | أنها تعطي أداء أقل داخل نظام الجهد العالي. |
| إنه أغلى من بنك مكثف. | إنه اقتصادي. |
مخطط Phasor
ال مخطط طور مكثف متزامن هو مبين أدناه. عندما يكون المحرك المتزامن متحمسًا بشكل مفرط ، فإنه يأخذ تيار عامل الطاقة الرئيسي. إذا كان هذا المحرك في حالة عدم تحميل ، حيث تكون زاوية التحميل 'δ' صغيرة جدًا وأيضًا تكون متحمسًا للغاية مثل Eb> V ، فإن زاوية PF ستزيد تقريبًا إلى 90 درجة. لذلك ، يعمل هذا المحرك مع ما يقرب من '0' حالة PF الرائدة الموضحة في الرسم التخطيطي التالي.
ترتبط هذه الخاصية بمكثف نموذجي يستخدم تيار PF رائد. وبالتالي فإن المحرك المثير الذي يعمل في حالة عدم وجود حمل يُعرف باسم المكثف المتزامن. هذه هي الخاصية الرئيسية نظرًا لاستخدام المحرك كجهاز لتحسين الطاقة أو كمرحلة متقدمة.
المميزات والعيوب
ال مزايا المكثف المتزامن تشمل ما يلي.
- يمكن أن يعزز القصور الذاتي للنظام.
- يمكن زيادة سعة التحميل الزائد على المدى القصير.
- ركوب منخفض الجهد.
- رد سريع
- قوة إضافية للدائرة القصيرة.
- لا توجد توافقيات.
- يتم ضبط القوة التفاعلية بشكل مستمر.
- إنه لا يحتاج إلى صيانة.
- يمكن الحفاظ على قدر كبير من الأمن.
- لها عمر طويل.
- يمكن إزالة العيوب بسهولة.
- يمكن تغيير حجم التيار المسحوب عبر المحرك بسهولة عن طريق تغيير إثارة المجال بأي كمية. لذلك يساعد هذا في الوصول إلى التحكم في عامل الطاقة بخطوة أقل.
- الثبات الحراري لملفات المحرك مرتفع بالنسبة للتيارات ذات الدائرة القصيرة.
ال عيوب المكثف المتزامن تشمل ما يلي.
- إنه باهظ الثمن.
- يولد ضوضاء.
- هناك خسائر فادحة داخل المحرك.
- تشغل مساحة أكبر.
- يتطلب تبريد مستمر.
- يجب فحص تيار المجال باستمرار.
- لا يوجد لديه عزم دوران ذاتي لذلك ؛ يجب توفير المعدات المساعدة.
التطبيقات
تشمل استخدامات أو تطبيقات المكثفات المتزامنة ما يلي.
- تشمل التطبيقات النموذجية بشكل أساسي HVDC أو طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية ودعم الشبكة والتنظيم.
- يتم استخدامها في كل من مستويات جهد النقل والتوزيع لتعزيز الاستقرار والحفاظ على الفولتية في الحدود المفضلة في ظروف الحمل المتغيرة وحالات الطوارئ.
- تستخدم هذه المكثفات في أنظمة الطاقة الكهربائية للتحكم في الجهد لفترة طويلة خطوط نقل ، خاصة بالنسبة لخطوط النقل ذات التفاعل الاستقرائي العالي إلى حد ما مع نسبة المقاومة.
- يتم استخدامه في خطوط الطاقة لتحسين معامل القدرة (PF) وتصحيح PF ببساطة عن طريق توصيله بخطوط النقل.
- تستخدم هذه المكثفات في أنظمة الطاقة الهجينة.
- تتصرف هذه المكثفات كمكثف متغير أو محث متغير ، تستخدم داخل أنظمة نقل الطاقة للتحكم في جهد الخط.
لماذا يسمى المكثف المتزامن؟
عندما يكون المحرك المتزامن في حالة عدم تحميل مفرطًا ، فإنه يعمل مثل المكثف لأنه يبدأ في استخدام تيار رئيسي بدون حمل. وبالتالي ، يُعرف المحرك المتزامن الذي يتم تحريضه بشكل مفرط بدون حمل بأنه مكثف متزامن. إنه متصل ببساطة بالحمل بالتوازي لتحسين عامل القدرة.
أين يتم استخدام المكثف المتزامن؟
يتم استخدامه داخل أنظمة نقل الطاقة لتنظيم جهد الخط ، في HVDC ، والرياح / الطاقة الشمسية ، ودعم الشبكة ، والتنظيم ، وتصحيح عامل الطاقة ، و كان المعوض .
هل المحرك المتزامن مستحث ذاتيًا؟
لا يعد المحرك المتزامن محركًا ذاتي التشغيل بسبب القصور الذاتي لـ الدوار . لذلك ، لا يمكنه متابعة ثورة المجال المغناطيسي للجزء الثابت على الفور. عندما يصل الدوار إلى السرعة المتزامنة ، يكون الملف الميداني متحمسًا وسيسحب المحرك إلى التزامن.
ما هي مزايا تركيب مكثف متزامن في نظام كهربائي؟
المكثف المتزامن مفيد للغاية في كل من مستويات جهد النقل والتوزيع لتعزيز الاستقرار وكذلك للحفاظ على الفولتية في الحدود المرغوبة في ظروف الحمل المتغيرة وكذلك حالات الطوارئ.
لماذا الآلة المتزامنة هي مكثف متزامن؟
تعمل الآلة المتزامنة بدون حمل ستقود التيار. لذا فإن المحرك المتزامن الذي يعمل بدون حمل مفرط يُعرف باسم المكثف المتزامن.
وهكذا ، هذا هو نظرة عامة على مكثف متزامن والذي يستخدم بشكل أساسي في تصحيح معامل القدرة (PF) لتحسين PF من التأخر إلى الرائد. نظرًا لأن هذا المكثف يعمل مثل مكثف متغير أو محث متغير ، فإنه يتم استخدامه للتحكم في جهد الخط داخل أنظمة نقل الطاقة. إليك سؤال لك ، ما هو المحرك المتزامن؟
