Alternatif elektrik akımının frekansının arttırılması. Yüksek frekanslı akımlar. rezonans dönüştürücü Elektrik akımı güvenli midir? Tesla'nın yüksek frekanslı akımlar hakkındaki dersi. akım gücü nedir

Tristör frekans konvertörlerine dayalı frekans regülasyonu hepsi shi

pe, dünya filosunun gemilerinde, özellikle özel olanlarda kullanılır - konteyner

vagonlar, ağır yük taşımak için kullanılan gemiler vb.

Bu tür bir düzenleme, bir dizi düzenleme ile en sorunsuz ve en ekonomik olanıdır.

12:1'e kadar ve üzeri.

Şebeke akımının frekansının değiştirilmesi iki önemli asenkron parametreyi etkiler.

ayak motoru:

1. açısal hız ω = 2πf (1 - s) / p;

2. motorun kritik (maksimum) momenti M = s.

Yukarıdaki ilişkilerden aşağıdaki gibi, artan akım frekansı ile açısal

hız, frekansla doğru orantılı olarak artar ve kritik an azalır

frekansın karesiyle ters orantılıdır, bu da devrilmeye neden olabilir

endüksiyon motoru (aşağıya bakın).

Pirinç. 245. Şebeke akımının frekansını değiştirirken asenkron motorun mekanik özellikleri: f = 25 Hz frekansında yapay (IMH);

f = 50 Hz frekansında doğal (EMH)

Güç kaynağının frekansını değiştirerek hız kontrolünü göz önünde bulundurun.

f = 25 Hz değerleri f = 50 Hz değerine (Şek. 245).

Motorun "C" noktasında yapay bir mekanik karakteristikte çalışmasına izin verin

f = 25 Hz frekansında sopa. Bu özellik kritik ana karşılık gelir.

M ve ideal rölanti açısal hızı ω.

Akım frekansında 2 kat ani bir artışla, yani. f = 50 Hz'e kadar,

kritik an 4 kat (M = 0.25 M) azalacak ve idealin açısal hızı

rölanti, ω değerine kadar 2 kat artacaktır.

Bu durumda motor sabit devirde "C" noktasından "D" noktasına hareket edecektir.

Bu nokta, fren statik M'den daha düşük bir elektromanyetik momente karşılık gelir. Bu nedenle motor, karakteristik özelliğin "DE" bölümü boyunca ve noktada frenlenecektir.

"E" duracak.

Reaktif bir statik momentle (pompalar, fanlar, vb.), "E" noktasındaki geçici durum sona erecektir, yani. rotor "E" noktasında durduktan sonra motor

akıntı altında durmak mümkün değil.

Aktif bir statik moment ile (yük vinçleri ve kreynler, ırgat),

"E" noktasındaki çalışma süreci sona ermeyecek, motor, rotorun "E" noktasında kısa bir süre durmasının ardından geri dönüyor ve asılı bir yük (veya gemi çapası) tarafından oluşturulan statik moment M'nin etkisi altında, ters yönde hızlanacak -

Aktüatör, fren iniş moduna girecek ve burada elektromanyetik

Motor kaldırmayı amaçlamaktadır, ancak aslında yük (çapa) indirilmektedir.

Bu durumda iniş hızı sürekli artacaktır çünkü. hızlandırdıkça

sürücü, motorun frenleme elektromanyetik torkunun değeri sürekli olarak azaltılır

yalpalamalar (M< М ). Если привод своевременно не остановить, произойдет авария.

Bu nedenle, kaldırma ve demirleme mekanizmalarının elektrikli tahrikleri için

hız ayarlanırken hem akımın frekansı hem de besleme şebekesinin voltajı eşit olarak eşit olarak değiştirilir.

Pirinç. 246. Besleme şebekesinin akım ve gerilim frekansında eşzamanlı değişiklik olan bir asenkron motorun mekanik özellikleri: f = 50 Hz frekansında doğal; f = 10, 20, 30 ve 40 Hz frekanslarında yapay

Daha sonra M \u003d c \u003d const motorunun kritik anı (bkz. Şekil 246), bu nedenle

3.2.1 Akımın frekansında bir artış, güçlü tüketicilerin, güç ara bağlantı düğümlerinin bağlantısının kesilmesi, ara bağlantıların kesilmesi ve bir güç santralinin ayrı bir güç ara bağlantı düğümüne güç sağlamak için tahsis edilmesi nedeniyle üretilen güç fazlası olduğunda meydana gelir.

3.2.2 Frekansın artmasıyla, türbin ve jeneratör rotorlarının tahrip olması, santralin yardımcı ekipmanında hasar meydana gelmesi sonucunda asenkron çalışma meydana gelebilir. Turbojeneratörlerin artan frekansta çalışma süresi sınırlıdır. Frekansta ani (birkaç saniye içinde) 50,1 Hz'e kadar artış olması durumunda, dispeçer ile birlikte frekans artışının nedeni belirlenir ve frekans 50,2 Hz'den fazla ise NSS, güç birliği dispeçrinin izniyle, elektrik sistemindeki frekansların düşürülmesi amacıyla termik santralin üretim kapasitesinin değiştirilmesi için gerekli tedbirleri alır. Aynı zamanda santralden uzanan hatlar boyunca akışlar kontrol edilmektedir.

3.2.3 Frekans 50,4 Hz'in üzerine çıktığında, santrallerin ve HES'lerin frekansı düşürme açısından kontrol kabiliyetleri fiilen tükendiğinde (NGS'nin acil durum boşaltması başlar), santral işletme personeli kapatarak frekansı düşürmek için önlemler alır. dağıtım görevlisi ile kararlaştırıldığı şekilde gerekli sayıda güç ünitesinin indirilmesi veya boşaltılması. Bu durumda s.s. kaydedilirken bloklar kapatılır. veya bloklar mümkün olan en düşük yük ile ağda kalır. Üretilen güçteki azalma, türbin güç kontrol sistemi üzerindeki uzaktan etki (otomatik regülatörlerin etkisine ek olarak) ve kazanların buhar çıkışının azaltılması, kabul edilebilir parametreler ve kararlı bir çalışma modu korunurken gerçekleştirilir. kazanlar ve santralden uzanan hatlar boyunca akışların kontrol edilmesi.

3.2.4 Enerji santrallerinin vardiya başkanları, güç havuzu görevlisinin (yalnızca kontrol odasının operasyonel personeli) talimatı olmadan frekansı 51,5 Hz'e (işletmenin talimatlarında aksi belirtilmedikçe) yükseltilerek, personelin bağımsız eylemleri için tahsis edilmiştir. NSS'nin yönü), kabul edilebilir parametreleri ve kazanların kararlı çalışma modunu korurken, ünitelerin veya güç ünitelerinin bir kısmını kapatarak üretilen gücü acilen azaltın.

Personel tarafından bağımsız olarak kapatılabilen ekipmanların listesi ve kapatma sırası kuruluş talimatlarında verilmiştir. Bu, beslenme s.s.'yi sürdürme koşullarını dikkate alır. jeneratörlerin ve enerji üretiminin müteakip senkronizasyonu için çevrim dışı kazanları ve türbinleri rölantide tutmak.

3.2.5 Santral personeli, bağımsız olarak gerçekleştirilen ekipmanın acil durum kapatmalarını derhal elektrik havuzunun memuruna bildirmelidir.

3.2.6 Özel durumlarda, bireysel güç sistemlerinde (güç sistemi düğümleri) frekansı artırırken, herhangi bir belirli sistemlerarası veya sistem içi iletişim, santralin işletme personeli, rezervler ve izin verilen aşırı yükler dahilinde, güç türbinlerini ve kazanların buhar kapasitesini arttırır veya aşırı durumlarda önceki yüklerini korur. Bu durumda, gerekirse, rejim gerekliliklerinin uygulanmasına müdahale eden otomatik cihazlar devre dışı bırakılır.

Operasyonel personelin bu eylemlerinin gerekçeleri şunlar olabilir:

Üst operasyonel personelden emir alınması;

Özel bir komut alarmının çalışması;

Tam da bu tür eylemleri gerektiren bir rejimin (şirketin talimatları tarafından sağlanıyorsa) oluşumunun güvenilir tespiti (araçlar ve sinyallerle).

3.2.7 ARS arızalandığında salınımların meydana gelmesiyle frekansta (51 Hz veya daha fazla) keskin bir artış olması durumunda, TPP personelinin yeniden senkronizasyon olasılığı ile turbojeneratörleri şebekeden ayırmasına izin verilir. Bu durumda, turbo jeneratörler s.n.'de çalışmalıdır. nominal hızı korurken. Personel, kazanların ve turbojeneratörlerin parametrelerini dikkatlice izlemeli, rejim ihlallerini önlemeli ve bunların ağa dahil edilmeye ve yüklemeye hazır olmalarını sağlamalıdır.

Eşzamansız Modlar

3.3.1 Bir elektrik şebekesinde eşzamansız mod, sistemler arası geçiş bağlantılarının aşırı yüklenmesi nedeniyle statik veya dinamik kararlılığın ihlali sonucu oluşabilir (büyük üretim kapasitesinin acil olarak kapatılması, güç tüketiminde keskin bir artış, acil durum otomatik cihazlarının arızalanması), kısa devre sırasında anahtarların veya korumaların arızalanması, bağlantıların senkron olmayan açılması (örneğin, senkron olmayan otomatik tekrar kapama). Bu durumda, münferit santrallerin güç havuzuna göre veya güç havuzunun münferit bölümleri arasındaki senkronizasyonu bozulur ve bir asenkron çalışma meydana gelir.

Yukarıda sıralanan asenkron modlara ek olarak bazen başka sebeplerden dolayı güç havuzunda uyartımla çalışan ayrı bir jeneratörün asenkron çalışması, uyartımı kaybettiğinde ise jeneratörün asenkron çalışması gerçekleşir.

3.3.2 Bireysel enerji santrallerinin güç havuzuyla ilgili olarak veya güç havuzunun ayrı bölümleri arasında asenkron çalışmasının bir işareti, okların sallanmasıyla belirlenen, enerji santrallerinde ve iletişim hattı üzerinde akım ve güçte kararlı derin periyodik dalgalanmalardır. ampermetreler, jeneratör devrelerinde wattmetreler, trafolar, elektrik hatları. Karakteristik, aralarındaki elektrik bağlantısının korunmasına rağmen senkronizasyondan çıkmış güç sistemlerinin parçaları arasında bir frekans farkının ortaya çıkmasıdır. Akım ve güçteki dalgalanmalarla eş zamanlı olarak voltaj dalgalanmaları gözlenir. En büyük voltaj dalgalanmaları genellikle salınımın merkezine yakın noktalarda meydana gelir. Dönüş merkezinin en muhtemel noktası, senkronizasyon dışı santralleri veya güç sisteminin parçalarını birbirine bağlayan transit iletim hatlarının ortasıdır. Salınımların merkezinden uzaklaştıkça gerilim dalgalanmaları göze çarpmayacak değerlere iner. Ancak sistemin konfigürasyonuna ve endüktif reaktansların oranına bağlı olarak salınım merkezi santral baraları üzerinde de olabilir. Salınım merkezinin yakınında bulunan santrallerin otobüslerinde, s.n. dahil olmak üzere izin verilen acil durum değerlerinin altına düşerek periyodik derin voltaj dalgalanmaları meydana gelir. sorumlu mekanizmaların olası kapatılması ile s.n. ve bireysel birimler. Bu santrallerin jeneratörleri, güç kesintisi ile senkronizasyon ihlali ile karakterize edilir. Senkronizasyonun ihlali ve yetersiz bir alanda frekansın AFC işleminin değerine göre derin bir şekilde düşmesi durumunda, otomatik senkronizasyon ve asenkron modun sonlandırılması mümkündür.

3.3.3 Asenkron çalışmanın sona ermesi, sistem acil durum otomatiklerinin, enerji birliğinin sevk personelinin ve santralin işletme personelinin eylemleriyle sağlanır. Sistemler arası transit iletişim hatlarının kararlılığı ihlal edilirse, ortaya çıkan asenkron mod normalde ALAR tarafından ortadan kaldırılmalıdır. Herhangi bir nedenle ALAR başarısız olursa ve eşzamansız mod devam ederse, dağıtıcı, ALAR kurulum sahalarındaki ayrı geçişlere, eşzamansız çalışan güç sistemlerine veya düğümlere bir komut verir.

Bir asenkron çalışmanın karakteristik belirtileri ortaya çıktığında, enerji santrallerinin işletme personeli, modun asenkron çalışmasının otomatik olarak ortadan kaldırılması işe yaramadıysa veya yoksa, sırayı beklemeden normal frekansı geri yüklemek için derhal önlemler alır. güç havuzu yöneticisi. Bu, yeniden eşitlemeyi teşvik edebilir.

Güç ara bağlantısının gerilimde derin bir düşüşün olduğu kısımlarında, frekans ölçerler, özellikle titreşim ölçerler kararsız veya yanlış okumalar verebilir. Bu durumlarda, personele türbin takometrelerinin okumaları rehberlik eder.

3.3.4 Normal frekansa ulaşıldığında asenkron çalışma durmuyorsa, kaza anında frekansı artan santralin personeli, sadece dispeçer emriyle daha fazla azaltma yapar.

3.3.5 Frekansın arttığı santrallerde frekansın düşürülmesi, salınım durana veya frekans düşene kadar yükün düşürülmesi yönünde, ancak 48,5 Hz'den düşük olmamak üzere, türbin kontrol mekanizmasına hem uzaktan hem de manuel olarak sürekli etki edilerek gerçekleştirilir; güç sınırlayıcı tarafından yükün azaltılmasına da izin verilir (yalnızca yeniden senkronizasyon sırasında).

3.3.6 Güç ara bağlantısının azaldığı kısımlardaki frekans artışı, rezervi olan santrallerde yükün, salınımlar durana kadar kuruluşun talimatlarına göre izin verilen maksimum türbin yükleme hızı ile artırılmasıyla gerçekleştirilir veya normal frekansa (veya takometre okumalarına göre normal devir sayısına) ulaşılır.

3.3.7 Asenkron bir kursla, santralin işletme personeli, kuruluşun talimatlarında sağlanmışsa voltajı izin verilen maksimum seviyeye yükseltir.

3.3.8 Operasyon personelinin doğru eylemlerinin bir göstergesi, salınım sıklığındaki azalmadır.

Güç havuzundaki frekanslar eşitlendikçe salınım periyodu artmakta ve 1,0 - 0,5 Hz mertebesinde bir frekans farkı ile senkronizasyon dışına çıkan santraller senkronizasyona çekilmektedir.

3.3.9 Asenkron çalışmanın sona ermesinden sonra, elektrik santralinin normal yükü geri yüklenir (gerçek devre dikkate alınarak).

3.3.10 Akımlarda, güçte ve gerilimde dalgalanmalar meydana geldiğinde, santral personeli senkron salınımları asenkron salınımlardan ayırt edebilir. İletişim hatları üzerindeki senkron salınımlarda, güç, kural olarak, işaretini değiştirmez ve dönem boyunca ortalama değerini korur, bu nedenle, senkron salınımlarda, güç sisteminin karşılık gelen kısımlarında sabit bir frekans farkı yoktur. Jeneratörlerdeki akım ve gerilimlerin senkron salınımları, genellikle normal (salınımların ortaya çıkmasından önce) değere yakın bir ortalama değer civarında meydana gelir. Çoğu zaman doğada soluyorlar. Jeneratörlerin senkron salınımlarının sonlanmasını hızlandırmak için aktif güç açısından yükleri boşaltılır ve geçiş bağlantılarına aşırı yüklenmeden reaktif güç artırılır. Ara bağlantılardan geçen senkron dalgalanmalarla, sistemin alıcı kısmının elektrik santrallerindeki voltaj artar (yedek kullanımı veya tüketicilerin bağlantısının kesilmesi nedeniyle akışın azalması).

3.3.11 Bir arıza veya personel hatası nedeniyle uyarma kaybı durumunda bir jeneratörün asenkron çalışması kendine has özelliklere sahiptir. Uyarma kaybı durumunda jeneratör çalışır durumda bırakılabilir ve dirençli bir yük taşıyabilir. Bu durumda jeneratörün çalışır durumda bırakılması veya uyartım kaybına karşı koruma ile kapatılması, jeneratörün şebekedeki yerel koşulları ve hızlı boşaltma olasılığı ile belirlenir.

Her elektrik santrali, izin verilen aktif gücü ve uyarma olmadan çalışma süresini gösteren, uyarılma olmadan çalışmaya izin veren jeneratörlerin bir listesini hazırlar.

Jeneratörlerde uyarım kaybının dış belirtileri şunlardır:

Jeneratör tarafından, değeri güç sistemindeki gerilime ve jeneratörün aktif gücüne bağlı olan büyük bir reaktif gücün şebekeden tüketimi;

Santralin baralarında voltajın düşürülmesi;

Aktif gücün ve salınımının kısmen sıfırlanması;

Gelişmiş kayma ile rotor ivmesi ve dönüşü. Bu durumda rotor akımı kaybolur veya rotorda kayma frekansına sahip bir alternatif akım belirir.

Uyarma kaybolduğunda jeneratörün kapanmaması durumunda, santral personeli, uyarmayı eski haline getirmek veya yedek bir ikaz cihazına aktarmak için önlemler alırken eş zamanlı olarak aşağıdaki önlemleri alır:

Jeneratörün aktif gücünü %40'a kadar azaltır (uyarma kaybına karşı koruma, ECHSR'nin bir parçası olarak bir ataşman veya bir ataşman ve yüksek hızlı türbin kontrol mekanizması kullanılarak çalışırken otomatik boşaltmanın kullanılması tavsiye edilir);

Çalışan diğer jeneratörlerin reaktif gücünü artırarak gerilim artışı sağlar;

yemek yerken jeneratör-trafo üniteden dokunarak, AVR cihazı kullanarak gücü bir yedek transformatöre aktararak veya s.n.

Kuruluşun talimatlarında belirtilen süre içinde uyartımı geri yüklemek mümkün değilse, jeneratörün yükü boşaltılır ve şebekeden bağlantısı kesilir.

3.3.12 Bir jeneratör uyarma ile senkronizasyondan çıktığında, NSS, otomatik kapatma yoksa, AHS'nin eşzamanlı olarak kapatılmasıyla onu ağdan hemen ayırır. Jeneratörün senkronize olmaması, çalıştıran personelin yanlış hareketlerinden (örneğin, jeneratör bir yedek elektrikli makine uyarıcısı ile çalışırken rotor akımında keskin bir düşüş) veya AVR'nin ve sonuç olarak onun hasar görmesinden kaynaklanabilir. kısa devre ve diğer modlar sırasında yanlış çalışma.

Jeneratörün senkronizasyondan çıkışına akım, voltaj, aktif ve reaktif güç değerlerinde (salınımlarında) bir değişiklik eşlik eder. Değişen manyetik alanın düzensiz hızlanması nedeniyle, senkronizasyon dışı jeneratör bir uğultu yayar. Ağdaki elektrik akımının frekansı pratik olarak değişmeden kalır.

Santral işletme personeli, senkronizasyon dışına çıkan jeneratörü kapattıktan sonra, bunu dispeçre bildirir, santralin çalışma şeklini düzenler, senkronizasyon ihlalinin nedenini tespit eder ve ortadan kaldırır. Ekipman iyi durumdaysa (jeneratör ve diğer güç elemanlarında hasar yoksa) ve otomasyon cihazları, turbojeneratör senkronize edilir, şebekeye bağlanır ve yük kaldırılır.

Santralin tüm jeneratörlerinde akım, güç ve gerilimde dalgalanmalar ve frekansta keskin bir değişiklik (artma, azalma) olması durumunda, işletme personeli paragrafların gerekliliklerine göre hareket eder. 3.3.2 -3.3.9.

Güç sisteminin ayrılması

3.4.1 Enerji havuzunun parçalara bölünmesi ve her bir parçadaki voltajın kaybolması aşağıdakilerden dolayı meydana gelebilir:

Frekans ve voltajda derin düşüş;

Aşırı yük nedeniyle transit elektrik hatlarının kapatılması;

Korumaların yanlış çalışması veya operasyonel personelin yanlış eylemleri;

Anahtarların arızalanması;

Asenkron çalışma ve bölme korumalarının eylemi.

3.4.2 Enerji havuzu bölündüğünde, bazı kısımlarında bir açık ve diğerlerinde - aşırı aktif ve reaktif güç ve sonuç olarak frekans ve voltajda bir artış veya azalma olur.

3.4.3 Yukarıdaki modların olması durumunda enerji santrallerinin işletme personeli:

Santralde meydana gelen kesintiler, frekans ve voltajdaki sapmalar ve transit elektrik hatlarında aşırı yüklerin varlığı hakkında güç birliğinin dağıtım görevlisini bilgilendirir;

Sistemin bölünmüş kısımlarında bulunan santrallerin baralarında gerilim ve frekansın eski haline getirilmesi için paragraflardaki talimatlara uygun tedbirler alır. 3.3.5, 3.3.6. Gücü yetersiz olan ayrık sistemde frekans artırımı mümkün değilse, frekans artırımı (tüm önlemler alındıktan sonra) sevkıyatçı ile mutabık kalınarak tüketicilerin bağlantısı kesilerek gerçekleştirilir;

Statik stabilitenin ihlali tehdidi durumunda, geçiş elektrik hatlarındaki aşırı yükleri kaldırır;

S.n. mekanizmalarının güvenilir çalışmasını sağlar. frekans, belirli bir enerji santrali için belirlenen sınırlara düştüğünde, senkron olmayan güce tahsis edilene kadar;

Güç havuzundan voltaj geldiğinde (veya kaybolduktan sonra ortaya çıktığında) kaza sırasında ayrılan jeneratörleri senkronize eder.

Bara voltajının yokluğunda, bağlantısı kesilen jeneratörler (s.n. seçim devresine dahil değildir), hızlı bir geri dönüş ve bir yük seti ile ağa yeniden bağlanmak için rölantide veya hazır durumda tutulur.

Dağıtıcının talebi üzerine ayrı ayrı jeneratörler veya santralin tamamı güç havuzu kısmından ayrılır, güç havuzunun eksik olan kısmı ile senkronize edilir.

3.4.4 Elektrik şebekesinin dengeli bir alanında veya bir s.n. Dahil etme, kendi kendine senkronizasyon kullanılarak gerçekleştirilebilir, eğer böyle bir dahil etme yöntemine izin verilirse ve eğer s.n. bu jeneratörler seçim devresi tarafından çalıştırılır. Düşük voltaj ve frekans değerleri, kendi kendine senkronizasyon yöntemini kullanmayı reddetmenin nedeni değildir.

Gerilimin tamamen kaybolduğu santrallerin işletme personeli, gerilim ortaya çıktığında, s.n. ve jeneratörler ve bunların ağa dahil edilmesi.

3.4.5 Santralin ekipmanının dönüşü, önceden geliştirilmiş bir şemaya göre, jeneratörlerden, tahsis edilmiş s.n ile çalışan enerji santrallerinden gelen güçle gerçekleştirilir. Jeneratörleri çevirdikten sonra, voltajın sağlandığı yedek kaynağın jeneratörleri ile senkronize edilirler.

Gerilim düşümü

3.5.1 Jeneratör tahrik sistemlerinin otomatik regülatörleri, jeneratörün reaktif gücü nominale (Q nom) değiştiğinde - Kontrol noktalarında gerilim düştüğünde, santrallerin baralarındaki gerilimin %3-5'lik bir düşüşle korunmasını sağlar. ARV jeneratörleri, istasyon baralarındaki voltajı değişmeden tutmak amacıyla, reaktif güç çıkışını arttırırlar. Dispeçer yönünde, Q'nun çıktısı, ACD ayarını etkileyerek, sevk planına göre istasyon personeli tarafından değiştirilebilir. Ancak, belirli bir kontrol noktasında veya sistemin güç tesislerinde gerilim belirli bir değerin altına düşerse, jeneratörlerin aşırı yük kapasiteleri kullanılarak bu gerilim korunacaktır. Aynı zamanda, belirli bir süre sonra, jeneratörün aşırı yük özelliklerine uygun olarak otomasyon, rotor akımını nominal değere düşürecek ve bu da daha derin bir voltaj düşüşüne ve güç sisteminin olası bir arızasına yol açabilecektir. Sınırlamanın başarısız olması durumunda, otomasyon aşırı yük korumalı jeneratörü kapatacaktır. Bu süre zarfında, dağıtım görevlisi ile voltaj düşüşünün nedenlerini açıklığa kavuşturduktan sonra, dağıtım görevlisi, güç sistemindeki voltajı artırmak için önlemler alır (SC'nin yükünü artırmak, statik kapasitörlerin pillerini açmak, şönt reaktörleri kapatmak, yük altında kademe değiştirici ile donatılmış transformatörlerin dönüşüm oranlarının değiştirilmesi, hatlardaki güç akışlarının azaltılması). Reaktif güç rezervlerinin kullanımının yetersiz kalması durumunda, turbojeneratörlerin aktif güç açısından boşaltılması ile gerilimi azaltılmış güç sistemlerinde reaktif güç yükünde artış sağlanabilir. Eksik bir sistemde, iletişim hattı boyunca izin verilen taşmalardaki olası artışlar nedeniyle bu önerilmez. Ancak gerilim düşümü s.n için gereğinden düşük olursa. enerji santralleri, daha sonra bazı tüketicilerin bağlantısının kesilmesiyle birlikte aktif güç boşaltma gerekli hale gelecektir.

Günümüzde mevcut frekansı artırmanın (veya azaltmanın) en popüler yöntemi, bir frekans dönüştürücünün kullanılmasıdır. Frekans konvertörleri, tek fazlı veya üç fazlı endüstriyel frekanslı (50 veya 60 Hz) alternatif akımdan, tek fazlı veya üç fazlı güç sağlamak için gerekli frekansta, örneğin 1 ila 800 Hz arasında bir akım elde etmeyi mümkün kılar. faz motorları.

Elektronik frekans dönüştürücülerin yanı sıra, akımın frekansını artırmak için, örneğin faz rotorlu bir asenkron motorun kısmen jeneratör modunda çalıştığı elektroendüksiyon frekans dönüştürücüler de kullanılır. Ayrıca bu makalede tartışılacak olan motor jeneratörleri olan umformer'lar da vardır.

Elektronik frekans dönüştürücüler

Elektronik frekans dönüştürücüler, dönüştürücünün çıkışındaki frekansın önceden belirlenmiş bir değere yumuşak bir şekilde artması nedeniyle senkron ve asenkron motorların hızını sorunsuz bir şekilde ayarlamanıza olanak tanır. En basit yaklaşım, sabit bir V / f karakteristiği ayarlayarak sağlanır ve daha gelişmiş çözümler vektör kontrolünü kullanır.

Genellikle, endüstriyel frekans alternatif akımını doğru akıma çeviren bir doğrultucu içerirler; doğrultucudan sonra, en basit haliyle - doğrudan voltajı alternatif bir yük akımına dönüştüren PWM'ye dayalı bir invertör vardır ve frekans ve genlik zaten kullanıcı tarafından ayarlanmıştır ve bu parametreler, ağ parametrelerinden farklı olabilir. giriş yukarı veya aşağı.

Bir elektronik frekans dönüştürücünün çıkış birimi çoğunlukla, yüke, özellikle elektrik motoruna güç sağlamak için gerekli akımı oluşturan dört veya altı anahtardan oluşan bir tristör veya transistör köprüsüdür. Çıkış voltajındaki gürültüyü yumuşatmak için çıkışa bir EMC filtresi eklenir.

Yukarıda belirtildiği gibi, bir elektronik frekans dönüştürücü, çalışması için anahtar olarak tristörler veya transistörler kullanır. Anahtarları kontrol etmek için, denetleyici görevi gören ve aynı anda bir dizi teşhis ve koruyucu işlevi yerine getiren bir mikroişlemci modülü kullanılır.

Bu arada, frekans dönüştürücüler hala iki sınıfa ayrılır: doğrudan bağlantılı ve ara DC bağlantılı. Bu iki sınıf arasında seçim yaparken, her ikisinin de avantajları ve dezavantajları tartılır ve acil bir sorunu çözmek için birinin veya diğerinin uygunluğu belirlenir.

doğrudan bağlantı ile

Doğrudan bağlı dönüştürücüler, kontrollü bir doğrultucu kullanmalarıyla ayırt edilirler; burada tristör gruplarının dönüşümlü olarak kilidi açılır, motor sargıları gibi yükü doğrudan şebekeye değiştirir.

Sonuç olarak, çıkışta şebeke voltajının sinüzoidal parçaları elde edilir ve çıkıştaki (motor için) eşdeğer frekans şebekeden daha az olur, bunun% 60'ı içinde, yani 0'dan 36 Hz'ye kadar. 60 Hz giriş.

Bu tür özellikler, endüstrideki ekipman parametrelerinin geniş bir aralıkta değiştirilmesine izin vermez ve bu nedenle bu çözümlere olan talep düşüktür. Ayrıca kilitlenemeyen tristörlerin kontrol edilmesi zordur, devrelerin maliyeti yükselir ve çıkışta çok fazla gürültü olur, kompansatör gerekir ve bunun sonucunda boyutlar yüksek ve verim düşüktür.

DC bağlantısı ile

Bu bağlamda, belirgin bir DC bağlantısına sahip frekans dönüştürücüler çok daha iyidir; burada önce alternatif şebeke akımı doğrultulur, filtrelenir ve ardından bir elektronik anahtar devresi tarafından tekrar istenen frekans ve genlikte bir alternatif akıma dönüştürülür. Burada frekans çok daha yüksek olabilir. Tabii ki, çift dönüşüm verimliliği bir şekilde azaltır, ancak frekans açısından çıktı parametreleri sadece tüketicinin gereksinimlerini karşılar.

Motor sargılarında saf sinüs elde etmek için inverter devresi kullanılır ve bu devre sayesinde istenilen şekilde gerilim elde edilir. Buradaki elektronik anahtarlar kilitlenebilir tristörler veya IGBT transistörlerdir.

Tristörler, transistörlere kıyasla büyük darbe akımlarına dayanır, bu nedenle, hem doğrudan bağlantılı dönüştürücülerde hem de ara DC bağlantılı dönüştürücülerde, verimlilik% 98'e kadar çıkan tristör devrelerine giderek daha fazla başvururlar.

Adil olmak gerekirse, tedarik şebekesi için elektronik frekans dönüştürücülerin doğrusal olmayan bir yük olduğunu ve içinde daha yüksek harmonikler ürettiğini, bu da elektriğin kalitesini kötüleştirdiğini not ediyoruz.

Elektriği bir formundan diğerine dönüştürmek, özellikle elektronik çözümlere başvurmaya gerek kalmadan akımın frekansını artırmak için, umformerler - motor jeneratörleri kullanılır. Bu tür makineler bir elektrik iletkeni gibi işlev görür, ancak aslında bir transformatörde veya bir elektronik frekans dönüştürücüde olduğu gibi elektriğin doğrudan dönüşümü yoktur.

Aşağıdaki seçenekler burada mevcuttur:

doğru akım, daha yüksek voltaj ve gerekli frekansta alternatif akıma dönüştürülebilir;

alternatif akımdan doğru akım elde edilebilir;

artış veya azalma ile doğrudan mekanik frekans dönüştürme;

tek fazlı şebeke frekans akımından gerekli frekansta üç fazlı akım elde edilmesi.

Kanonik formda, motor-jeneratör, şaftı doğrudan jeneratöre bağlı olan bir elektrik motorudur. Jeneratörün çıkışında, alınan elektriğin frekans ve genlik parametrelerini iyileştirmek için bir dengeleyici cihaz kurulur.

Bazı umformer modellerinde, armatür, sırasıyla toplayıcıya ve çıkış kayma halkalarına bağlı olan ve sonuçları olan hem motor hem de jeneratör sargılarını içerir.

Diğer durumlarda, her iki akım için ortak sargılar vardır, örneğin, faz sayısını dönüştürmek için kayma halkalı bir toplayıcı yoktur, ancak çıkış fazlarının her biri için stator sargısından basitçe kademeler yapılır. Böylece asenkron bir makine, tek fazlı bir akımı üç fazlı bir akıma dönüştürür (prensipte, frekanstaki bir artışla aynıdır).

Böylece, motor jeneratörü akım tipini, voltajı, frekansı, faz sayısını dönüştürmenize izin verir. 70'li yıllara kadar, bu tür dönüştürücüler, özellikle lamba cihazlarını besledikleri SSCB'nin askeri teçhizatında kullanılıyordu. Tek fazlı ve üç fazlı dönüştürücüler, 27 voltluk sabit bir voltajla beslendi ve çıkış, 127 volt 50 hertz tek fazlı veya 36 volt 400 hertz üç fazlı bir alternatif voltajdı.

Bu tür umformerlerin gücü 4,5 kVA'ya ulaştı. Benzer makineler, 50 voltluk doğrudan voltajın, flüoresan lambalara güç sağlamak için 425 hertz'e kadar frekansla 220 voltluk alternatif bir voltaja ve yolcuların tıraş makinelerine güç sağlamak için 127 volt (50 hertz) dönüştürüldüğü elektrikli lokomotiflerde de kullanıldı. İlk bilgisayarlar genellikle güç kaynakları için umformers kullanıyordu.

Bugüne kadar, umformer'ları bazı yerlerde hala bulabilirsiniz: troleybüslerde, tramvaylarda, elektrikli trenlerde, güç kontrol devrelerine düşük voltaj elde etmek için kuruldukları yerler. Ancak şimdi neredeyse tamamen yarı iletken çözümlerle değiştirildiler (tristörler ve transistörler üzerinde).

Motor-jeneratör tipindeki dönüştürücüler, bir dizi avantaj açısından değerlidir. Birincisi, çıkış ve giriş güç devrelerinin güvenilir bir galvanik izolasyonudur. İkincisi, çıktı parazitsiz, gürültüsüz saf bir sinüstür. Cihazın tasarımı oldukça basit olup, bakımı oldukça basittir.

Bu, üç fazlı voltaj elde etmenin kolay bir yoludur. Rotorun ataleti, yük parametreleri keskin bir şekilde değiştiğinde akım dalgalanmalarını yumuşatır. Ve elbette burada elektriği geri kazanmak çok kolay.

Eksiklikleri olmadan değildi. Umformer'ların hareketli parçaları vardır, dolayısıyla kaynakları sınırlıdır. Kütle, ağırlık, malzeme bolluğu ve sonuç olarak - yüksek maliyet. Gürültülü çalışma, titreşimler. Yatakların sık sık yağlanması, toplayıcıların temizlenmesi, fırçaların değiştirilmesi ihtiyacı. %70 içinde verimlilik.

Eksikliklere rağmen, elektrik enerjisi endüstrisinde büyük güçleri dönüştürmek için mekanik motor jeneratörleri hala kullanılmaktadır. Gelecekte, motor jeneratörleri, 60 ve 50 Hz frekanslı ağları koordine etmeye veya güç kalitesi için artan gereksinimlere sahip ağlar sağlamaya yardımcı olabilir. Bu durumda makinenin rotor sargılarının güç beslemesi, düşük güçlü bir katı hal frekans dönüştürücüsünden mümkündür.

Etkilenebilecek herkese:

Bilinsin ki, ben, Manhattan'da yaşayan bir Amerikan vatandaşı olan Nikola Tesla, aşağıda açıklanan elektriksel titreşimlerin yoğunluğunu artırmak için yeni ve faydalı iyileştirmeler icat ettim.

Elektriksel impulsların veya salınımların birçok bilimsel ve pratik kullanımında - örneğin, mesafeler üzerinden veri iletim sistemlerinde olduğu gibi - verici ve alıcı devrelerinde üretilen impulsları veya akım salınımlarını mümkün olduğu kadar artırmak çok önemlidir. , özellikle ikincisinde.

Devreye uygulanan elektriksel darbeler serbest salınımlarla çakıştığında, devrede oluşturulan salınımların yoğunluğunun fiziksel sabitin değerine ve uygulanan ve serbest salınımların periyotlarının oranına bağlı olduğu bilinmektedir. En iyi sonuçları elde etmek için, zorunlu ve serbest salınım periyotlarının çakışması gerekir, bu durumda ikincisinin yoğunluğu en yüksek olur ve esas olarak devrenin endüktansına ve direncine bağlıdır, değerleri doğrudan orantılı olacaktır. endüktans ve dirençle ters orantılıdır.

Bu nedenle devredeki salınımları artırmak yani akımı veya gerilimi artırmak için endüktansı olabildiğince büyük, direnci olabildiğince küçük yapmanız gerekir. Bunu akılda tutarak, özel şekilli ve çok büyük kesitli teller icat ettim ve kullandım; Ancak endüktansı artırma ve direnci azaltma yeteneğinin sınırlı olduğunu buldum. Bir devredeki akım veya gerilimdeki rezonans artışının darbelerin frekansıyla orantılı olduğu ve büyük endüktansların genellikle düşük frekanslı salınımlara neden olduğu düşünüldüğünde bu anlaşılabilir bir durumdur.

Öte yandan, bir miktar sınırdan sonra direnci azaltmak için iletkenin enine kesitini artırmak, elektriksel titreşimler, özellikle yüksek frekanslar yüzeye yakın katmanda aktığı ve bu girişimin meydana geldiği için direnci çok az azaltır veya hiç azaltır. çok telli, bükülmüş teller kullanılarak atlanabilir, ancak pratikte kullanımlarının faydalarından daha büyük olan başka engeller de vardır.

Bir iletkenin sıcaklığı arttıkça direncinin de arttığı bilinen bir gerçektir, bu nedenle tasarımcılar bobinleri kullanım sırasında ısınmayacak şekilde yerleştirirler.

Devredeki salınımların serbest olabilmesi için devrenin düşük sıcaklıkta çalışması gerektiğini ve uyartım salınımlarının da büyük ölçüde artması gerektiğini keşfettim.

Kısacası, buluşum, bu işlemi düşük bir sıcaklıkta gerçekleştirerek, serbestçe salınan veya rezonansa giren bir devrede büyük bir titreşim yoğunluğu ve süresi yaratmaktır.

Bu genellikle ticari aparatlarda, nesne gereksiz ısıdan yalıtıldığında elde edilir, bu da kayıpları en aza indirir.

Buluşum sadece enerji tasarrufu sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda serbest salınımların yoğunluk derecesini ve süresini artırmak için tamamen yeni ve değerli bir özelliğe sahip. Bu, serbestçe salınan deşarjları biriktirmek gerektiğinde faydalı olabilir.

Buluşu uygulamanın en iyi yolu, düşük sıcaklıkta tutulan serbestçe salınan bir devreyi veya iletkeni uygun bir ortamla (soğuk hava, soğutma maddesi) çevrelemektir; bu, en büyük kendi kendine indüksiyon ve en az dirençle sonuçlanacaktır. Örneğin, enerjinin çevre yoluyla iletildiği bir sistemde, verici ve alıcı iletkenler aracılığıyla toprağa ve yalıtılmış terminallere bağlıysa, bu iletkenlerin uzunluğu geçen dalga boyunun dörtte birine eşit olmalıdır. Onlar aracılığıyla.

Ekteki şekil, buluşumda kullanılan aparatın bir diyagramını göstermektedir.

Diyagram, biri alıcı diğeri verici olabilen iki cihazı göstermektedir. Her biri birkaç sarımlı düşük dirençli bir bobin içerir (A ve A" olarak gösterilir). Vericinin bir parçası olması amaçlanan birincil bobin bir akım kaynağına bağlıdır. Her cihaz düz helisel olarak sarılmış endüktif bobinler B ve B" içerir. , bir ucu toprak C'ye, diğeri merkezden gelen, havada izole bir terminale bağlı. B bobinleri, etrafına A bobinlerinin sarıldığı bir soğutma maddesi içeren bir kaba yerleştirilir.Spiral şeklindeki bobinler, serbest salınımlar oluşturmak için tasarlanmıştır. Tabii ki, biçimleri herhangi biri olabilir.

Şimdi, en basit durumda, verici bobini A'nın gelişigüzel frekanstaki darbelerle etkilendiğini varsayalım. Benzer darbeler B bobinlerinde, ancak daha yüksek bir frekansta indüklenecektir. Ve bu artış endüktansları ile doğru, dirençleri ile ters orantılı olacaktır. Ve diğer koşullar aynı kaldığı için, rezonans devresi B'deki salınımların yoğunluğu, direncin azalacağı oranda artacaktır.

Bununla birlikte, genellikle koşullar, hedefe ulaşmanın yalnızca devrenin direncindeki bir azalmadan değil, aynı zamanda iletkenlerin uzunluğundaki manipülasyondan ve buna bağlı olarak endüktans ve dirençten kaynaklanacak şekilde olabilir. serbest salınımların yoğunluğunu belirler.

Bobin B'deki salınımlar, büyük ölçüde yükseltilir, yayılır ve B bobinine ulaşır ve almak için ayarlanmış, içindeki karşılık gelen salınımları heyecanlandırır ve benzer bir nedenle yükseltilir, bu da devrelerdeki akımlarda veya salınımlarda bir artışa yol açar A " alıcı cihazın. A devresi periyodik olarak açılıp kapatıldığında, yalnızca B bobinlerindeki darbelerin yükseltilmesi nedeniyle değil, aynı zamanda geniş zaman aralıklarında var olabilmeleri nedeniyle alıcıdaki etki açıklanan şekilde artar.

Buluş, keyfi frekanslar yerine verici devresi A'daki darbeler doğal salınımların frekansına sahip olduğunda, başka bir deyişle yüksek frekanslı kapasitör deşarjlarının serbest salınımları tarafından uyarıldıklarında en etkilidir. Bu durumda, iletken A'nın soğuması, rezonans devresi B'deki salınımlarda önemli bir artışa yol açar. B" bobinleri orantılı olarak daha güçlü bir şekilde uyarılır ve devre A'da yüksek yoğunluklu akımları indükler. Açıkçası, dönüşümlü olarak enerji ileten ve alan serbestçe titreşen devrelerin sayısı ne kadar fazlaysa, buluşumun uygulanması yoluyla elde edilen etki de o kadar büyük olacaktır.

Zincir boyunca aktarılan yük sayısındaki artış nedeniyle, frekans artar akım. Buna karşılık, birim zamanda aktarılan ücret sayısındaki artış, bir artışa eşdeğerdir. akım devrede ve direncini azaltın ve bu, kapasitörlü bir devre kullanılarak elde edilebilir.

İhtiyacın olacak

• - kapasitör;
• - jeneratör;
• - anahtar;
• - teller.

Talimat

Sinüzoidal voltajın bir alternatör oluşturduğu kapasitörlü bir devre kurun akım.

Devrenin ilk çeyreğinde anahtar kapatıldığı anda sıfır gerilimde jeneratör terminallerindeki gerilim artmaya başlayacak ve kondansatör şarj olmaya başlayacaktır. Birleştirilmiş devrede bir akım görünecektir, ancak jeneratör plakalarındaki voltajın hala oldukça küçük olmasına rağmen, değer akım devrede en büyüğü olacaktır (yükünün değeri).

Kondansatörün deşarjı azaldıkça göstergenin akım devrede azalır ve tam boşalma anında akım sıfırdır. Bu durumda kondansatör plakalarındaki voltaj değeri sürekli artacak ve kondansatörün tamamen boşaldığı anda maksimum değerine ulaşacaktır (yani değer, jeneratör plakalarındaki voltajın tamamen zıttı olacaktır). Böylece, şu sonuca varabiliriz: zamanın ilk anında, en büyük kuvvete sahip akım, yüksüz kapasitöre akacak ve şarj olurken tamamen azalmaya başlayacaktır.

Not

Akımın frekansı arttıkça, kapasitörün AC direncinin (kapasitör kapasitansı) da azaldığını unutmayın. Bu nedenle, direncin kapasitansı, devrenin kapasitansı ve onu besleyen akımın frekansı ile ters orantılıdır.

Yararlı tavsiye

Bir kapasitör oldukça çok yönlü bir elementtir. Boşaldığında kısa devre gibi davranır - akım kısıtlama olmaksızın içinden akar ve değeri sonsuza gitme eğilimindedir. Şarj edildiğinde devrede bu noktada bir açık devre oluşur ve devrenin gerilimi sürekli artmaya başlar. İlginç bir ilişki ortaya çıkıyor - voltaj var ama akım yok ve bunun tersi de geçerli. Bu nedenle, akımın frekansında bir artış elde etmek, yalnızca gerekli sayıda belirli bir aralıkta bu duruma gelen boşalmış bir kapasitör ile mümkündür. Bir zincir oluştururken bu bilgiyi kullanın.