מערכת שידור AC גמישה - צורך, הגדרה וסוגים

מדוע יש צורך במערכת העברת AC גמישה?

במערכת העברת AC קונבנציונאלית, היכולת להעביר כוח AC מוגבלת על ידי מספר גורמים כמו מגבלות תרמיות, מגבלת יציבות חולפת, מגבלת מתח, מגבלת זרם קצר, וכו 'מגבלות אלה מגדירות את ההספק החשמלי המרבי שניתן להעביר ביעילות דרך קו ההולכה מבלי לגרום נזק לציוד החשמלי ולקווי ההולכה. זה מושג בדרך כלל על ידי הבאת שינויים בפריסת מערכת החשמל. עם זאת, הדבר אינו אפשרי ודרך נוספת להשגת יכולת העברת כוח מרבית ללא כל שינוי במערך מערכת החשמל. גם עם הצגת מכשירי עכבה משתנים כמו קבלים ומשרנים, כל האנרגיה או הכוח מהמקור אינם מועברים לעומס, אך חלק מאוחסן במכשירים אלה כעוצמה תגובית ומוחזר למקור. לפיכך כמות הכוח בפועל המועברת לעומס או להספק הפעיל היא תמיד פחותה מההספק לכאורה או מההספק הנקי. להעברה אידיאלית, הכוח הפעיל צריך להיות שווה לעוצמה הנראית לעין. במילים אחרות, גורם הכוח (היחס בין כוח פעיל לכוח לכאורה) צריך להיות אחדות. כאן מגיע התפקיד של מערכת העברת AC גמישה.

לפני שנלמד לפרטים אודות עובדות, תאר לנו מידע על גורם ההספק.

מה זה כוח פקטור?

מקדם ההספק מוגדר כיוון שהוא היחס בין הספק פעיל לכוח הנראה במעגל.

לא משנה מה גורם ההספק, לעומת זאת, הכוח המייצר צריך להציב מכונות המספקות מתח וזרם ספציפיים. על הגנרטורים להיות מסוגלים לעמוד במתח ובזרם המוערך של ההספק המופק. ערך מקדם ההספק (PF) הוא בין 0.0 ל 1.0.

אם מקדם ההספק הוא אפס, הזרימה הנוכחית תגובתי לחלוטין והכוח המאוחסן בעומס חוזר לכל מחזור. כאשר מקדם ההספק הוא 1, כל הזרם שמספק המקור נבלע על ידי העומס. באופן כללי, גורם הכוח מתבטא כמוביל או בפיגור של המתח.

מעגל מבחן גורם כוח אחדות

המעגל עם ספק הכוח הוא 230 וולט וחנק מחובר בסדרה. נדרשים חיבור של קבלים במקביל דרך מתגי SCR כדי לשפר את גורם ההספק. בעוד מתג העוקף כבוי, החנק משמש כמשרן ואותו זרם יזרום בשני נגדי 10R / 10W. CT משמש כצד העיקרי שלו המחובר לנקודה המשותפת של הנגדים. הנקודה השנייה של ה- CT עוברת לאחת הנקודות הנפוצות של מתג DPDT S1. בעוד שמתג DPDT מועבר לשמאל אזי מורגשת ירידת המתח הפרופורציאלית לזרם לפיתוח מתח מוגבר. ירידת המתח פרופורציונאלית לזרם הפיגור. לפיכך המתח הראשוני מה- CT מספק זרם בפיגור.

אם נעשה שימוש במעגל בקרה מבוסס מיקרו-בקר, אז הוא מקבל אפס הפניות זרם ומשווה עם התייחסות למתח אפס לחישוב מקדם ההספק בהתבסס על הפרש הזמן שלהם. אז תלוי בהפרש הזמן הנדרש לא. של מתגי SCR מופעלים, ובכך להחליף קבלים נוספים עד שגורם ההספק קרוב לאחדות.

לפיכך, בהתאם למצב המתג, ניתן לחוש בזרם השהיה או בזרם המפוצה והתצוגה מספקת בהתאם את עיכוב הזמן בין המתחים, זרם עם תצוגת מקדם הספק.

מהי מערכת העברת AC גמישה (FACTS)?

ל מערכת שידור AC גמישה מתייחס למערכת המורכבת ממכשירים אלקטרוניים חשמליים יחד עם מכשירי מערכת חשמל כדי לשפר את יכולת השליטה והיציבות של מערכת ההולכה ולהגדיל את יכולות העברת הכוח. עם המצאת מתג התיריסטור, פתח את הדלת לפיתוח מכשירי אלקטרוניקה כוח המכונים בקרי מערכות העברת AC גמישות (FACTS). מערכת FACT משמשת לספק את יכולת השליטה בצד המתח הגבוה של הרשת על ידי שילוב מכשירים אלקטרוניים חשמליים להחדרת כוח אינדוקטיבי או קיבולי ברשת.

4 סוגים של בקרי עובדות

• בקרי הסדרה: בקרי הסדרה מורכבים מקבלים או כורים המציגים מתח בסדרה עם הקו. הם מכשירי עכבה משתנה. המשימה העיקרית שלהם היא להפחית את ההשראות של קו ההולכה. הם מספקים או צורכים כוח תגובתי משתנה. דוגמאות לבקרי סדרות הם SSSC, TCSC, TSSC וכו '.
• בקרי שאנט: בקרי שאנט מורכבים מהתקני עכבה משתנה כמו קבלים או כורים המציגים זרם בסדרה עם הקו. המשימה העיקרית שלהם היא לצמצם את הקיבוליות של קו ההולכה. הזרם המוזרק נמצא בשלב עם מתח הקו. דוגמאות לבקרי Shunt הם STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• בקרי סדרת שאנט: בקרים אלה מציגים זרם בסדרה באמצעות בקרי הסדרה ומתח בשינה באמצעות בקרי הציד. דוגמה לכך היא UPFC.
• בקרי סדרה-סדרה : בקרים אלה מורכבים משילוב של בקרי סדרה כאשר כל בקר מספק פיצוי סדרתי וגם העברת הכוח האמיתי לאורך הקו. דוגמה לכך היא IPFC.

2 סוגים של בקרי סדרה

• קבל סדרת בקרת תיריסטור (TCSC): קבלים סדריים מבוקרי תיריסטור (TCSC) משתמשים במיישרים מבוקרי סיליקון לניהול בנק קבלים המחובר בסדרה עם קו. זה מאפשר שירות להעברת כוח רב יותר בקו מסוים. זה בדרך כלל מורכב מהתיריסטורים בסדרה עם משרן ומחוברים על פני קבלים. זה יכול לעבוד במצב חסימה שבו התיריסטור לא מופעל והזרם עובר דרך הקבל בלבד. זה יכול לעבוד במצב עוקף שבו הזרם עוקף לתיריסטור וכל המערכת מתנהגת כרשת עכבת שנט.

• מפצים סינכרוניים מסדרה סטטית : SSSC היא פשוט גרסת סדרה של STATCOM. אלה אינם משמשים ביישומים מסחריים כבקרים עצמאיים. הם מורכבים ממקור המתח הסינכרוני בסדרה עם הקו כך שהוא מכניס מתח מפצה בסדרה עם הקו. הם יכולים להגדיל או להקטין את ירידת המתח מעבר לקו.

2 בקרים מקבילים

• מפצים משתנים סטטיים : מפצה משתנה סטטי הוא הדור הפרימיטיבי ביותר והראשון ביותר של בקר FACTS. מפצה זה מורכב ממתג תיריסטור מהיר השולט בכור ו / או בנק קיבולי שאנט כדי לספק פיצוי דינמי. הם מורכבים בדרך כלל ממכשירי עכבה משתנה המחוברים להפעלה, שניתן לכוונן את התפוקה שלהם באמצעות מתגים אלקטרוניים חשמליים, כדי להכניס תגובת קיבולית או אינדוקטיבית בקו. ניתן למקם אותו באמצע הקו בכדי להגדיל את יכולת העברת הכוח המקסימלית וניתן למקמו בקצה הקו כדי לפצות על שינויים עקב העומס.

3 סוגים של SVC הם

1. TSR (כור מתוריסטור) : הוא מורכב ממשרן מחובר shunt שעכבתו נשלטת באופן הדרגתי באמצעות מתג תיריסטור. התיריסטור מופעל בזוויות של 90 ו -180 מעלות בלבד.
2. TSC (קבלים מחליפים תיריסטור) : הוא מורכב מקבל מחובר המחלף שעכבתו נשלטת בצורה מדרגתית באמצעות תיריסטור. אופן השליטה באמצעות SCR זהה לזה של TSR.
3. TCR (כור מבוקר תיריסטור) : הוא מורכב ממשרן מחובר מחלף שעכבתו נשלטת על ידי שיטת השהיית זווית הירי של SCR, בה נשלט הירי של התיריסטור וגורם לשינוי בזרם דרך המשרן.

• STATCOM (מפצה סינכרוני סטטי) : הוא מורכב ממקור מתח שיכול להיות מקור אנרגיה DC או קבלים או משרן אשר ניתן לשלוט על תפוקתו באמצעות תיריסטור. הוא משמש לקליטת כוח תגובתי או לייצורו.

בקר סדרת שאנט - בקר כוח זרימה מאוחד:

הם שילוב של STATCOM ו- SSSC כך ששניהם משולבים באמצעות מקור dc משותף ומספקים פיצוי קו סדרתי פעיל וגם תגובתי. הוא שולט בכל הפרמטרים של העברת החשמל.

בקרת מתח קבוע באמצעות SVC למערכות העברת AC גמישות

כדי לייצר פולסי מתח אפסיים אנו זקוקים לאותות מתח וזרם דיגיטליים. אות המתח מהחשמל נלקח ומומר לזרם זרם פועם על ידי מיישר גשר וניתן למשווה המפיק את אות המתח הדיגיטלי. באופן דומה, האות הנוכחי מומר לאות המתח על ידי לקיחת ירידת המתח של זרם העומס על פני הנגד. אות AC זה יומר שוב לאות הדיגיטלי כאות המתח. ואז אותות המתח והזרם הדיגיטליים נשלחים למיקרו-בקר. המיקרו-בקר יחשב את הפרש הזמן בין נקודות אפס המעבר של המתח והזרם, שיחסו ביחס ישר לגורם ההספק וקובע את הטווח שבו ההספק. באותו אופן, באמצעות כור מתוריסטור (TSR) ניתן גם ליצור פולסי מתח אפסיים לשיפור יציבות המתח.

מערכת העברת AC גמישה על ידי SVC

מערכת העברת AC גמישה על ידי SVC

ניתן להשתמש במעגל הנ'ל כדי לשפר את גורם ההספק של קווי ההולכה באמצעות SVC. היא משתמשת בקבלים המוחלפים על ידי תיריסטור (TSC) המבוססים על פיצוי shunt הנשלט כנדרש ממיקרו-בקר מתוכנת. זה שימושי לשיפור גורם ההספק. אם העומס האינדוקטיבי מחובר, גורם ההספק בפיגור בגלל עיכוב זרם העומס. כדי לפצות על כך, מחובר קבל שאנט, המושך זרם המוביל את מתח המקור. ואז יבוצע השיפור בגורם ההספק. משך הזמן בין מתח אפס לפולסי זרם אפס נוצר כראוי על ידי מגברים תפעוליים במצב השוואה המוזנים לסדרת המיקרו-בקרים 8051.

באמצעות בקר FACTS ניתן לשלוט על הכוח התגובתי. תהודה סינכרונית תת (SSR) היא תופעה שיכולה להיות קשורה לפיצוי סדרתי בתנאים שליליים מסוימים. ניתן לבצע חיסול SSR באמצעות בקרי FACTS. היתרונות של מכשירי FACTS דומים לרווח כלכלי, איכות אספקה ​​מוגברת, יציבות מוגברת וכו '.

בעיה במערכת העברת AC גמישה ודרך לפתור אותה

למשך העברה גמישה של כוח זרם חילופין , התקני מצב מוצק משולבים לעיתים קרובות במעגלים המשמשים לשיפור גורמי הספק ולהעלאת גבולות מערכת העברת ה- AC. עם זאת, חסרון גדול הוא שהתקנים אלה אינם ליניאריים וגורמים להרמוניות באות הפלט של המערכת.

כדי להסיר את ההרמוניות שנוצרו עקב הכללתם של מכשירים אלקטרוניים חשמליים במערכת העברת ה- AC, נדרש להשתמש בפילטרים פעילים שיכולים להיות מסנני כוח זרם מקור או מסנן כוח למקור מתח. הראשון כולל הפיכת ה- AC לסינוסואידלי. הטכניקה היא לשלוט ישירות על הזרם או לשלוט על מתח המוצא של קבל המסנן. זוהי ויסות המתח או שיטת בקרת זרם עקיף. מסנני הכוח הפעיל מזריקים זרם השווה בעוצמתו אך מנוגד בשלב לזרם ההרמוני אשר נמשך על ידי העומס, כך ששני הזרמים הללו מבטלים זה את זה וזרם המקור הוא סינוסי לחלוטין. מסנני ההספק הפעילים משלבים מכשירים אלקטרוניים חשמליים לייצור רכיבי זרם הרמוניים המבטלים את רכיבי הזרם ההרמוני של אות הפלט עקב העומסים הלא לינאריים. באופן כללי, מסנני ההספק הפעיל מורכבים משילוב של טרנזיסטור דו-קוטבי של שער מבודד ודיודה המופעלת באמצעות קבל אוטובוס DC. המסנן הפעיל נשלט באמצעות שיטת בקרת זרם עקיף. טרנזיסטור IGBT או שער מבודד שער דו קוטבי הוא מכשיר פעיל דו קוטבי מבוקר מתח המשלב את התכונות של BJT וגם של MOSFET. עבור מערכת העברת AC, פילטר פעיל שאנט יכול לחסל את ההרמוניות, לשפר את גורם הכוח ולאזן את העומסים.

ניהול כוח שנאי

הצהרת בעיה:

1. לרוב מתח גבוה כרוני נובע מתיקון מוגזם לירידת מתח במערכת ההולכה וההפצה של השירות. ירידת מתח במוליכים חשמליים היא מצב נפוץ בכל מקום. אבל במקומות עם צפיפות עומס חשמלית נמוכה, כמו באזורים פרבריים וכפריים, ריצות מוליכות ארוכות מגדילות את הבעיה.

2. עכבה גורמת לירידה במתח לאורכו של מוליך כאשר זרימת הזרם עולה כדי לענות על הביקוש. כדי לתקן ירידות מתח, השירות מפעיל רגולטורי מתח מתחלפים (OLTC) המסתובבים על הברז ומווסתים מתח פיצוי קו (LDC) כדי להגביר (להעלות) או לדחוף (להוריד) את המתח.

3. לקוחות הקרובים ביותר ל- OLTC או LDC יכולים לחוות מתח יתר כאשר השירות מנסה להתגבר על ירידת מתח המוליכים עבור אותם לקוחות בקצה הרחוק של הקו.

4. במקומות רבים, ההשפעה של ירידת מתח המונעת על ידי עומס נתפסת כתנודות יומיות המביאות לכך שרמות המתח הן הגבוהות ביותר בזמן הביקוש לעומס הנמוך ביותר.

5. עקב עומסים המשתנים בזמן והתרבות אי ליניאריות גורמת להפרעות גדולות שייכנסו למערכת אשר יכנסו גם לקווי הצרכן מובילים למערכת כולה לא בריאה.

6. סיבה פחות אופיינית לבעיות במתח גבוה נגרמת על ידי שנאים מקומיים שהוגדרו להגביר את המתח לקיזוז רמות המתח המופחתות. לרוב זה קורה במתקנים עם עומסים כבדים בסוף קווי ההפצה. כאשר העומסים הכבדים פועלים, נשמר רמת מתח רגילה אך כאשר מכבסים את העומסים, מפלסי המתח עולים.

7. במהלך אירועים מוזרים, השנאי נשרף עקב העומס הקצר וקצר המסלולה שלהם. כמו כן, טמפרטורת השמן מוגברת עקב העלייה ברמת הזרם הזורם דרך הפיתולים הפנימיים שלהם. התוצאה היא עלייה בלתי צפויה במתח, בזרם או בטמפרטורה בשנאי ההתפלגות.

8. מכשירים חשמליים נועדו לפעול במתח סטנדרטי מסוים עבור המוצר כדי להשיג רמות מוגדרות של ביצועים, יעילות, בטיחות ואמינות. הפעלת מכשיר חשמלי מעל לטווח המתח שצוין עלולה להוביל לבעיות כמו תקלה, כיבוי, התחממות יתר, תקלה מוקדמת וכו '. לדוגמא, ניתן לצפות שלמעגל מודפס יהיה אורך חיים קצר יותר כאשר הוא מופעל מעל המתח המדורג שלו תקופות ארוכות.

שַׁנַאי

פִּתָרוֹן:

1. התכנון של מערכת מבוססת מיקרו-בקר הוא לפקח על תנודות המתח בצד הקלט / הפלט של השנאי ולרכוש נתונים בזמן אמת.
2. פיתוח החלפת ברז שנאי אוטומטי באמצעות מנועי סרוו / צעד.
3. על המערכת להעלות את האזעקה במהלך רמות מתח סף או חירום.
4. המערכת צריכה להיות מחוספסת אמינה.
5. ניתן להתקין את המערכת על שנאים חיצוניים.
6. תכנון ניטור רציף של טמפרטורת השמן של שנאי ההפצה ישווה לפי הערכים המדורגים והפעולה המתאימה תטפל.
7. שימוש בהתקנים כמו מתח אוטומטי מייצב (AVR), מייצבי מערכת חשמל, FACTS וכו 'ברשת מערכות החשמל.

היתכנות טכנית:

מערכת לוגר נתונים מבוססת מיקרו-בקר (MDLS):

MDLS אינו דורש חומרה נוספת ומאפשר בחירת כמות הנתונים ומרווחי הזמן ביניהם. ניתן לייצא את הנתונים שנאספו בקלות למחשב באמצעות יציאה טורית. MDLS הוא קומפקטי מאוד מכיוון שהוא מעסיק כמה מעגלים משולבים. תכנון MDLS שנבחר אמור לעמוד בדרישות הבאות

1. זה צריך להיות ניתן לתכנות בקלות.
2. המשתמש צריך להיות מסוגל לבחור קצב מדידה.
3. זה אמור להיות גיבוי של נתונים כאשר חשמל המערכת מופרעת לרגע או מוסרת לחלוטין.
4. זה אמור להיות מסוגל לייצא נתונים למחשב דרך יציאה טורית.
5. זה צריך להיות פשוט וזול.

אני מקווה שהבנת את הרעיון של העברת AC גמישה מהמאמר לעיל. אם יש לך שאלות לגבי הרעיון הזה או החשמל ו פרויקטים אלקטרוניים השאר את סעיף ההערות למטה.

אשראי צילום

• גמיש על ידי מתמטיקה