EN
Электр станцияларындағы айнымалы токтың синхрондық қозғалтқыштарын түсіну
Айнымалы токтың синхрондық қозғалтқышының негізгі жұмыс істеу принциптері мен тордағы тұрақтылықтағы рөлі
Айнымалы токтың синхрондық қозғалтқыштары айнымалы токтың жиілігіне дәл сәйкес келетін тұрақты жылдамдықпен жұмыс істейді, роторды статордың айналмалы магнит өрісіне сырғанаусыз бекітеді. Бұл синхрондау қабілеті электр энергиясын өндіру қондырғыларында желінің тұрақтылығын сақтау үшін өте дәл жиілікті басқаруды қамтамасыз етеді. Мұндай қондырғылар орналасқан жерге қарай желінің 50 Гц немесе 60 Гц жиілігіне қатаң сәйкес келуі тиіс. Синхрондық конденсатор ретінде пайдаланылатын және механикалық жүктемеге қосылмаған қозғалтқыштар жүйедегі жүктеме тез өзгерген кезде кернеу деңгейін тұрақтандыруға көмектеседі. Өрістің ынталандыру арқылы қуат коэффициентін кешігу мен алға шығу күйлері арасында өзгерту мүмкіндігі компенсациясыз жүйелерге қарағанда беру шығындарын шамамен 8 пайызға төмендетеді. IEEE Power & Energy Society 2023 жылы жариялаған соңғы зерттеу осындай тиімділік ұтыстығын растайды және желінің жұмыс істеуін жақсарту үшін көптеген энергетикалық компаниялардың бұл технологияға барынша көңіл бөліп отырғанының себебін түсіндіреді.
Тұрақты жүктеме кезінде айнымалы токты синхронды және индукциялық қозғалтқыштар арасындағы негізгі айырмашылықтар
Үздіксіз ауыр жүктеме кезінде айнымалы токты синхронды қозғалтқыштар үш маңызды салада жоғары өнімділік көрсетеді:
- Жылдамдық тұрақтылығы : Олар (жүктеменің момент шегінде) жүктемеден қатты тәуелсіз тұрақты синхронды жылдамдықты сақтайды, ал индукциялық қозғалтқыштар табиғи түрде 1–3% сырғанау көрсетеді.
- Қуат коэффициентін басқару : Синхронды қозғалтқыштар кешігіп тұрған реактивті қуатты тұтынатын индукциялық қозғалтқыштардан айырмашылығы, алдыңғы қуат коэффициентінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді және желі кернеуін белсенді түрде қолдай алады.
- Жартылай жүктемедегі ПӘК : Синхронды конструкциялар жүктеменің 40% деңгейіне дейін 92%-ден астам ПӘК-ті сақтайды — IEC 60034-30-2 стандартына сәйкес ұқсас жағдайларда ПӘК-і 7–15% төмендейтін индукциялық қозғалтқыштармен салыстырғанда айтарлықтай артықшылық береді.
Тұрақтылық, басқарылатындық және пайдалы әсер коэффициентінің осы үйлесімі тоқтамайтын, жоғары дәлдікті жұмыс істеу шарт болып табылатын қуат станцияларының маңызды қолданылулары үшін — мысалы, суыту сорғыштары, будың желдеткіштері және компрессор жетектері үшін — идеалды нұсқа болып табылады.
Айнымалы токты синхрондық қозғалтқыш параметрлерін электр станциясының жүктеме профиліне сәйкестендіру
Қозғалтқыш қуатын генератордың ынталандыруы мен базалық жүктеме талаптарымен келісімдеу
Электр желісінің жиілігін тұрақтандыру нақтылы АС синхронды қозғалтқыштардың генераторлардың өзектендіру жүйелерімен қаншалықты жақсы жұмыс істеуіне байланысты. Бәрі тегіс жүріп жатқан кезде операторлар қозғалтқыштың моменті мен айналу жылдамдығының турбиналар мен генераторлардың жұмысымен дәл сәйкес келуін, сонымен қатар жүктемеде кенеттен өзгерістер болған кезде жиілік шамамен жарты герцке дейінгі шеңберде ұсталуын қамтамасыз етуі тиіс. Негізгі ауа желдеткіштері немесе будың қазанына су беретін сорғылар сияқты үздіксіз жұмыс істейтін жабдықтар үшін пайдаланылатын қозғалтқыштың номиналды қуатын шамамен 15-20 пайызға артық етіп есептеу тиімді болып табылады. Осындай қозғалтқыштар әдетте өздерінің синхрондық жылдамдықтарының 95-100 пайызы арасында жұмыс істеуі тиіс. Бұл қосымша қуат үлкен сұраныс толқындары, әсіресе кейбір зауыттарда қалыпты токтың үш есесін бір уақытта тартатын іске қосу кезінде проблемалардан сақтануға көмектеседі. Өзектендіру тогын нақты уақыт режимінде бақылау тек қалыпты жағдайларда реактивті қуатты басқару үшін ғана емес, генераторлар кенеттен тоқтаған кезде өте маңызды болып табылады, себебі ондай кезде кернеу тым төмен түсіп, кеңінен таралған ақаулар туындамас бұрын қозғалтқыштар рөлін тез ауыстырып, реактивті қуатты тұтынуынан оны жүйеге қайтарып беруге көшіп үлгеруі тиіс.
Жұмыс ортасын бағалау: биіктік, температура және гармоникалық искажения әсерлері
Орта моторлардың сенімділігі мен жылумен жұмыс істеуіне үлкен әсер етеді. Біз 1000 метрден жоғары биіктікке көтерілген кезде, көбінесе әрбір 300 метрге 3-5 пайызға дейін төмендетілуге тиіс. Бұл түзету жоғары биіктікте ауаның жұқалуына байланысты жақсы суыту болмауын ескереді. Егер қоршаған температура 40 градус Цельсийден жоғары болса, онда NEMA MG-1 құжаттарында белгіленген стандарттарға сәйкес 180 градусқа дейін шыдайтын Class H изоляция қажет болады. Сонымен қатар, қазіргі кездегі айнымалы жиілікті жетектерден туындайтын гармоникалық искажения мәселелерін де елемеуге болмайды — олар жүйелерді жобалаған кезде үлкен назар аудартады.
| Искажения коэффициенті | Моторды қорғау талабы |
|---|---|
| THD < 5% | Стандартты синусоидалы фильтрлер |
| THD 5–10% | Көпсатылы dv/dt фильтрлері |
| THD > 10% | Белсенді алдыңғы бөлік конвертерлері |
IEEE 519-2022 стандартындағы бірдей жиіліктер шектемесіне сәйкестік маңызды: артық бірдей жиіліктер ротордың қызуына әкеп соғады, бұл тиімділікті 8% дейін төмендетеді және изоляцияның ескіруін тездетеді. Жағалау және ылғалдылығы жоғары орындарда коррозиялық изоляциялық істен шығуды болдырмау үшін ылғалдылығы бақыланатын қораптар міндетті.
АС Синхронды Қозғалтқыштардың Қуат Коэффициенті мен Тиімділігінің Артықшылықтарын Пайдалану
Коммуналдық шығындарды және трансформатордың кернеуін азайту үшін реактивті қуат қолдауын ұсыну
Айнымалы конденсаторлық банктар немесе индукциялық әдістермен салыстырғанда айнымалы токтың синхрондық қозғалтқыштары олар реактивті қуатты өрістік жүйде күштендіру арқылы динамикалық түрде реттей алады. Бұл қозғалтқыштар алға шығатын қуат коэффициентінде жұмыс істеген кезде, нақты жүйедегі жалпы реактивті сұранысты төмендетуге көмектеседі. IEEE Power & Energy Society-тің 2023 жылғы соңғы зерттеулеріне сәйкес, бұл әр мегават-сағат сайын коммуналдық қызметтердің қуат коэффициентіне қойылатын айыппұлдарды шамамен 15 пайызға дейін азайтуға мүмкіндік береді. Келетін нәтиже де өте қызық. Егер біз реактивті қуатты жергілікті түрде енгізсек, бұл токтың трансформаторлар мен фидерлер арқылы жүріп өтуіне қажетті мөлшерін азайтады. Нәтижесінде жылу жиналуы төмендейді, жүйедегі кернеу түсуі азаяды және жабдықтардың жалпы қызмет ету мерзімі ұзарады. Бұл технологияны енгізген зауыттар жылдық энергия шығындарын жиі 8-12 пайызға дейін төмендетеді. Бұл үнемдеудің көбісі қымбат айыппұлдардан құтылуға және бюджетке әсер ететін I²R шығындарын азайтуға байланысты.
Тиімділік стандарттарын салыстыру: NEMA MG-1 vs IEC 60034-30-2 ішінара жүктемеде
NEMA MG-1 (Premium Efficiency) және IEC 60034-30-2 (IE4) стандарттары жоғары тиімділік шегін белгілесе, IEC стандарты, әсіресе электр станцияларының жұмысында жиі кездесетін ішінара жүктемелерде, қатаң талаптар қояды:
| Жүк жағдайы | NEMA MG-1 (премиум) | IEC 60034-30-2 (IE4) |
|---|---|---|
| 100% жүктеме | ≥ 96,2% | ≥ 96,6% |
| 75% барлық сәндік | ≥ 95,4% | ≥ 96,1% |
| 50% барлық сәндік | ≥ 94,5% | ≥ 95,0% |
IE4 сипаттамасына сәйкес келетін синхрондық қозғалтқыштар 50% жүктемеде NEMA Premium сериялы қозғалтқыштарға қарағанда жүйенің 3–5% жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді, бұл үздіксіз жұмыс істейтін әрбір 500 кВт қозғалтқыш үшін жылына шамамен 18 000 АҚШ долларын құрайтын энергия үнемдеуге аударылады. Негізгі жүктеме сұранысының айнымалы сипатын ескерсек, бұл жартылай жүктемедегі артықшылық тиімді энергия пайдалану арқылы өлшенетін табысқа әкеледі және ұзақ мерзімді декарбонизация мақсаттарын қолдайды.