I condensatori sincroni non sono nuovi ma normalmente utilizzati dagli anni '50 per stabilizzare i sistemi di alimentazione. I condensatori sincroni sono grandi macchine che girano molto liberamente e possono assorbire o generare potenza reattiva per stabilizzare e rafforzare un sistema di alimentazione. Questi condensatori aiutano quando ci sono cambiamenti all'interno del carico in quanto migliorano l'inerzia della rete. L'energia cinetica immagazzinata all'interno di un condensatore sincrono fornisce l'intera inerzia del sistema di alimentazione ed è molto utile dal punto di vista del controllo della frequenza. Questo articolo discute una panoramica del condensatore sincrono – il lavoro e le sue applicazioni.
Cos'è un condensatore sincrono?
Un troppo eccitato motore sincrono che funziona senza carico è noto come condensatore sincrono. Questo condensatore è una macchina sincrona eccitata in corrente continua il cui albero non è collegato ad alcuna apparecchiatura di azionamento. Questo condensatore è anche noto come compensatore sincrono o sincrono condensatore . Questo dispositivo fornisce una migliore stabilità e regolazione della tensione generando o assorbendo potenza reattiva regolabile in modo continuo, una migliore resistenza al cortocircuito e stabilità della frequenza fornendo inerzia sincrona.
Lo scopo principale di un condensatore sincrono è utilizzare le capacità di controllo della potenza reattiva e l'inerzia sincrona della macchina. Il sistema di alimentazione include un'interessante soluzione alternativa ai banchi di condensatori grazie alla capacità di regolare continuamente la quantità di potenza reattiva. Questi condensatori sono perfettamente adatti per controllare la tensione su lunghe linee di trasmissione o all'interno di reti attraverso un'elevata diffusione di dispositivi elettronici di potenza e in reti ovunque vi sia un elevato pericolo di 'isola' dalla rete principale.
Progettazione di condensatori sincroni
Il condensatore sincrono è progettato con diversi componenti come uno statore, un rotore, un eccitatore, un avvolgimento amoroso e un telaio. Un motore sincrono include uno statore trifase analogo a un motore a induzione. L'unità inizia come un motore a induzione con l'avvolgimento dell'ammortizzatore che deve slittare per generare la coppia di spunto.
Per i motori sincroni, la corrente continua viene fornita all'avvolgimento di campo del rotore chiamato eccitatore. È disposto sull'albero del motore sincrono. Un rotore con un numero di poli uguale allo statore viene alimentato tramite una sorgente di corrente continua. La corrente del rotore crea una connessione del polo magnetico nord-sud all'interno delle coppie di poli del rotore consentendo al rotore di 'bloccarsi al passo' dal flusso dello statore rotante. Il telaio è la parte esterna della macchina ed è progettato in ghisa.
Come funziona il condensatore sincrono?
Poiché il funzionamento del condensatore sincrono è simile al principio del motore sincrono. Il principio di funzionamento di questo motore è l'EMF mobile, il che significa che un conduttore tende a ruotare a causa dell'effetto del campo magnetico. Qui, ci sono due modi per fornire un campo magnetico come un'alimentazione CA trifase e un'alimentazione CC stabile al statore .
Il motivo principale per fornire due modi di eccitazione è che può ruotare a velocità sincrona perché il motore funziona semplicemente sull'interblocco del campo magnetico generato a causa dello statore e dell'avvolgimento di campo CC.
La modifica dell'eccitazione del campo CC può comportare modalità diverse. Quindi le modalità di funzionamento del condensatore sincrono sono discusse di seguito.
All'inizio aumentando l'alimentazione CC, la corrente di armatura si riduce e mostra che lo statore sta utilizzando una bassa corrente per generare flusso, e anche il motore sincrono assorbe meno corrente reattiva, quindi è chiamata modalità sottoeccitata.
Aumentando ulteriormente l'eccitazione del campo in cc, arriva un punto in cui la corrente di armatura è bassa e il motore funziona al fattore di potenza unitario (PF). I requisiti di tutta l'eccitazione del campo sono soddisfatti dalla sorgente CC. Quindi questa modalità è nota come modalità normale eccitata.
Inoltre, aumentare la corrente di campo con l'alimentazione CC, quindi il flusso aumenta eccessivamente e per compensarlo, lo statore inizierà a fornire potenza reattiva invece di assorbirla. Pertanto, il motore sincrono assorbe una corrente principale.
Condensatore sincrono Vs banco di condensatori
La differenza tra un condensatore sincrono Vs a banco di condensatori include quanto segue.
| Condensatore sincrono |
Banco di condensatori |
| È un motore sincrono con eccitazione CC, utilizzato per migliorare il fattore di potenza e fattore di potenza correzione all'interno delle linee elettriche semplicemente collegandolo alle linee di trasmissione. | Un banco di condensatori è un insieme di condensatori disposti in serie (o) combinazioni parallele. I banchi di condensatori sono utilizzati principalmente per la correzione del fattore di potenza e la compensazione della potenza reattiva all'interno delle sottostazioni elettriche. |
| È anche noto come compensatore sincrono o condensatore sincrono. | È anche noto come unità condensatore. |
| A differenza di un banco di condensatori statici, la quantità di potenza reattiva di un condensatore sincrono può essere regolata continuamente. | Potenza reattiva da una statica banco di condensatori si riduce quando la tensione di rete si riduce, mentre un condensatore sincrono aumenta la potenza reattiva quando la tensione diminuisce. |
| Il condensatore sincrono ha una durata maggiore rispetto al banco di condensatori. | La durata del banco di condensatori è bassa. |
| Offrono prestazioni migliori all'interno del sistema ad alta tensione rispetto al banco di condensatori. | Offrono prestazioni inferiori all'interno del sistema ad alta tensione. |
| È più costoso di una batteria di condensatori. | È economico. |
Diagramma dei fasori
IL diagramma fasoriale del condensatore sincrono è mostrato di seguito. Ogni volta che un motore sincrono è normalmente sovraeccitato, prende la corrente del fattore di potenza in anticipo. Se questo motore è in condizioni di assenza di carico, dove l'angolo di carico 'δ' è estremamente piccolo e inoltre è eccessivamente eccitato come Eb > V, l'angolo PF aumenterà di quasi 90 gradi. Quindi, questo motore funziona con una condizione PF di circa '0' che è mostrata nel seguente diagramma del fasore.
Questa caratteristica è correlata a un tipico condensatore che utilizza una corrente PF in anticipo. Pertanto, il motore sovraeccitato che lavora in condizioni di assenza di carico è noto come condensatore sincrono. Questa è la proprietà principale perché quale motore viene utilizzato come dispositivo di miglioramento della potenza o fase avanzata.
Vantaggi e svantaggi
IL vantaggi di un condensatore sincrono include il seguente.
- Può aumentare l'inerzia del sistema.
- La capacità di sovraccarico a breve termine può essere aumentata.
- Attraversamento a bassa tensione.
- Risposta rapida
- Extra resistenza al cortocircuito.
- Non ci sono armoniche.
- La potenza reattiva viene continuamente regolata.
- È esente da manutenzione.
- È possibile mantenere un'elevata quantità di sicurezza.
- Ha una durata elevata.
- I difetti possono essere facilmente rimossi.
- L'entità della corrente assorbita attraverso il motore può essere facilmente modificata modificando l'eccitazione del campo con qualsiasi quantità. Quindi questo aiuta a ottenere un controllo continuo del fattore di potenza.
- La stabilità termica degli avvolgimenti del motore è elevata per le correnti di cortocircuito.
IL svantaggi di un condensatore sincrono include il seguente.
- È costoso.
- Genera rumore.
- Ci sono enormi perdite all'interno del motore.
- Occupa più spazio.
- Richiede un raffreddamento continuo.
- La corrente di campo deve essere continuamente controllata.
- Non ha coppia di autoavviamento quindi; devono essere fornite attrezzature ausiliarie.
Applicazioni
Gli usi o le applicazioni dei condensatori sincroni includono quanto segue.
- Le applicazioni tipiche includono principalmente HVDC, Wind o Solar, Grid Support & Regulation.
- Questi sono utilizzati sia a livello di tensione di trasmissione che di distribuzione per migliorare la stabilità e mantenere le tensioni nei limiti preferiti in condizioni di carico variabili e situazioni di emergenza.
- Questi condensatori sono utilizzati nei sistemi di alimentazione elettrica per il controllo della tensione su lungo linee di trasmissione , in particolare per le linee di trasmissione con un rapporto tra reattanza e resistenza induttiva piuttosto elevato.
- Viene utilizzato nelle linee elettriche per migliorare il fattore di potenza (PF) e la correzione PF semplicemente collegandolo alle linee di trasmissione.
- Questi condensatori sono utilizzati nei sistemi energetici ibridi.
- Questi condensatori si comportano come un condensatore variabile o induttore variabile , utilizzato all'interno dei sistemi di trasmissione di potenza per il controllo della tensione di linea.
Perché si chiama Condensatore Sincrono?
Quando un motore sincrono in condizioni di assenza di carico è sovraeccitato, si comporta come un condensatore perché inizia a utilizzare una corrente in anticipo a vuoto. Pertanto, un motore sincrono sovraeccitato senza carico è noto come condensatore sincrono. È semplicemente collegato al carico in parallelo per migliorare il fattore di potenza.
Dove viene utilizzato il condensatore sincrono?
Viene utilizzato nei sistemi di trasmissione di potenza per la regolazione della tensione di linea, in HVDC, eolico/solare, supporto alla rete, regolazione, correzione del fattore di potenza e Compensatore ERA .
Il motore sincrono è autoindotto?
Un motore sincrono non è un motore autoavviante a causa dell'inerzia del rotore . Quindi, non può seguire immediatamente la rivoluzione del campo magnetico dello statore. Quando il rotore raggiunge la velocità sincrona, l'avvolgimento di campo viene eccitato e il motore entra in sincronizzazione.
Quali sono i vantaggi dell'installazione di un condensatore sincrono in un impianto elettrico?
Un condensatore sincrono è molto utile sia a livello di tensione di trasmissione che di distribuzione per migliorare la stabilità e anche per mantenere le tensioni nei limiti desiderati in condizioni di carico variabili e in situazioni di emergenza.
Perché la macchina sincrona è un condensatore sincrono?
Una macchina sincrona che funziona senza carico condurrà la corrente. Quindi il motore sincrono che funziona senza un carico sovraeccitato è noto come condensatore sincrono.
Così, questo è una panoramica di un condensatore sincrono che viene utilizzato principalmente nella correzione del fattore di potenza (PF) per migliorare il PF da in ritardo a in anticipo. Poiché questo condensatore funziona come un condensatore variabile o un induttore variabile, viene utilizzato per controllare la tensione di linea all'interno dei sistemi di trasmissione di potenza. Ecco una domanda per te, cos'è un motore sincrono?
