동기식 콘덴서

전기공학에서 동기식 콘덴서(동기식 콘덴서, 동기식 콘덴서 또는 동기식 보정기라고도 함)는 DC가 배출한 동기식 모터로, 샤프트는 아무 것에도 연결되지 않고 자유롭게 회전한다.^[1]그 목적은 전력을 기계적 전력으로 변환하거나 그 반대로 변환하는 것이 아니라, 전력 송전 그리드의 조건을 조정하는 것이다.그것의 장은 전압 조절기에 의해 제어되어 그리드의 전압을 조정하는데 필요한 반응 전력을 발생시키거나 흡수하거나 또는 전력 계수를 개선하기 위해 필요하다.콘덴서의 설치 및 작동은 대형 전기 모터 및 발전기와 동일하다.

장치의 전기장 소출을 증가시키면 시스템에 반응하는 전력(var 단위로 측정)이 공급된다.그 주된 장점은 수정 금액을 쉽게 조정할 수 있다는 것이다.기계의 로터에 저장된 운동 에너지는 단락 또는 전기 아크로와 같은 부하가 빠르게 변동하는 동안 전력 시스템을 안정시키는 데 도움이 될 수 있다.동기식 콘덴서의 대규모 설치는 교류 그리드에 반응하는 전력을 공급하기 위해 고전압 직류 변환기와 연계하여 사용되기도 한다.

동기식 콘덴서는 전력 그리드에서 전력 인자 보정을 위한 콘덴서 뱅크의 대안이다.한 가지 장점은 동기식 콘덴서에서 나오는 반응 전력의 양을 지속적으로 조정할 수 있다는 것이다.콘덴서 뱅크의 반응 전력은 그리드 전압이 감소하면 감소하는 반면 동기식 콘덴서는 전압이 감소함에 따라 반응 전류를 증가시킬 수 있다.그러나 동기식 기계는 정전식 콘덴서 뱅크보다 에너지 손실이 높다.^[1]전기 그리드에 연결된 대부분의 동기식 콘덴서는 20 MVAR(메가바르)에서 200 MVAR 사이의 정격이며 많은 것이 수소 냉각이다.수소 농도가 70% 이상 유지되는 한 일반적으로 91%^[2] 이상이면 폭발 위험이 없다.싱콘은 길이가 8미터, 높이가 5미터, 무게가 170톤이다.^[3]

이론

자기장에서 회전하는 코일은 사인파 전압을 생성하는 경향이 있다.회로에 연결되면 시스템의 전압이 이 개방 회로 전압과 어떻게 다른지에 따라 일부 전류가 흐른다.기계적 토크(모터가 생산, 발전기가 필요로 함)는 실제 출력과만 일치한다는 점에 유의하십시오.반응 동력은 어떤 토크를 초래하지 않는다.

동기식 모터에 대한 기계적 부하가 증가함에 따라 스테이터 ${\displaystyle {전류}_{}}$ I a ${\$은(는) 필드 흥분과 관계없이 증가한다$$.과부하 및 과부하 모터의 경우, 동력 계수(p.f.)는 기계적 부하 증가와 함께 통합에 접근하는 경향이 있다.이러한 동력계수의 변화는 부하가 증가하는$$ $I{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle a_{}}$ ${\$의 변화보다 크다.

전기자 전류의 위상은 전기장의 흥분 상태에 따라 달라진다.전류는 낮은 값과 높은 값에서 더 큰 값을 가진다.그 사이에 전류는 특정 흥분과 일치하는 최소값을 가진다(오른쪽 그래프 참조).$흥분$되는$$I {\$displaystyle$ I$}$의 변형은 모양 때문에 $V{\displaystyle }$ ${\displaystyle V}$ 곡선으로 알려져 있다.

동일한 기계적 부하에 대해 전기자 전류는 넓은 범위에 걸친 자기장 호기량에 따라 변화하므로 동력 계수도 그에 따라 변하게 된다.너무 많이 배출되면 모터는 선도적인 동력 계수(및 그리드에 var를 공급)로 작동하며, 저속 동력 계수(그리고 그리드에서 var를 흡수함)로 충분히 배출되지 않을 때 작동한다.그 사이에 힘의 요인은 단결이다.최소 전기자 전류는 단일 전력 인자(상에서의 전압과 전류)의 지점에 해당한다.

동기식 모터에서와 같이 기계의 스테이터는 ${\displaystyle {전압}_{}}$ V$$s {\$displaystyle V_{s}}$의 3상 공급에 연결되며,$$ 이는 기계 내부에서 회전 자기장을 생성한다.마찬가지로 로터는 DC 전류 $I{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle e_{}}$ ${\$로 흥분하여$$ 전자석 역할을 한다.정상 작동에서 로터 자석은 동기 속도로 스테이터 장을 따른다.회전 전자석은 기계가 동기식 발전기인 것처럼 스테이터 권선에 3상$$ 전압 ${\displaystyle V_{}}$ g ${\$를 유도한다.기계, 자기 또는 전기적 손실이 없는 이상적인 기계로 간주되는 경우, 동등한 회로는 스테이터의$$ 권선 $인덕턴스{\displaystyle }$ L ${\displaystyle L}$과 직렬로 AC 발전기가 된다.$V{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle g_{}}$ ${\$ $V_{g$$}$의 크기는 흥분 $전류{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle I_{}}$e {\$displaystyle$I_${e$}와$$ 회전 속도에 따라$$ 달라지며, 후자가 고정됨에 따라 $V{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle g_{}}$ ${\$는 I ${\displaystyle e_{}}$ ${\$e}에만$$ 의존하며$,$ I ${\displaystyle e_{}}${\$displaystystystystystystyty$}가 유의하게 조정된다$.$e $I{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {\text{e0}}_{}}$ ${\$ ${\displaystyle V_{}}$ g ${\$은$($는) V ${\displaystyle s_{}}$ {\$displaystyle V_{s}$과$($와$$) 같으며 스테이터 ${\displaystyle I_{}}$ s ${\$의 전류는 0이 된다$$.이는 위에 표시된 곡선의 최소치에 해당한다.If, however, ${\displaystyle I_{e}}$ is increased above ${\displaystyle I_{\text{e0}}}$, ${\displaystyle V_{g}}$ will exceed ${\displaystyle V_{s}}$, and the difference is accounted for by a voltage ${\displaystyle V_{1}}$ appearing across the stator inductance ${\displ$$aystyle L}$: V ${\displaystyle L_{}}$= ${\displaystyle {}_{}}$ s ${\displaystyle X_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$ $여기$서 ${\displaystyle X_{}}$ L ${\$은 스테이터 리액턴스다.이제 스테이터 전류 ${\displaystyle I_{}}$ ${\$는 더 이상 0이 아니다$$.$기계$가 이상적이기 때문에 ${\displaystyle V_{}}$ g ${\$ ${\displaystyle V_{}}$ L$${\$displaystyle V_{L},$ ${\displaystyle V_{}}$ s$${\$displaystyle V_{s}$ 등이 모두$$ 위상이며, $I{\displaystyle {}_{}}$ s$${\$displaystyle I_{s}$는 완전히 반응성이 있다$$(즉, 4중).기계 단자의 공급 측으로부터 보면, 음의 반응 전류가 단자에서 흘러나오고, 따라서 기계는 콘덴서로 나타나게 $되며{\displaystyle {}_{}}$, I ${\displaystyle r_{}}$ ${\$$displaystyle I_{\$$displaystyle I_{\text{s0}}}$보다 증가하면서$$ 리액턴스의 크기가 커진다$.$ I ${\displaystyle e_{}}$ ${\$}$le I_{e}}$은(는) $I{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {\text{e0}}_{}}$ ${\$보다 작도록 조정되며$,$ ${\displaystyle V_{}}$ s ${\$은$($는) $V{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle g_{}}$ ${\$를 초과하고$$ 양성 반응성 전류가 기계로 흐르게 된다.그러면 기계는 ${\displaystyle I_{}}$ e ${\$이(가) 더 줄어들면서 리액턴스가 떨어지는 인덕터로 나타난다.이러한 조건은 V 커브(위)의 두 상승 암에 해당한다.손실이 있는 실용적인 기계에서 등가 회로는 기계적 및 자기적 손실을 나타내는 단자와 병렬로 저항기를 포함하고, 스테이터의 구리 손실을 나타내는 발전기 및 L과 직렬로 다른 저항을 포함한다.따라서 실용적인 기계에서 $I{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle s_{}}$ ${\$는 작은 상내 구성요소를 포함하고 0으로 떨어지지 않는다.

적용

과배출된 동기식 모터는 선도적인 동력계수를 가지고 있다.이것은 산업부하의 전력 인자 교정에 유용하게 만든다.변압기와 유도 모터 모두 라인에서 후행(자기) 전류를 끌어낸다.가벼운 부하에서 유도 모터에 의해 끌어당기는 전력은 반응성이 크고 동력 계수는 낮은 값을 갖는다.무효 전력을 공급하기 위해 흐르는 추가 전류는 전력 시스템에 추가적인 손실을 발생시킨다.산업 공장에서 동기식 모터는 유도 모터에 필요한 반응형 전력의 일부를 공급하는데 사용될 수 있다.이것은 발전소의 전력 계수를 개선하고 그리드에서 요구되는 반응 전류를 감소시킨다.

동기식 콘덴서는 최대 150%의 추가 var를 생산할 수 있는 기능으로 단계별 자동 전력 인자 보정을 제공한다.이 시스템은 스위칭 과도현상을 일으키지 않으며 시스템 전기 고조파에 영향을 받지 않는다(일부 고조파들은 심지어 동기식 콘덴서에 의해 흡수될 수도 있다).과도한 전압 레벨을 생성하지 않으며 전기적 공진에 취약하지 않다.동기식 콘덴서의 회전 관성 때문에 매우 짧은 전력 강하 시 제한된 전압 지원을 제공할 수 있다.

회전식 동기식 콘덴서의 사용은 1950년대까지 일반적이었다.그것들은 콘덴서 과열과 치명적인 고장을 유발하는 고조파 문제 때문에 전력 인자 보정을 위한 콘덴서의 대체(또는 보충)로 남아 있다.동기식 콘덴서는 전압 레벨을 지원하는 데도 유용하다.캐패시터 뱅크에서 발생하는 반응전력은 단자 전압의 제곱과 정비례하며, 시스템 전압이 감소하면 가장 필요한 때에 캐패시터가 반응전력을 적게 생성하는 반면, 시스템 전압이 증가하면 캐패시터가 더 많은 반응전력을 생성하여 문제를 악화시킨다.이와는 대조적으로 일정한 장과 함께 동기식 콘덴서는 자연적으로 낮은 전압에 더 많은 반응 전력을 공급하고 높은 전압에서 더 많은 반응 전력을 흡수하며, 더 많은 장을 제어할 수 있다.이 반응형 전력은 대형 모터를 시동할 때 또는 전동 휠링의 경우와 같이, 상호 연결된 전력 시스템 내에서 한 지리적 지역에서 다른 지리적 영역으로 전력의 전송이 발생하는 곳으로부터 전력이 사용되는 곳까지 먼 거리를 이동해야 하는 상황에서의 전압 조절을 개선한다.s

동기식 콘덴서는 동적 역률 보정 시스템이라고도 할 수 있다.이러한 기계들은 고급 제어장치를 사용할 때 매우 효과적이라는 것을 증명할 수 있다.PF 컨트롤러와 조절기가 있는 PLC 기반 컨트롤러는 시스템이 주어진 동력 계수를 만족하도록 설정하거나 지정된 양의 반응 전력을 생산하도록 설정할 수 있다.

전력계통에서는 동기식 콘덴서를 사용하여 긴 전송선, 특히 상대적으로 높은 유도 리액턴스 비율을 가진 회선의 경우 전압을 제어할 수 있다.^[5]

갤러리

참고 항목

• 정적 동기 보상기
• 정적 VAR 보정기
• 유니파이드 전력 흐름 제어기

참조

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 동기식 콘덴서 관련 미디어가 있다.

• 동기식 기계 및 동기식 콘덴서 단기 과정