同期コンデンサー : 設計、動作、フェーザー図とその応用

同期コンデンサーは新しいものではありませんが、電力システムを安定化するために 1950 年代から通常使用されてきました。同期コンデンサーは、非常に自由に回転し、無効電力を吸収または生成して電力システムを安定化および強化できる大型の機械です。これらのコンデンサは、ネットワークの慣性を高めるため、負荷内に変化があった場合に役立ちます。同期コンデンサー内に蓄えられた運動エネルギーは、電力システムの慣性全体を供給し、周波数制御の観点から非常に役立ちます。この記事では、その概要について説明します。 同期コンデンサー – 作業とその応用。

シンクロナスコンデンサーとは何ですか?

過度に興奮した 同期モーター 無負荷で動作するものは同期コンデンサーとして知られています。このコンデンサは、軸が駆動機器に接続されていない直流励磁型の同期機です。このコンデンサは、同期補償器または同期補償器とも呼ばれます。 コンデンサ 。このデバイスは、連続的に調整可能な無効電力を生成または吸収することにより安定性と電圧調整を改善し、短絡強度を改善し、同期慣性を供給することにより周波数の安定性を提供します。

同期コンデンサの主な目的は、無効電力制御機能と機械の同期慣性を利用することです。電力システムには、無効電力量を継続的に調整できる機能があるため、コンデンサバンクに代わる魅力的なソリューションが含まれています。これらのコンデンサは、長い送電線やパワー エレクトロニクス デバイスの高度な普及によるネットワーク内、および主要ネットワークからの「孤立」の危険性が高いネットワーク内の電圧を制御するのに最適です。

同期コンデンサーの設計

同期コンデンサーは、ステーター、ローター、励磁機、モールド巻線、フレームなどのさまざまなコンポーネントで設計されています。同期モーターには、誘導モーターと同様の 3 相ステーターが含まれています。ユニットは次のように始まります 誘導電動機 始動トルクを生成するために滑る必要がある償却巻線を使用します。

同期モーターの場合、DC は励磁器と呼ばれるローターの界磁巻線に供給されます。同期モーターのシャフト上に配置されます。ステーターと同じ数の極を備えたローターには、直流電源を通じて電力が供給されます。ロータ電流は、ロータが回転ステータ磁束によって「段階的にロック」できるようにすることで、ロータ極対内に N-S 磁極接続を作成します。フレームは機械の外部部分であり、鋳鉄で設計されています。

同期コンデンサーはどのように動作しますか?

同期コンデンサーの動作は同期モーターの原理と似ています。このモーターの動作原理は運動 EMF です。つまり、磁場の効果により導体が回転する傾向があります。ここでは、三相交流電源と安定した直流電源のような磁場を電源に供給する 2 つの方法が使用されます。 ステーター 。

2 つの励磁方法を提供する主な理由は、モーターが固定子と DC 界磁巻線によって生成される磁界連動に単純に作用するため、同期速度で回転できるためです。

DC 磁場励起を変更すると、異なるモードが発生する可能性があります。したがって、同期コンデンサーの動作モードについては以下で説明します。

まず DC 電源を増やすと、電機子電流が減少し、固定子が磁束を生成するために低電流を利用していることがわかり、また同期電動機が消費する無効電流も少なくなるため、過小励磁モードと呼ばれます。

DC 界磁励磁内でさらに増加すると、電機子電流が低くなり、モーターが 1 の力率 (PF) で動作する点が現れます。すべてのフィールド励起の要件は、DC 電源によって満たされます。したがって、このモードは正常励起モードとして知られています。

さらに、直流電源によって界磁電流が増加すると、磁束が過剰に増加し、それを相殺するために、固定子は無効電力を吸収する代わりに無効電力を供給し始めます。したがって、同期モータには進み電流が流れます。

同期コンデンサーとコンデンサーバンク

同期コンデンサーとコンデンサーの違い コンデンサバンク 以下が含まれます。

フェーザ図

の 同期コンデンサーのフェーザ図 以下に示します。同期モータが通常過励磁になると、必ず先行力率電流が流れます。このモーターが無負荷状態にあり、負荷角「δ」が非常に小さく、かつ Eb > V のように過励磁されている場合、PF 角度はほぼ 90 度まで増加します。したがって、このモーターは、次のフェーザ図に示すように、ほぼ「0」の先行 PF 条件で動作します。

この特性は、先行 PF 電流を使用する一般的なコンデンサに関連しています。したがって、無負荷条件で動作する過励磁モーターは同期コンデンサーとして知られています。これは、どのモータが出力向上デバイスとして利用されるか、または位相が進むための主な特性です。

長所と短所

の 同期コンデンサーの利点 以下のものが含まれます。

• システムの慣性を高めることができます。
• 短期的な過負荷容量を増やすことができます。
• 低電圧ライドスルー。
• 迅速な対応
• 特別な短絡強度。
• 高調波はありません。
• 無効電力は継続的に調整されます。
• メンテナンスフリーです。
• 高いセキュリティを維持できます。
• 寿命が長いのです。
• 欠陥は簡単に取り除くことができます。
• モーターに流れる電流の大きさは、界磁励磁を任意の量で変更することで簡単に変更できます。したがって、これは無段階力率制御の達成に役立ちます。
• モーター巻線の短絡電流に対する熱安定性は高くなります。

の 同期コンデンサーの欠点 以下のものが含まれます。

• 高価です。
• ノイズが発生します。
• モーター内部では大きな損失が発生します。
• より多くのスペースを占めます。
• 継続的な冷却が必要です。
• フィールド電流を継続的にチェックする必要があります。
• 自己始動トルクがないため、補助装置を提供する必要があります。

アプリケーション

同期コンデンサーの用途または用途には次のようなものがあります。

• 典型的なアプリケーションには、主に HVDC、風力発電または太陽光発電、送電網のサポートと調整が含まれます。
• これらは、安定性を強化し、変化する負荷条件や緊急事態において電圧を好ましい制限内に維持するために、送電および配電の両方の電圧レベルで使用されます。
• これらのコンデンサは、電力システムで長時間の電圧制御に使用されます。 伝送ライン 特に、誘導リアクタンスと抵抗の比がかなり高い伝送線路の場合に適しています。
• 送電線に接続するだけで力率（P.F）の向上やPF補正を行う電力線に利用されます。
• これらのコンデンサーはハイブリッド エネルギー システムで利用されます。
• これらのコンデンサーは可変コンデンサーのように動作します。 可変インダクタ 、送電システム内で線間電圧を制御するために使用されます。

なぜシンクロナスコンデンサーと呼ばれるのでしょうか?

無負荷状態で同期モータが過励磁されると、無負荷で進み電流を使用し始めるため、同期モータはコンデンサと同様に動作します。したがって、無負荷時に過励磁される同期モータは同期コンデンサとして知られています。力率を改善するために負荷に並列に接続するだけです。

同期コンデンサーはどこに使用されますか?

これは、送電システム内で線間電圧を調整するため、HVDC、風力/太陽光発電、グリッドサポート、調整、力率補正などに使用されます。 WAS 補償器 。

同期モーターは自己誘導式ですか?

同期モーターは慣性があるため、自己始動モーターではありません。 ローター 。そのため、固定子の磁界の回転にすぐには追従できません。ローターが同期速度に達すると、界磁巻線が励磁され、モーターが同期状態に入ります。

電気システムに同期コンデンサーを設置する利点は何ですか?

同期コンデンサは、送電と配電の両方の電圧レベルで非常に役立ち、安定性を高め、負荷条件の変化や不測の事態において電圧を望ましい制限内に維持します。

なぜ同期機がシンクロコンデンサーなのか?

同期マシンが無負荷で動作すると、電流がリードされます。したがって、過励磁された負荷なしで同期モータが動作することは、同期コンデンサとして知られています。

したがって、これは 同期コンデンサーの概要 これは主に力率 (PF) 補正に使用され、PF を遅れから進みに強化します。このコンデンサは可変コンデンサまたは可変インダクタのように機能するため、送電システム内の線間電圧の制御に使用されます。ここで質問なのですが、同期モーターとは何ですか?