ఎలక్ట్రికల్ నెట్వర్క్లలో సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ అనేది నిష్క్రియ ఆపరేషన్ కోసం రూపొందించబడిన తేలికపాటి సింక్రోనస్ మోటార్.
విద్యుత్ శక్తి యొక్క ప్రధాన వినియోగదారులు, క్రియాశీల శక్తితో పాటు, సిస్టమ్ యొక్క జనరేటర్ల నుండి వినియోగిస్తారు రియాక్టివ్ పవర్… మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ను సృష్టించడానికి మరియు నిర్వహించడానికి పెద్ద అయస్కాంతీకరణ రియాక్టివ్ కరెంట్లు అవసరమయ్యే వినియోగదారుల సంఖ్యలో అసమకాలిక మోటార్లు, ట్రాన్స్ఫార్మర్లు, ఇండక్షన్ ఫర్నేసులు మరియు ఇతరాలు ఉన్నాయి. ఫలితంగా, పంపిణీ నెట్వర్క్లు సాధారణంగా వెనుకబడిన కరెంట్తో నిర్వహించబడతాయి.
జనరేటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన రియాక్టివ్ పవర్ అతి తక్కువ ఖర్చుతో పొందబడుతుంది. అయినప్పటికీ, జనరేటర్ల నుండి రియాక్టివ్ పవర్ యొక్క బదిలీ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు మరియు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లలో అదనపు నష్టాలతో ముడిపడి ఉంటుంది. అందువల్ల, రియాక్టివ్ శక్తిని పొందడానికి, సిస్టమ్ యొక్క నోడల్ సబ్స్టేషన్ల వద్ద లేదా నేరుగా వినియోగదారుల వద్ద ఉన్న సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లను ఉపయోగించడం ఆర్థికంగా ప్రయోజనకరంగా మారుతుంది.
సింక్రోనస్ మోటార్లు, DC ఉత్తేజితానికి కృతజ్ఞతలు, వారు cos = 1 తో పని చేయవచ్చు మరియు నెట్వర్క్ నుండి రియాక్టివ్ శక్తిని వినియోగించరు, మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో, ఓవర్ ఎక్సిటేషన్తో, వారు నెట్వర్క్కి రియాక్టివ్ శక్తిని ఇస్తారు. ఫలితంగా, నెట్వర్క్ యొక్క శక్తి కారకం మెరుగుపడింది మరియు దానిలో వోల్టేజ్ డ్రాప్ మరియు నష్టాలు తగ్గుతాయి, అలాగే పవర్ ప్లాంట్లలో పనిచేసే జనరేటర్ల పవర్ ఫ్యాక్టర్.
సిన్క్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు నెట్వర్క్ యొక్క పవర్ ఫ్యాక్టర్ను భర్తీ చేయడానికి మరియు వినియోగదారు లోడ్లు కేంద్రీకృతమై ఉన్న ప్రాంతాల్లో నెట్వర్క్ యొక్క సాధారణ వోల్టేజ్ స్థాయిని నిర్వహించడానికి రూపొందించబడ్డాయి.
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ అనేది ఫీల్డ్లో ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్తో షాఫ్ట్ లోడ్ లేకుండా మోటార్ మోడ్లో పనిచేసే సింక్రోనస్ మెషిన్.
ఓవర్ఎక్సిటేషన్ మోడ్లో, కరెంట్ మెయిన్స్ వోల్టేజ్ను నడిపిస్తుంది, అంటే, ఈ వోల్టేజ్కు సంబంధించి ఇది కెపాసిటివ్, మరియు అండర్ఎక్సిటేషన్ మోడ్లో, ఇది వెనుకబడి, ప్రేరకంగా ఉంటుంది. ఈ మోడ్లో, సింక్రోనస్ మెషిన్ కాంపెన్సేటర్గా మారుతుంది — రియాక్టివ్ కరెంట్ జనరేటర్.
గ్రిడ్కు రియాక్టివ్ పవర్ను సరఫరా చేసినప్పుడు సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ యొక్క ఓవర్ఎక్సైటెడ్ మోడ్ ఆపరేషన్ సాధారణం.
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు డ్రైవ్ మోటార్లు లేకుండా ఉంటాయి మరియు వాటి ఆపరేషన్ పరంగా తప్పనిసరిగా సింక్రోనస్ ఐడ్లర్ మోటార్లు.
ఈ ప్రయోజనం కోసం, ప్రతి సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ ఆటోమేటిక్ ఎక్సైటేషన్ లేదా వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్తో అమర్చబడి ఉంటుంది, ఇది ప్రేరేపిత కరెంట్ యొక్క పరిమాణాన్ని నియంత్రిస్తుంది, తద్వారా కాంపెన్సేటర్ యొక్క టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ స్థిరంగా ఉంటుంది.
పవర్ ఫ్యాక్టర్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు తదనుగుణంగా కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ మధ్య ఆఫ్సెట్ కోణాన్ని φw విలువ నుండి φc వరకు తగ్గించడానికి, రియాక్టివ్ పవర్ అవసరం:
ఇక్కడ P అనేది సగటు క్రియాశీల శక్తి, kvar; φsv - వెయిటెడ్ యావరేజ్ పవర్ ఫ్యాక్టర్కు సంబంధించిన ఫేజ్ షిఫ్ట్; φk - పరిహారం తర్వాత పొందవలసిన దశ షిఫ్ట్; a — పరిహార పరికరాలను ఇన్స్టాల్ చేయకుండా పవర్ ఫ్యాక్టర్లో సాధ్యమయ్యే పెరుగుదలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి గణనల్లోకి దాదాపు 0.9కి సమానమైన కారకం నమోదు చేయబడింది.
అదనంగా రియాక్టివ్ కరెంట్ పరిహారం ఇండక్టివ్ ఇండస్ట్రియల్ లోడ్లు, సింక్రోనస్ లైన్ కాంపెన్సేటర్లు అవసరం. పొడవైన ప్రసార మార్గాలలో, తక్కువ లోడ్ వద్ద, లైన్ సామర్థ్యం ప్రబలంగా ఉంటుంది మరియు అవి లీడింగ్ కరెంట్తో పనిచేస్తాయి. ఈ కరెంట్ను భర్తీ చేయడానికి, సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ తప్పనిసరిగా లాగింగ్ కరెంట్తో పనిచేయాలి, అంటే, తగినంత ప్రేరేపణతో.
విద్యుత్ లైన్లపై గణనీయమైన లోడ్తో, విద్యుత్ వినియోగదారుల ఇండక్టెన్స్ ప్రబలంగా ఉన్నప్పుడు, విద్యుత్ లైన్ వెనుకబడిన కరెంట్తో పనిచేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ తప్పనిసరిగా లీడింగ్ కరెంట్తో పనిచేయాలి, అంటే అతిగా ప్రేరేపిస్తుంది.
పవర్ లైన్పై లోడ్లో మార్పు వలన రియాక్టివ్ పవర్ ప్రవాహాల పరిమాణం మరియు దశలో మార్పు వస్తుంది మరియు లైన్ వోల్టేజ్లో గణనీయమైన హెచ్చుతగ్గులకు దారితీస్తుంది. ఈ విషయంలో, నియంత్రణ అవసరం అవుతుంది.
సిన్క్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు సాధారణంగా ప్రాంతీయ సబ్స్టేషన్లలో వ్యవస్థాపించబడతాయి.
ట్రాన్సిట్ పవర్ లైన్ల చివరిలో లేదా మధ్యలో వోల్టేజ్ను నియంత్రించడానికి, సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లతో ఇంటర్మీడియట్ సబ్స్టేషన్లను సృష్టించవచ్చు, ఇవి వోల్టేజ్ను నియంత్రించాలి లేదా మార్చకుండా ఉంచాలి.
అటువంటి సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ల ఆపరేషన్ ఆటోమేటెడ్, ఇది ఉత్పత్తి చేయబడిన రియాక్టివ్ పవర్ మరియు వోల్టేజ్ యొక్క మృదువైన ఆటోమేటిక్ నియంత్రణ యొక్క అవకాశాన్ని సృష్టిస్తుంది.
అసమకాలిక ప్రారంభాన్ని నిర్వహించడానికి, అన్ని సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు పోల్ భాగాలలో ప్రారంభ కాయిల్స్తో అందించబడతాయి లేదా వాటి స్తంభాలు భారీగా ఉంటాయి. ఈ సందర్భంలో, ప్రత్యక్ష పద్ధతి మరియు అవసరమైతే, రియాక్టర్ ప్రారంభ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు.
కొన్ని సందర్భాల్లో, అదే షాఫ్ట్లో వాటితో మౌంట్ చేయబడిన స్టార్ట్-ఫేజ్ ఇండక్షన్ మోటార్లను ఉపయోగించి శక్తివంతమైన కాంపెన్సేటర్లు కూడా పనిచేస్తాయి. నెట్వర్క్తో సమకాలీకరణ కోసం, స్వీయ-సమకాలీకరణ పద్ధతి సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు క్రియాశీల శక్తిని అభివృద్ధి చేయనందున, వాటి కోసం పని యొక్క స్థిరమైన స్థిరత్వం యొక్క ప్రశ్న దాని ఆవశ్యకతను కోల్పోతుంది. దీని కారణంగా, అవి జనరేటర్లు మరియు మోటార్లు కంటే చిన్న గాలి ఖాళీతో తయారు చేయబడతాయి. ఖాళీని తగ్గించడం వల్ల ఫీల్డ్ వైండింగ్ను సులభతరం చేస్తుంది మరియు యంత్ర ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది.
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ యొక్క రేట్ చేయబడిన స్పష్టమైన శక్తి అధిక ప్రేరేపణతో దాని ఆపరేషన్కు అనుగుణంగా ఉంటుంది, అనగా. సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ యొక్క రేట్ పవర్ అనేది లీడింగ్ కరెంట్ వద్ద దాని రియాక్టివ్ పవర్, ఇది ఆపరేటింగ్ మోడ్లో చాలా కాలం పాటు తీసుకువెళుతుంది.
రియాక్టివ్ మోడ్లో పనిచేసేటప్పుడు అత్యధిక అండర్ ఎక్సిటేషన్ కరెంట్ మరియు పవర్ విలువలు పొందబడతాయి.
చాలా సందర్భాలలో, అండర్ ఎక్సిటేషన్ మోడ్కు ఓవర్ ఎక్సిటేషన్ మోడ్ కంటే తక్కువ శక్తి అవసరం, కానీ కొన్ని సందర్భాల్లో ఎక్కువ శక్తి అవసరం. ఇది ఖాళీని పెంచడం ద్వారా సాధించవచ్చు, కానీ ఇది యంత్రం యొక్క ధరలో పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది మరియు అందువల్ల ప్రతికూల ప్రేరేపణ కరెంట్ మోడ్ను ఉపయోగించడం అనే ప్రశ్న ఇటీవల తలెత్తింది. క్రియాశీల శక్తి పరంగా సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ నష్టాలతో మాత్రమే లోడ్ చేయబడినందున, ఇది అతని ప్రకారం, స్థిరంగా మరియు తక్కువ ప్రతికూల ఉత్సాహంతో పని చేస్తుంది.
కొన్ని సందర్భాల్లో, పొడి కాలాల్లో, కాంపెన్సేటర్ మోడ్లో ఆపరేషన్ కోసం, అవి కూడా ఉపయోగించబడతాయి జలవిద్యుత్ జనరేటర్లు.
నిర్మాణాత్మకంగా, కాంపెన్సేటర్లు సింక్రోనస్ జనరేటర్ల నుండి ప్రాథమికంగా భిన్నంగా ఉండవు. అవి ఒకే మాగ్నెట్ సిస్టమ్, ఉత్తేజిత వ్యవస్థ, శీతలీకరణ మొదలైనవి కలిగి ఉంటాయి. అన్ని మీడియం పవర్ సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు ఎయిర్ కూల్డ్ మరియు ఎక్సైటర్ మరియు ఎక్సైటర్తో తయారు చేయబడతాయి.
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు యాంత్రిక పనిని నిర్వహించడానికి రూపొందించబడలేదు మరియు షాఫ్ట్పై క్రియాశీల లోడ్ని కలిగి ఉండవు, అవి యాంత్రికంగా తేలికపాటి నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. కాంపెన్సేటర్లు క్షితిజ సమాంతర షాఫ్ట్ మరియు కుంభాకార పోల్ రోటర్తో సాపేక్షంగా తక్కువ-వేగం గల యంత్రాలు (1000 - 600 rpm) వలె ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.
తగిన ఉద్రేకంతో నిష్క్రియ జనరేటర్ను సమకాలీకరణ పరిహారంగా ఉపయోగించవచ్చు.అతిగా ఉత్తేజిత జనరేటర్లో ఈక్వలైజింగ్ కరెంట్ కనిపిస్తుంది, ఇది జనరేటర్ వోల్టేజ్కు సంబంధించి పూర్తిగా ప్రేరకంగా ఉంటుంది మరియు గ్రిడ్కు సంబంధించి పూర్తిగా కెపాసిటివ్గా ఉంటుంది.
అధిక ఉత్తేజిత సింక్రోనస్ మెషీన్, జనరేటర్గా లేదా మోటారుగా పనిచేసినా, మెయిన్స్కు సంబంధించి కెపాసిటెన్స్గా పరిగణించబడుతుందని మరియు ఉత్తేజిత సింక్రోనస్ మెషీన్ను ఇండక్టెన్స్గా పరిగణించవచ్చని గుర్తుంచుకోవాలి.
గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన జనరేటర్ను సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ మోడ్కు బదిలీ చేయడానికి, టర్బైన్కు ఆవిరి (లేదా నీరు) యాక్సెస్ను మూసివేయడం సరిపోతుంది. ఈ మోడ్లో, అతిగా ఉత్తేజిత టర్బైన్-జనరేటర్ భ్రమణ నష్టాలను (మెకానికల్ మరియు ఎలక్ట్రికల్) కవర్ చేయడానికి మాత్రమే గ్రిడ్ నుండి తక్కువ మొత్తంలో క్రియాశీల శక్తిని వినియోగించడం ప్రారంభిస్తుంది మరియు రియాక్టివ్ శక్తిని గ్రిడ్కు బదిలీ చేస్తుంది.
సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ మోడ్లో, జెనరేటర్ చాలా కాలం పాటు పని చేయగలదు మరియు టర్బైన్ యొక్క ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది.
అవసరమైతే, టర్బైన్ జనరేటర్ను టర్బైన్ తిరిగేటప్పుడు (టర్బైన్తో కలిపి) మరియు ఆపివేయబడినప్పుడు, సిన్క్రోనస్ కాంపెన్సేటర్గా ఉపయోగించవచ్చు, అనగా. విడదీయబడిన క్లచ్తో.
డ్రైవ్ మోడ్లోకి వెళ్లిన జనరేటర్ వైపు స్టీమ్ టర్బైన్ను తిప్పడం వల్ల టర్బైన్ టెయిల్ సెక్షన్ వేడెక్కుతుంది.