Як синхронізуються джерела змінного струму - Поради щодо тестування та вимірювання
Сьогодні величезні мережі змінного струму складаються з безлічі окремих генераторів, нові постійно надходять у мережу. Коли генератор вимикається для технічного обслуговування або навіть тимчасово відключається, він повинен повторно синхронізуватися при повторному приєднанні до електромережі, як правило, автоматичними засобами з ручним резервуванням на місці, якщо це необхідно.
Процес синхронізації джерел змінного струму з напругою мережі набуває більшого значення з поширенням відновлюваної енергії. Потужність, яку генерують вітрові та сонячні решітки, в кінцевому підсумку повинна надходити в мережу на частотах, які точно відповідають потужності мережі. Ось декілька основних процедур.
Генератори інженерних мереж в американській електромережі генерують потужність при 60 Гц ± 0,5 Гц. Зміни частоти корисності трапляються як наслідок зміни навантажень. Навантаження, які спричиняють падіння частоти більше половини герц, спричиняють автоматичне скидання навантаження або інші дії, щоб повернути частоту назад.
Коли відносно невеликий генератор змінного струму підключається до робочої мережі, сигнали двох джерел повинні синхронізуватися. Зокрема, вони повинні збігатися за напругою, частотою, фазою та послідовністю фаз. І, звичайно, вони обоє повинні бути синусоїдами. У випадку фази "синхронізація" визначається як така, що знаходиться в межах одного електричного ступеня фази мережі.
Синхронізація встановлюється з окремим генератором, який все ще електрично ізольований. Ще однією вимогою до синхронізації змінного струму обертових генераторів є те, що генератори, додані до мережі, повинні мати належну швидкість падіння (тобто різницю між номінальною частотою обертання та фактичною швидкістю), щоб спільне навантаження відповідало правильній пропорції до їх відповідних номіналів. Швидкість падіння застосовується до основного двигуна. Це є необхідною вимогою, оскільки навантаження генератора зменшує його швидкість, що в свою чергу точно визначає частоту. Генератори, підключені паралельно, можуть обертатися з поступово різними швидкостями, оскільки вихідна частота кожного також є функцією кількості полюсів.
Щоб синхронізувати один генератор змінного струму в діючу мережу, потрібно маніпулювати новим блоком, щоб його напруга та частота точно відповідали загальній мережі. Тоді генератор може бути електрично підключений. При підключенні він автоматично замикається на більшу мережу, а потім підтримує синхронізацію без подальших налаштувань. Коли один невеликий генератор підключається до більшої мережі, кожен складовий генератор дещо змінює свою частотну потужність, щоб вмістити доданий елемент, який регулює набагато більший ступінь.
Існує понад 500 індивідуальних комунальних підприємств, що живлять північноамериканські електромережі, деякі мають великі банки генераторів, всі синхронізовані. Сітка розділена на декілька сегментів, з'єднаних високовольтними ланцюгами постійного струму, усуваючи необхідність синхронізації цих великих сегментів змінного струму між собою.
Окремі генератори, призначені для паралельної роботи, зазвичай підключаються через автоматичні вимикачі, які також функціонують як ручні або механічні вимикачі. Контакти призначені для замикання та швидкого розмикання, щоб мінімізувати дугу. Для трифазних систем потрібні триполюсні вимикачі.
Якщо вимикач закритий і частота обертання ротора не збігається, блок з більшою силою обертання різко підтягує слабшу машину (з більшим внутрішнім опором) до неї з точки зору оборотів в хвилину. Результатом є раптове прискорення або уповільнення, що супроводжується сильним струмом як у провідниках, що приєднуються до машин, так і в обмотках обох машин. Цей шок для системи також відчувають обидва двигуни, можливо, в дизельних двигунах, які ламають колінчасті вали.