तुल्यकालिक संघनित्र

टेम्पलस्टोवे, विक्टोरिया सबस्टेशन, मेलबर्न, विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया में तुल्यकालिक संघनित्र स्थापना। 1966 में एएसईए द्वारा निर्मित, यह इकाई हाइड्रोजन से ठंडा है और 125 वोल्ट-एम्पीयर पर तीन चरण की बिजली देने में सक्षम है।

विद्युतीय अभियांत्रिकी में, एक तुल्यकालिक संघनित्र (सिंक्रोनस कंडेनसर) (जिसे कभी-कभी तुल्यकालन, तुल्यकालिक संधारित्र या तुल्यकालिक कम्पेसाटर भी कहा जाता है) एक डीसी-संदीप्त तुल्यकालिक मोटर होता है, जिसका दस्ता किसी भी वस्तु से जुड़ा नहीं होता है लेकिन स्वतंत्र रूप से घूमता है। इसका उद्देश्य विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित नहीं करना या इसके विपरीत है,लेकिन विद्युत ऊर्जा संचरण जाल पर स्थितियों को समायोजित करना है। जाल के विद्युत दाब को समायोजित करने या ऊर्जा घटक में सुधार करने के लिए आवश्यकतानुसार प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उत्पन्न करने या अवशोषित करने के लिए इसके क्षेत्र को विद्युत दाब नियामक द्वारा नियंत्रित किया जाता है। संघनित्र की स्थापना और संचालन बड़े विद्युत मोटर्स और जनरेटर के समान है (कुछ जनरेटर मूलतः आद्य चालक वियोजित के साथ तुल्यकालिक संघनित्र के रूप में काम करने में सक्षम होने के लिए बनावट किए गए हैं)).

उपकरण के क्षेत्र ऊर्जन को बढ़ाने से प्रणाली को इसकी प्रतिक्रियाशील ऊर्जा (वोल्ट-एम्पीयर प्रतिक्रियाशील की इकाइयों में मापी गई) मिलती है। इसका प्रमुख लाभ वह आसानी है जिससे सुधार की मात्रा को समायोजित किया जा सकता है।

ऊर्जा जाल में ऊर्जा घटक सुधार के लिए तुल्यकालिक संघनित्र संधारित्र बैंकों और स्थिर विऐआर कम्पेसाटर का एक विकल्प है। एक लाभ यह है कि तुल्यकालिक संघनित्र से प्रतिक्रियाशील ऊर्जा की मात्रा को लगातार समायोजित किया जा सकता है। जाल विद्युत दाब कम होने पर संधारित्र बैंक से प्रतिक्रियाशील ऊर्जा कम हो जाती है जबकि तुल्यकालिक संघनित्र से प्रतिक्रियाशील ऊर्जा स्वाभाविक रूप से विद्युत दाब कम होने पर बढ़ जाती है। इसके अतिरिक्त, तुल्यकालिक संघनित्र बिजली के उतार-चढ़ाव और विद्युत दाब में गंभीर गिरावट के प्रति अधिक सहनशील होते हैं। यद्यपि, स्थैतिक संधारित्र बैंकों की तुलना में तुल्यकालिक मशीनों में अधिक ऊर्जा हानि होती है।

विद्युत जाल से जुड़े अधिकांश तुल्यकालिक संघनित्र 20 एमवीएआर (मेगावार) और 200 एमवीएआर के बीच निर्धारित किए गए हैं और कई हाइड्रोजन शीतलित हैं।। जब तक हाइड्रोजन सांद्रता 70% से ऊपर बनी रहती है, सामान्यतः 91% से ऊपर, तब तक विस्फोट का कोई खतरा नहीं है। एक तुल्यकालन 8 मीटर लंबा और 5 मीटर लंबा हो सकता है, जिसका वजन 170 टन हो सकता है।

तुल्यकालिक संघनित्र जाल को स्थिर करने में भी मदद करते हैं। मशीन के जड़त्वीय प्रतिक्रिया और इसका अनुगम शार्ट परिपथ या विद्युत आर्क भट्टियों द्वारा बनाए गए भार के तीव्र उतार-चढ़ाव के समय एक बिजली प्रणाली को स्थिर करने में मदद कर सकता है। इस कारण से, प्रत्यावर्ती धारा जाल को प्रतिक्रियाशील ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए कभी-कभी उच्च-विद्युत दाब प्रत्यक्ष वर्तमान संपरिवर्तित्र स्टेशनों के सहयोग से तुल्यकालिक संघनित्र की बड़ी स्थापना का उपयोग किया जाता है।तुल्यकालिक संघनित्र का उपयोग ऊर्जा जालों के बीच अन्तरण को सुविधाजनक बनाने और ऊर्जा जाल स्थिरीकरण प्रदान करने में भी किया जा रहा है क्योंकि टरबाइन-आधारित बिजली जनरेटर को सौर और पवन ऊर्जा से बदल दिया गया है।

सिद्धांत

एक तुल्यकालिक मशीन के लिए V वक्र। एएस तुल्यकालिक संघनित्र लगभग शून्य मूलतः ऊर्जा पर काम करता है। जैसे ही मशीन अतिसंदीप्त से अतिसंदीप्त की ओर गुजरती है, इसका स्टेटर धारा न्यूनतम से होकर गुजरता है।

चुंबकीय क्षेत्र में घूमने वाली कुंडली साइन-वेव विद्युत दाब उत्पन्न होता है। जब किसी परिपथ से जोडा जाता है तो कुछ धारा प्रवाहित होगी जो इस बात पर निर्भर करती है कि प्रणाली पर विद्युत दाब इस अनावृत- परिपथ विद्युत दाब से किस प्रकार भिन्न है। ध्यान दें कि यांत्रिक टॉर्क (मोटर द्वारा उत्पादित, जनरेटर के लिए आवश्यक) केवल मूलतः ऊर्जा से मेल खाता है। प्रतिक्रियाशील ऊर्जा के परिणामस्वरूप कोई टॉर्क उत्पन्न नहीं होता है।

जैसे ही तुल्यकालिक मोटर पर यांत्रिक भार बढ़ता है, स्टेटर $I_{a}$ क्षेत्र ऊर्जन की सावधानी किए बिना बढ़ता है। कम- और अधिक-संदीप्त दोनों मोटरों के लिए, ऊर्जा घटक (पीएफ) यांत्रिक भार में वृद्धि के साथ एकता के समीप पहुंचता है। $I_{a}$ भार बढ़ने के साथ ऊर्जा कारक में यह परिवर्तन, परिवर्तन से भी बड़ा है।

आर्मेचर धारा का चरण (तरंगें) क्षेत्र ऊर्जन के साथ बदलता रहता है। विद्युत धारा में ऊर्जन के निम्न और उच्च मूल्यों के लिए बड़े मूल्य होते हैं। बीच में, किसी विशेष ऊर्जन के अनुरूप धारा का न्यूनतम मान होता है (दाईं ओर ग्राफ़ देखें)। $I$ की विविधताएँ ऊर्जन के साथ उनके आकार के कारण $V$ वक्र के रूप में जाना जाता है ।

समान यांत्रिक भार के लिए, आर्मेचर धारा एक विस्तृत श्रृंखला में क्षेत्र ऊर्जन के साथ बदलता रहता है और इसलिए ऊर्जा घटक भी तदनुसार भिन्न होता है। अधिक संदीप्त होने पर, मोटर अग्रणी ऊर्जा घटक के साथ चलती है (और जाल को वार्स की आपूर्ति करती है) और जब कम संदीप्त होती है तो धीमा ऊर्जा घटक के साथ चलती है (और जाल से वार्स को अवशोषित करती है)। इनके बीच ऊर्जा कारक एकता है। न्यूनतम आर्मेचर धारा एकता ऊर्जा कारक (विद्युत दाब और चरण में धारा) के बिंदु से मेल खाती है।

एक तुल्यकालिक मोटर की तरह, मशीन का स्टेटर तीन-चरण आपूर्ति विद्युत दाब $V_{s}$(स्थिर माना जाता है) से जुड़ा होता है, और यह मशीन के अंदर एक घूमने वाला चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इसी तरह, रोटर डीसी धारा $I_{e}$ से संदीप्त विद्युत चुम्बक के रूप में कार्य करना होता है। सामान्य संचालन में रोटर चुंबक समकालिक गति से स्टेटर क्षेत्र का अनुसरण करता है। घूमता हुआ विद्युत चुम्बक तीन-चरण विद्युत दाब $V_{g}$ उत्पन्न करता है स्टेटर घुमावदार में मानो मशीन एक तुल्यकालिक जनरेटर हो। यदि मशीन को आदर्श माना जाता है, जिसमें कोई यांत्रिक, चुंबकीय या विद्युत हानि नहीं होती है, तो इसका समतुल्य परिपथ वाइंडिंग अनुगम $L$ के साथ श्रृंखला में एक एसी जनरेटर स्टेटर का होगा . $V_{g}$ का परिमाण ऊर्जन धारा $I_{e}$ पर निर्भर करता है और घूर्णन की गति, और जैसा कि उत्तरार्द्ध तय है, $V_{g}$ पर ही निर्भर करता है $I_{e}$. यदि $I_{e}$ एक मूल्य पर आलोचनात्मक रूप से $I_{\text{e0}}$ पर समायोजित किया जाता है , $V_{g}$ के बराबर और $V_{s}$ के विपरीत होगा, और स्टेटर में धारा $I_{s}$ शून्य होगा. यह ऊपर दिखाए गए वक्र में न्यूनतम से मेल खाता है। जो कुछ भी हो, $I_{e}$, $I_{\text{e0}}$ से ऊपर बढ़ा दिया गया है, $V_{g}$ से अधिक हो जाएगा $V_{s}$, और अंतर का गणना विद्युत दाब से होता है $V_{1}$ स्टेटर अनुगम के पार दिखाई देना $L$: $V_{L}=I_{s}X_{L}$ जहाँ $X_{L}$ स्टेटर प्रतिक्रिया है. स्टेटर प्रारम्भ $I_{s}$ अब शून्य नहीं है. चूँकि मशीन आदर्श है, $V_{g}$, $V_{L}$ और $V_{s}$ सभी चरण में होंगे, और $I_{s}$ पूरी तरह से प्रतिक्रियाशील (यानी चरण चतुर्भुज में) होगा। मशीन के टर्मिनलों के आपूर्ति पक्ष से देखने पर, टर्मिनलों से एक नकारात्मक प्रतिक्रियाशील धारा प्रवाहित होगी, और मशीन एक संधारित्र के रूप में दिखाई देगी, जिसकी प्रतिक्रिया का परिमाण इस प्रकार गिरेगा $I_{r}$ $I_{\text{s0}}$ से ऊपर बढ़ जाता है. यदि $I_{e}$,$I_{\text{e0}}$ से कम समायोजित किया जाता है, $V_{s}$ से अधिक $V_{g}$ हो जाएगा , और एक सकारात्मक प्रतिक्रियाशील धारा मशीन में प्रवाहित होगी। मशीन तब एक प्रारंभकर्ता के रूप में दिखाई देगी जिसकी प्रतिक्रिया इस प्रकार गिरती है $I_{e}$ और कम हो गया है. ये स्थितियाँ V-वक्र (ऊपर) की दो बढ़ती भुजाओं के अनुरूप हैं। घाटे वाली एक व्यावहारिक मशीन में, समतुल्य परिपथ में यांत्रिक और चुंबकीय हानि का प्रतिनिधित्व करने के लिए टर्मिनलों के समानांतर एक अवरोधक होगा, और जनरेटर L के साथ श्रृंखला में एक और अवरोधक होगा, जो स्टेटर में तांबे के हानि का प्रतिनिधित्व करेगा। इस प्रकार एक व्यावहारिक मशीन $I_{s}$ में इसमें एक छोटा चरणबद्ध घटक होगा, और शून्य तक नहीं गिरेगा।

आवेदन

एक अति-संदीप्त तुल्यकालिक मोटर में एक अग्रणी ऊर्जा कारक होता है। यह इसे औद्योगिक भार के ऊर्जा घटक सुधार के लिए उपयोगी बनाता है। ट्रांसफार्मर और अनुगम मोटर दोनों ही लाइन से धीमा (चुंबकीय) धाराएँ खींचते हैं। हल्के भार पर, अनुगम मोटरें द्वारा खींची गई ऊर्जा में एक बड़ा प्रतिक्रियाशील घटक होता है और ऊर्जा घटक का मूल्य कम होता है। प्रतिक्रियाशील बिजली की आपूर्ति के लिए प्रवाहित अतिरिक्त धारा बिजली प्रणाली में अतिरिक्त हानि उत्पन्न करती है। एक औद्योगिक संयंत्र में, अनुगम मोटर्स द्वारा आवश्यक कुछ प्रतिक्रियाशील ऊर्जा की आपूर्ति के लिए तुल्यकालिक मोटर्स का उपयोग किया जा सकता है। इससेयंत्र ऊर्जा घटक में सुधार होता है और जाल से आवश्यक प्रतिक्रियाशील धारा कम हो जाती है।

एक तुल्यकालिक संघनित्र 150% अतिरिक्त वर्र्स का उत्पादन करने की क्षमता के साथ चरणहीन स्वचालित ऊर्जा घटक सुधार प्रदान करता है। प्रणाली कोई स्विचिंग क्षणिक उत्पन्न नहीं करता है और प्रणाली विद्युतल हार्मोनिक्स से प्रभावित नहीं होता है (कुछ हार्मोनिक्स को तुल्यकालिक संघनित्र द्वारा भी अवशोषित किया जा सकता है)। वे अत्यधिक विद्युत दाब स्तर उत्पन्न नहीं करेंगे और विद्युत विद्युत अनुनाद के प्रति संवेदनशील नहीं होंगे। तुल्यकालिक संघनित्र की घूर्णन जड़ता के कारण, यह बहुत कम बिजली की बूंदों के समय सीमित विद्युत दाब समर्थन प्रदान कर सकता है।

घूमने वाले तुल्यकालिक संघनित्र 1930 के दशक में प्रस्तुत किए गए थे और 1950 के दशक में सामान्य थे, लेकिन उच्च लागत के कारण अंततः स्थैतिक वेर क्षतिपूर्तिकर्ता (एसवीसी) द्वारा नए अधिष्ठापन में विस्थापित कर दिए गए। वे ऊर्जा घटक सुधार के लिए संधारित्र का एक विकल्प (या पूरक) बने हुए हैं क्योंकि हार्मोनिक्स के साथ अनुभव की गई समस्याओं के कारण संधारित्र अधिक गर्म और भयावह विफलताएं होती हैं। तुल्यकालिक संघनित्र विद्युत दाब स्तर का समर्थन करने के लिए भी उपयोगी होते हैं। संधारित्र बैंक द्वारा उत्पादित प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उसके टर्मिनल विद्युत दाब के वर्ग के सीधे अनुपात में होती है, और यदि प्रणाली विद्युत दाब कम हो जाता है, तो संधारित्र कम प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, जब इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है, जबकि यदि प्रणाली विद्युत दाब बढ़ता है तो संधारित्र अधिक प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, जो समस्या को बढ़ा देता है। इसके विपरीत, एक स्थिर क्षेत्र के साथ, एक तुल्यकालिक संघनित्र स्वाभाविक रूप से कम विद्युत दाब को अधिक प्रतिक्रियाशील ऊर्जा प्रदान करता है और उच्च विद्युत दाब से अधिक प्रतिक्रियाशील ऊर्जा को अवशोषित करता है, साथ ही क्षेत्र को नियंत्रित किया जा सकता है। यह प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उन स्थितियों में विद्युत दाब विनियमन में सुधार करती है जैसे कि बड़ी मोटरें प्रारम्भ करते समय, या जहां बिजली को उत्पन्न किया जाता है वहां से जहां इसका उपयोग किया जाता है वहां लंबी दूरी तय करनी पड़ती है, जैसा कि व्हीलिंग के सन्दर्भ में विद्युत ऊर्जा का संचरण आपस में जुड़े विद्युत ऊर्जा प्रणालियों के एक समूह के भीतर एक भौगोलिक क्षेत्र से दूसरे तक होता है।

एसवीसी से तुलना करने पर, तुल्यकालिक संघनित्र के कुछ लाभ हैं:

• घूर्णी जड़ता इसे छोटे परिपथ स्थिति से निकलने की अनुमति देती है;
• प्रतिक्रियाशील बिजली वितरण लाइन विद्युत दाब पर निर्भर नहीं करता है;
• यह अधिभार के प्रति अपेक्षाकृत असंवेदनशील है और सामान्यतः 110-120% क्षमता पर आधे घंटे तक काम कर सकता है और संक्षेप में 200% मूल्यांकन प्रतिक्रियाशील ऊर्जा प्रदान कर सकता है।

तुल्यकालिक संघनित्र को गतिशील ऊर्जा घटक संशोधन प्रणाली के रूप में भी जाना जा सकता है। उन्नत नियंत्रणों का उपयोग करने पर ये मशीनें बहुत प्रभावी अनुभूत हो सकती हैं। पीएफ नियंत्रक और नियामक के साथ एक पीएलसी आधारित नियंत्रक प्रणाली को किसी दिए गए ऊर्जा घटक को पूरा करने के लिए समूह करने की अनुमति देगा या प्रतिक्रियाशील ऊर्जा की एक निर्दिष्ट मात्रा का उत्पादन करने के लिए समूह किया जा सकता है।

विद्युत ऊर्जा प्रणालियों पर, लंबी संचरण लाइनों पर विद्युत दाब को नियंत्रित करने के लिए तुल्यकालिक संघनित्र का उपयोग विशेष रूप से प्रतिरोध के लिए विद्युत प्रतिक्रिया के अपेक्षाकृत उच्च अनुपात वाली लाइनों के लिए किया जा सकता है।

उद्देश्य-निर्मित इकाइयों के अतिरिक्त, उपस्थित भाप या दहन टर्बाइनों को सिंकन के रूप में उपयोग के लिए पुराना वापस किया जा सकता है। इस स्थिति में, टरबाइन को या तो एक सहायक प्रारम्भ मोटर के साथ पुराना वापस किया जा सकता है, उपस्थित जनरेटर को प्रारम्भ होने के विद्युत साधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है, या उपस्थित टरबाइन/ईंधन स्रोत के साथ एक तुल्यकालिक स्वयं स्थानांतरण (एसएसएस) क्लच का उपयोग किया जा सकता है। सामान्यतः प्रारम्भ होने के लिए उपस्थित जनरेटर के स्थान पर एक अलग प्रवर्तक मोटर का उपयोग करने के लिए अनुरोध की जाती है, क्योंकि जनरेटर दस्ता/युग्मन सामान्यतः प्रारम्भ होने के समय उन पर लगाए गए टॉर्क का सामना नहीं कर सकता है। विशुद्ध रूप से विद्युत प्रारम्भ होने विधियों का उपयोग करते हुए, तुल्यकालन प्रारंभिक प्रारम्भ होने प्रदान करने के लिए प्रवर्तक मोटर पर निर्भर करता है, और जनरेटर या सहायक मोटर प्रतिक्रियाशील ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए आवश्यक घूर्णी जड़ता के साथ प्रणाली प्रदान करता है। एसएसएस क्लच पुराना वापस के साथ, उपस्थित टरबाइन समूहअप का बड़े स्तर पर पुन: उपयोग किया जाता है। यहां, टरबाइन प्रारम्भ करने और जाल से समकालीन करने के लिए अपने उपस्थित ईंधन स्रोत का उपयोग करता है, जो तब होता है जब एसएसएस क्लच टरबाइन और जनरेटर को वियोजित कर देता है। इस प्रकार जनरेटर घूमते रहने के लिए जाल ऊर्जा का उपयोग करता है, ताकि आवश्यकतानुसार प्रमुख या धीमा प्रतिक्रियाशील ऊर्जा प्रदान की जा सके। प्रत्येक समूह के अपने लाभ और हानि होते हैं: केवल विद्युत अभियान प्रणाली को पुराने टर्बाइनों से दहन की आवश्यकता नहीं होती है, जहां एक पुरानी पीढ़ी प्रणाली सामान्यतः उसी प्रकार के ईंधन के नए की तुलना में अधिक उत्सर्जन उत्पन्न करती है जबकि दहन संचालित प्रणाली में आवश्यकतानुसार मूलतः और प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उत्पन्न करने के बीच वैकल्पिक करने की क्षमता है।

दीर्घिका

टेम्पलस्टो, विक्टोरिया टेम्पलस्टो सबस्टेशन, विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया में तुल्यकालिक संघनित्र इकाई

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  संघनित्र इकाई का पार्श्व दृश्य

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  संघनित्र इकाई का अगला सिरा

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  संघनित्र के आंतरिक निर्माण को दर्शाने वाला अनुभाग दृश्य

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  संघनित्र इकाई की तकनीकी विशिष्टताओं को दर्शाने वाली सूचना प्लेट

उदाहरण 1

यह भी देखें

• स्थैतिक तुल्यकालिक कम्पेसाटर
• स्टेटिक वीऐआर कम्पेसाटर
• एकीकृत विद्युत प्रवाह नियंत्रक

स्रोत

• Kundur, Prabha (22 January 1994). "Reactive Power and Voltage Control" (PDF). विद्युत प्रणाली स्थिरता और नियंत्रण. McGraw-Hill Education. pp. 627–687. ISBN 978-0-07-035958-1. OCLC 1054007373.

श्रेणी:विद्युत ऊर्जा पारेषण

बाहरी संबंध

• A Short Course on Synchronous Machines and Synchronous Condensers