Кіріспе

АЖ электр энергиясы жүйелерінде синхроскоп – екі жүйенің (генераторлар немесе қуат желілері) бір-бірімен синхрондылығының дәрежесін көрсететін құрылғы. Екі электр жүйесінің синхронды болуы үшін, екі жүйе де бірдей жиілікте жұмыс істеуі керек, ал жүйелер арасындағы фазалық бұрыш нөл болуы тиіс (және екі көпфазалық жүйеде фазалық реттеме бірдей болуы керек). Синхроскоптар екі қуат жүйесі арасындағы жиілік айырмашылығы мен фазалық бұрышты өлшейді және көрсетеді. Тек осы екі шама нөлге тең болғанда ғана екі жүйені қосу қауіпсіз. Синхронды емес екі АЖ қуат жүйесін қосу нәтижесінде жоғары токтар ағып, сақтандырғыштармен немесе автоматты ажыратқыштармен қорғалмаған жабдыққа ауыр зақым келтіруі мүмкін.

Жұмыс істеу қағидалары

Генераторды басқа жүйемен синхрондауға көмектесетін ең қарапайым құрал екі жүйенің ұқсас фазалары арасында тізбектелген шамдарды пайдалану болып табылады; шамдар өшкенде екі жүйенің кернеуі мен жиілігі тең болады және генераторды қосуға болады. Дегенмен, бұл әдістің дәлдігі төмен, себебі фазаның шағын айырмашылықтарын анықтау қиын, сондай-ақ шамдар екі жүйенің салыстырмалы жылдамдықтарын көрсетпейді. Синхроскоптар – синхрондалатын машина мен жүйелік кернеу арасындағы салыстырмалы жиілік (жылдамдық) айырмашылығы мен фазалық бұрышты көрсететін құралдар. Көптеген синхроскоптар екі жүйенің бір ғана фазасына қосылғандықтан, фазалық реттіліктің дұрыс екеніне кепілдік бере алмайды. Генераторларды электр жүйесіне жаңадан қосуда немесе уақытша қосылымдарды пайдаланғанда, екі жүйенің де бірдей фазалық реттілігін қамтамасыз ету үшін басқа құралдар қажет. Кейбір генераторлар синхроскоп пен екі шамды бірге қолданады. Егер шамдар ретсіз жыпылықтаса, фазалық реттілік дұрыс емес дегенді білдіреді. Синхроскоптар – электродинамикалық құралдар, олар көрсеткішті айналдыру үшін магниттік өрістердің өзара әрекеттесуіне негізделген. Көптеген түрлерінде, вольтметрлер мен ваттметрлерден айырмашылығы, магниттік күштер тудырған айналу моментін жеңу үшін серіппелік күш жоқ; көрсеткіш жүйесі үздіксіз айналуға мүмкіндік береді. Синхроскоптар қозғалатын жүйенің дірілдеуін азайту үшін демпферлік жалаққа ие. Поляризацияланған жалақ синхроскопында айналмалы магниттік өріс тудыру үшін орналастырылған фазалық ауыстырғыш желісі бар өріс орамасы бар. Өріс орамалары "келіп тұрған" машинаға қосылады. "Жұмыс істеп тұрған" жүйеге бір фазалық поляризациялық орама қосылған. Ол өріс орамасына перпендикуляр орнатылған және қозғалатын жалақтар арқылы өтетін магниттік ағынды тудырады. Қозғалатын жалақтар шкала бойынша қозғалатын көрсеткішті алып жүретін білікті айналдырады. Егер поляризациялық орамаға қосылған көздің жиілігі өріс орамасына қосылған көзден өзгеше болса, көрсеткіш жүйелік жиіліктердің айырмасына пропорционалды жылдамдықпен үздіксіз айналады (соққы жиілігі). Шкала "келіп тұрған" машина "жұмыс істеп тұрған" жүйеден жылдам жүргенде айналу бағытын көрсету үшін белгіленген. Жиіліктер сәйкес келгенде, қозғалатын жалақтар екі көз арасындағы фазалық айырмашылыққа сәйкес келетін орынға айналады. Содан кейін келіп тұрған машинаның жылдамдығын екі жүйенің фазада болуы үшін реттеуге болады. Қозғалмалы темір құралында, көрсеткішпен бірге білікке темір жалақ орнатылады. Өріс орамасы – үш фазалы орама, фазалары резисторлар, конденсаторлар және индукторлар бар фазалық ауыстырғыш "импедор" желісі арқылы жұмыс істеп тұрған және келіп тұрған көздерге қосылған. Бұл құралда, тұжырымдамалық тұрғыдан, өріс орамасы жұмыс істеп тұрған және келіп тұрған көздердің салдарынан екі айналмалы магниттік өріс тудырады. Темір жалақ екі өрістің қосындысына жауап ретінде қозғалады. Кросс-орама синхроскопы жарақталған өрістік индукциялық қозғалтқышқа ұқсас. Екі фазалы ротор орамалары щеткалар мен сырғалар арқылы фазалық ауыстырғыш желісі арқылы келіп тұрған машина көзіне қосылады. Стационарлық өріс орамасы келіп тұрған көзге қосылған. Электрондық цифрлық жүйелер фазалық бұрыштық айырманы тікелей өлшеуі және көрсетуі мүмкін. Дисплей – масштабта қозғалатын көрсеткіштің әсерін имитациялау үшін орналастырылған дискретті светодиодты сақина болуы мүмкін, ал "фазада" жағдайын көрсету үшін светодиодтың түсі басқа болады. Бұл құралдарда сыртқы басқару схемаларымен пайдалануға арналған релелік контакті де болуы мүмкін, синхронизмді көрсету үшін.

Синхрондау процесі

Синхроскоптар сыртқы электр желісіне қосылған кез келген электр стансасында, сондай-ақ бірнеше генератордан тұратын оқшауланған стансаларда қолданылады. Әрбір генератор стансалық шинаға қосылмас бұрын басқаларымен синхронды болуы тиіс. Егер қосылған кезде желілік кернеулер тең болмаса, әрбір желі екіншісін теңестіруге тырысып, үлкен ток туындап, құрылымға зақым келтіруі мүмкін. Электр генераторын желіге қосуды жоспарлаған операторлар алдымен генераторды желінің жиілігіне жуық жылдамдықпен айналдырады. Содан кейін генератордың кернеуін тоқ желісіне сәйкес реттейді. Синхроскоп электр желісіне және іске қосылатын генераторға қосылады. Егер генератор желіден төмен жиілікте айналса, синхроскоптың көрсеткіші диалдағы "баяу" немесе "кешігу" деп белгіленген бағытта (әдетте сағат тіліне қарсы) үздіксіз айналады, бұл генератор желіден қалып қойғанын көрсетеді. Егер генератор желіден жылдам айналса, көрсеткіш "жылдам" немесе "жетекші" деп белгіленген қарсы бағытта айналады. Содан кейін станса операторы генератордың жылдамдығын желінің жиілігімен дәлме-дәл сәйкестіре реттейді. Генератордың жиілігі желіге жақындағанда, синхроскоптың көрсеткіші баяулайды және жиіліктер сәйкес келгенде, көрсеткіш айналуын тоқтатады. Бірақ генераторды желіге қосу үшін тағы бір шара жасау қажет. Генератор мен желі қазір бірдей жиілікте жұмыс істесе де, олардың айналу циклындағы орны бірдей болмайды. Егер әртүрлі фазалық бұрыштарда жұмыс істейтін екі электр желісі қосылса, генераторға немесе басқа жабдыққа зақым келтіруі мүмкін қысқа тұйықтану сияқты ақаулық пайда болады. Синхроскоптың көрсеткішінің орны (айналу емес) екі жүйе арасындағы фазалық бұрышты көрсетеді. Циферблаттағы "баяу" және "жылдам" белгілері арасындағы сызықта көрсеткіш орналасқанда жүйелер арасындағы бұрыш нөлге тең болады. (Бұл мақаладағы суретте нөлдік фазалық бұрыш "сағат 12" позициясында, тікелей жоғары орналасқан.) Негізгі қозғалтқыштың жылдамдығы көрсеткіштің "баяу" немесе "жылдам" көрсетуіне сәйкес сәл реттеледі. Көрсеткіш нөлдік белгіге жеткенге дейін, станса операторы генераторды желі жиілігіне қайтарады, сонда ине нөлдік белгіде тоқтайды. Егер көрсеткіш нөлде тұрса және қозғалмаса, екі жүйе синхронды болады. Екі жүйе синхронды болғаннан кейін, оларды қауіпсіз қосуға болады. Қолданылуына және схемалық дизайнына байланысты оператор синхроскоптың көрсеткіші "сағат 11" шамасында өтетін кезде, жылдам бағытта баяу жылдамдықпен үзілісті жабады. Бұл идея бойынша, автоматты қосқыш қосылғанда фазалық айырмашылық нөлге жақын болады ("сағат 12"). Жылдамдықтың сәл артық болуы генератордың моторлық жүктеме ретінде желіге параллель қосылуын болдырмау үшін жасалған, бұл негізгі қозғалтқышты (бу турбинасы немесе ішкі жану қозғалтқышы) зақымдауы мүмкін. Мұндай жағдайда машина "кері қуат" құрылғысымен қорғалуы мүмкін. Кейбір электр стансаларында генератор мен желілік шиналар арасында (немесе осы шиналарға қосылған аспаптық трансформаторлар арасында) синхроскоптың қосымша құрылғысы ретінде шамдар жиынтығы қосылуы мүмкін. Шамдар жүйе мен генератор жиілігінің айырмашылығына байланысты жыпылықтайды. Фазалық кернеулер бірдей және фазада болғанда шамдар сөніп қалады.

Көп моторлы көліктер

Генераторларды қуат жүйелеріне синхрондаудан басқа, ұқсас жиілік айырмашылығын көрсететін аспаптар көп қозғалтқышты кемелер мен ұшақтарда қолданылады, операторларға қозғалтқыштардың айналу жылдамдығын дәл синхрондауға мүмкіндік береді. Бұл, мысалы, ұшақтағы екі перненің айналу жылдамдығындағы шамалы айырмашылықтардан туындайтын шу мен дірілді азайтуға көмектеседі. Осы қолданыста синхроскоп қозғалтқыш тахометрінде байқауға келмейтін айналу жылдамдығының шамалы өзгешеліктеріне сезімтал болады.