Les condensateurs synchrones ne sont pas nouveaux mais normalement utilisés depuis les années 1950 pour stabiliser les systèmes électriques. Les condensateurs synchrones sont de grandes machines qui tournent très librement et peuvent absorber ou générer de la puissance réactive pour stabiliser et renforcer un système d'alimentation. Ces condenseurs aident en cas de changement dans la charge car ils améliorent l'inertie du réseau. L'énergie cinétique qui est stockée dans un condenseur synchrone fournit toute l'inertie du système d'alimentation et est très utile du point de vue du contrôle de la fréquence. Cet article donne un aperçu de la condenseur synchrone – le travail et ses applications.
Qu'est-ce qu'un condensateur synchrone ?
Un surexcité Moteur synchrone qui fonctionne à vide est appelé condenseur synchrone. Ce condenseur est une machine synchrone à courant continu dont l'arbre n'est relié à aucun équipement moteur. Ce condensateur est également appelé compensateur synchrone ou synchrone condensateur . Ce dispositif offre une stabilité et une régulation de tension améliorées en générant ou en absorbant une puissance réactive réglable en continu, une meilleure résistance aux courts-circuits et une stabilité de fréquence en fournissant une inertie synchrone.
L'objectif principal d'un condenseur synchrone est d'utiliser les capacités de contrôle de la puissance réactive et l'inertie synchrone de la machine. Le système d'alimentation comprend une solution alternative attrayante aux batteries de condensateurs en raison de la capacité de réguler la quantité de puissance réactive en continu. Ces condensateurs sont parfaitement adaptés pour contrôler la tension sur de longues lignes de transmission ou dans des réseaux grâce à une forte diffusion d'appareils électroniques de puissance et dans des réseaux où il existe un risque élevé d'îlotage du réseau principal.
Conception de condenseur synchrone
Le condenseur synchrone est conçu avec différents composants comme un stator, un rotor, un excitateur, un enroulement de tissu amor et un châssis. Un moteur synchrone comprend un stator triphasé analogue à un moteur à induction. L'unité commence comme un moteur à induction avec l'enroulement de l'amortisseur qui doit patiner pour générer le couple de démarrage.
Pour les moteurs synchrones, le courant continu est fourni à l'enroulement de champ du rotor appelé excitateur. Il est disposé sur l'arbre du moteur synchrone. Un rotor avec un nombre égal de pôles comme le stator est alimenté par une source de courant continu. Le courant du rotor crée une connexion de pôle magnétique nord-sud dans les paires de pôles du rotor en permettant au rotor de 'se verrouiller' par le flux de rotation du stator. Le cadre est la partie externe de la machine et est conçu en fonte.
Comment fonctionne le condenseur synchrone ?
Comme le fonctionnement du condensateur synchrone est similaire au principe du moteur synchrone. Le principe de fonctionnement de ce moteur est la FEM motionnelle, ce qui signifie qu'un conducteur a tendance à tourner en raison de l'effet du champ magnétique. Ici, il existe deux façons de fournir un champ magnétique comme une alimentation CA triphasée et une alimentation CC stable au stator .
La principale raison de fournir deux modes d'excitation est qu'il peut tourner à une vitesse synchrone car le moteur fonctionne simplement sur le verrouillage du champ magnétique généré par le stator ainsi que sur l'enroulement de champ continu.
Le changement d'excitation du champ CC peut entraîner différents modes. Ainsi, les modes de fonctionnement du condenseur synchrone sont décrits ci-dessous.
Au début, en augmentant l'alimentation en courant continu, le courant d'induit diminue et montre que le stator utilise un courant faible pour générer du flux, et que le moteur synchrone consomme moins de courant réactif, il est donc appelé mode sous-excité.
En outre, lors de l'augmentation de l'excitation du champ continu, un point se produit là où le courant d'induit est faible et le moteur fonctionne à un facteur de puissance unitaire (PF). Les exigences de toute l'excitation de champ sont satisfaites par la source de courant continu. Ce mode est donc appelé mode normal-excité.
De plus, augmentez le courant de champ avec l'alimentation en courant continu, puis le flux augmente excessivement et pour le compenser, le stator commencera à fournir de la puissance réactive au lieu de l'absorber. Ainsi, le moteur synchrone tire un courant d'avance.
Condensateur synchrone Vs Banque de condensateurs
La différence entre un condenseur synchrone Vs a Banque de condensateur comprend ce qui suit.
| Condenseur synchrone |
Banque de condensateur |
| Il s'agit d'un moteur synchrone à excitation CC, utilisé pour améliorer le facteur de puissance et facteur de puissance correction dans les lignes électriques en le connectant simplement aux lignes de transmission. | Une batterie de condensateurs est un ensemble de condensateurs disposés en série (ou) des combinaisons parallèles. Les batteries de condensateurs sont principalement utilisées pour la correction du facteur de puissance et la compensation de puissance réactive dans les sous-stations électriques. |
| Il est également appelé compensateur synchrone ou condensateur synchrone. | Il est également connu sous le nom d'unité de condensateur. |
| Contrairement à une batterie de condensateurs statiques, la quantité de puissance réactive d'un condensateur synchrone peut être ajustée en continu. | Puissance réactive d'un statique Banque de condensateur diminue lorsque la tension du réseau diminue, alors qu'un condensateur synchrone augmente la puissance réactive lorsque la tension diminue. |
| Le condensateur synchrone a une durée de vie supérieure à celle de la batterie de condensateurs. | La durée de vie de la batterie de condensateurs est faible. |
| Ils offrent de meilleures performances dans le système haute tension par rapport à la batterie de condensateurs. | Ils donnent moins de performances dans le système haute tension. |
| C'est plus cher qu'une batterie de condensateurs. | C'est économique. |
Diagramme de phaseur
Le diagramme de phaseur de condensateur synchrone est illustré ci-dessous. Chaque fois qu'un moteur synchrone est normalement surexcité, il prend le courant du facteur de puissance principal. Si ce moteur est à vide, où l'angle de charge 'δ' est extrêmement petit et qu'il est également surexcité comme Eb> V, l'angle PF augmentera de près de 90 degrés. Ainsi, ce moteur fonctionne avec une condition PF en tête d'environ '0' qui est illustrée dans le diagramme de phaseur suivant.
Cette caractéristique est liée à un condensateur typique qui utilise un courant PF de tête. Ainsi, un moteur surexcité fonctionnant à vide est appelé condensateur synchrone. Il s'agit de la propriété principale car quel moteur est utilisé comme dispositif d'amélioration de puissance ou d'avance de phase.
Avantages et inconvénients
Le avantages d'un condenseur synchrone inclure les éléments suivants.
- Il peut augmenter l'inertie du système.
- La capacité de surcharge à court terme peut être augmentée.
- Traversée basse tension.
- Réponse rapide
- Résistance supplémentaire aux courts-circuits.
- Il n'y a pas d'harmoniques.
- La puissance réactive est ajustée en continu.
- Il est sans entretien.
- Un degré élevé de sécurité peut être maintenu.
- Il a une durée de vie élevée.
- Les défauts peuvent être facilement éliminés.
- L'amplitude du courant tiré à travers le moteur peut être facilement modifiée en modifiant l'excitation du champ avec n'importe quelle quantité. Cela aide donc à atteindre un contrôle du facteur de puissance sans palier.
- La stabilité thermique des enroulements du moteur est élevée pour les courants de court-circuit.
Le inconvénients d'un condensateur synchrone inclure les éléments suivants.
- Il est cher.
- Il génère du bruit.
- Il y a des pertes énormes dans le moteur.
- Il occupe plus d'espace.
- Il nécessite un refroidissement continu.
- Le courant de champ doit être vérifié en permanence.
- Il n'a donc pas de couple d'auto-démarrage; des équipements auxiliaires doivent être fournis.
Applications
Les utilisations ou applications des condenseurs synchrones comprennent les suivantes.
- Les applications typiques incluent principalement HVDC, Wind ou Solar, Grid Support & Regulation.
- Ceux-ci sont utilisés aux niveaux de tension de transmission et de distribution pour améliorer la stabilité et maintenir les tensions dans les limites préférées dans les conditions de charge changeantes et les situations d'urgence.
- Ces condensateurs sont utilisés dans les systèmes d'alimentation électrique pour le contrôle de la tension sur de longues lignes de transmission , en particulier pour les lignes de transmission avec un rapport réactance/résistance inductive assez élevé.
- Il est utilisé dans les lignes électriques pour améliorer le facteur de puissance (P.F) et la correction PF en le connectant simplement aux lignes de transmission.
- Ces condenseurs sont utilisés dans les systèmes d'énergie hybrides.
- Ces condensateurs se comportent comme un condensateur variable ou inductance variable , utilisé dans les systèmes de transmission de puissance pour contrôler la tension de ligne.
Pourquoi s'appelle-t-il un condenseur synchrone ?
Lorsqu'un moteur synchrone à vide est surexcité, il se comporte comme un condensateur car il commence à utiliser un courant de tête à vide. Ainsi, un moteur synchrone surexcité à vide est appelé condensateur synchrone. Il est simplement connecté à la charge en parallèle pour améliorer le facteur de puissance.
Où est utilisé le condenseur synchrone ?
Il est utilisé dans les systèmes de transmission d'énergie pour réguler la tension de ligne, en HVDC, éolien/solaire, support de réseau, régulation, correction du facteur de puissance et Compensateur WAS .
Le moteur synchrone est-il auto-induit ?
Un moteur synchrone n'est pas un moteur à démarrage automatique en raison de l'inertie de la rotor . Ainsi, il ne peut pas suivre immédiatement la révolution du champ magnétique du stator. Lorsque le rotor atteint la vitesse synchrone, l'enroulement de champ est excité et le moteur se synchronise.
Quels sont les avantages de l'installation d'un condenseur synchrone dans un système électrique ?
Un condensateur synchrone est très utile aux niveaux de tension de transmission et de distribution pour améliorer la stabilité et également pour maintenir les tensions dans les limites souhaitées dans les conditions de charge changeantes ainsi que dans les situations d'urgence.
Pourquoi la machine synchrone est-elle un condenseur synchrone ?
Une machine synchrone fonctionnant à vide conduira le courant. Ainsi, les moteurs synchrones fonctionnant sans charge surexcitée sont appelés condensateurs synchrones.
Ainsi, ceci est un aperçu d'un condensateur synchrone qui est principalement utilisé dans la correction du facteur de puissance (PF) pour améliorer le PF de retard à avance. Étant donné que ce condensateur fonctionne comme un condensateur variable ou une inductance variable, il est utilisé pour contrôler la tension de ligne dans les systèmes de transmission de puissance. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un moteur synchrone?
