Сінхроскоп: що це таке?

В електричних мережах, які забезпечують електропостачання, працює велика кількість електростанцій. На кожній з них встановлені синхронні генератори, що працюють на загальні шини. Їх обмотки з`єднані паралельно. Для того, щоб кожен електрогенератор працював з максимальною ефективністю, їх ротори повинні не тільки обертатися з однаковою швидкістю і напрямку, але і при однаковому положенні щодо обмоток.

Щоб краще зрозуміти, чому потрібні такі жорсткі вимоги до обертання паралельно працюючих генераторів, розглянемо напруги їх статорних обмоток, як функції часу. На графіку ці фазові напруги UA, UB і UC виглядають наступним чином:

При однакових параметрах обертання всіх електрогенераторів фазні напруги будуть зливатися в одну лінію. Але будь-які відхилення в параметрах обертання будуть зміщувати синусоїди. При уповільненні обертання збільшиться період, тобто синусоїда витягнеться по осі t, при прискоренні обертання вона стиснеться. Якщо частоти обертання роторів будуть однаковими, але їх положення щодо обмоток статора в один і той же час буде різним, синусоїда буде зрушена по осі t.

У будь-який з перерахованих ситуацій між однойменними фазними обмотками генераторів будуть з`являтися напруги. І якщо такі електрогенератори з`єднати паралельно з`явиться струм, який буде текти по їх обмоток замість того щоб живити навантаження в мережі електропостачання. Тому при паралельному включенні генераторів для контролю параметрів обертання електрогенераторів застосовують спеціальне пристосування або прилад званим сінхроскопом.

Принцип роботи

Як пристосування даний представляє собою три лампи розжарювання і тому називається як «ламповий синхроноскоп». При визначенні правильного обертання роторів орієнтуються або на затухання світла ламп, або на почергове обертальний миготіння їх. Кожному із способів визначення синхронізації електрогенераторів відповідає своя електрична схема включення ламп.

Схема на затухання лап показана зліва. На цій схемі зображено такі елементи:

• Г1 - генератор виробляє електроенергію і включений в електричну мережу;
• Г2 - генератор який необхідно включити в електричну мережу паралельно електрогенератори Г1;
• V - вольтметр;
• П - перемикач для вольтметра;
• З - ламповий синхроноскоп з трьома лампами 1, 2, 3.
• В1 і В2 - вимикачі електрогенераторів. Вимикач В1 замкнутий, а вимикач В2 треба замкнути за сигналом синхроноскопа.

При однакових параметрах обертання роторів генераторів Г1 і Г2 напруги на лампах дорівнюватимуть нулю і він не світитимуться. Це означає, що можна замкнути контакти вимикача В2, підключивши генератор Г2 до мережі. Якщо обертання роторів не однакове з`являється напруга рівне Uг-Uс, змінюється з частотою рівною fг-fс. Така напруга забезпечить мерехтіння (періодичне затухання) ламп. Якщо розглянути на екрані осцилоскопа, як змінюються напруги на електрогенераторах і лапах, отримаємо зображення, показані далі:

Чим точніше збігаються частоти і положення роторів генератора, тим повільніше мерехтять лампи. Необхідно отримати такі обороти електрогенератора, коли періодичність мерехтіння ламп складе не менше трьох секунд. І в момент часу коли лампи не світяться замкнути вимикач В2. Але точно потрапити на момент коли напруга дорівнює нулю досить складно. Тому для більш точного включення генератора в паралельну роботу з вже працюючим електрогенератором застосовується інша схема, показана нижче.

У ній критерієм включення вимикача В2 є такий момент часу, коли лампа 1 не горить і інші дві лампи горять з однаковою яскравістю. А якщо частоти обертання роторів генераторів відрізняються один від одного, з`являється почергове миготіння лам з ефектом кругового переміщення світла від однієї лампи до іншої. Напрямок обертання світла в лампах залежить від того, який з електрогенераторів швидше обертається. Вольтметр в цих схемах забезпечує більш точне визначення величини напруги. У нього спеціальна шкала для визначення малих значень напруги і тому він називається «нульовий вольтметр».

види

Ламповий синхроноскоп використовується тільки при підключенні малопотужних електрогенераторів. Електричні генератори великої потужності підключаються з використанням спеціального стрілочного приладу - електромагнітного синхроноскопа. У ньому використовується принцип обертового електромагнітного поля. Стрілка розташовується по центру шкали, що вказує на однакові параметри обертових роторів двох електрогенераторів. При появі відмінностей в швидкості обертання роторів стрілка відхиляється в ту або в іншу сторону.

При необхідності електромагнітний синхроноскоп підключається через трансформатори. Більш сучасні моделі цих приладів є цифровими. У них використовується табло з світлодіодів. Але суть роботи приладу та ж. Замість переміщення стрілки загоряється ланцюжок світлодіодів в сторону від центру табло, який відповідає рівності частот обертання роторів електрогенераторів.