Voltaj regülasyonu - Voltage regulation
Gelen elektrik mühendisliği , özellikle de elektrik mühendisliği , voltaj regülasyonu değişimin ölçümüdür voltaj gibi bir gibi bir bileşen, bir gönderme ve alma ucu arasındaki büyüklük iletim ya da dağıtım hattı. Voltaj regülasyon geniş bir aralığı üzerinde hemen hemen sabit bir gerilim sağlamak için bir sistem yeteneğini tarif yük koşulları. Terimi, çeşitli yük koşulları altında, ya da voltajının ayarlanması belirli bir amaç için aygıtlarla etkin bir müdahale için daha fazla veya daha az bir gerilim düşüşü ile sonuçlanan bir pasif özelliğine karşılık gelebilir.
içindekiler
Elektrik güç sistemleri
Elektrik güç sistemlerde, a, boyutsuz bir miktar , bir iletim hattı olarak alıcı ucunda tanımlanabilir:
burada V nl gerilim yüksüz olduğu ve V fl voltajlı tam yükte olması. İdeal iletim hattının yüzde gerilim regülasyonu, sıfır olan bir iletim hattı ile tanımlanan direnç ve reaktans , nedeniyle sıfıra eşit olur V nl eşit V fl orada hattı boyunca gerilim düşüşü olmanın bir sonucu olarak. Daha küçük bir değer nedeni budur Gerilim Yönetmelik hat ideale yakın olduğunu belirten genellikle faydalıdır.
Gerilim Yönetmeliği formülü aşağıdaki ile görüntülenmiştir olabilir: "gücünü düşünün bir yüke teslim tür yükte gerilim yükün gerilimi sağladığından V Oy ardından yük kaybolursa, yük noktasındaki gerilim artacak için V nl ".
iletim hatlarında gerilim düzenlemesi nedeniyle gönderme ve alma uçları arasında hattın empedansına oluşur. İletim hatları içsel tüm hat boyunca sürekli voltaj değiştirme direnci, endüktans ve kapasitans bir miktar vardır. büyüklüğü ve gerçek bir iletim hattı boyunca gerilim değişikliği faz açısı her ikisi de. hat empedansının etkileri, kısa çizgi uyumu (en doğru), orta çizgi uyumu (daha doğru), ve uzun hat uyumu (en doğru) halinde basitleştirilmiş devreleri ile modellenebilir.
Kısa hat yaklaşım iletim hattı ve model basit bir seri rezistör ve indüktör olarak iletim hattı direnci ve reaktans kapasitansını göz ardı eder. Bu kombinasyon, empedans R + Jl veya R + JX sahiptir. I = tek hat akımı vardır S = I R , orta ve uzun hat farklı kısa çizgi yaklaşımda,. Orta uzunlukta doğru yaklaşım göz önünde şönt hattının gönderme ve alma ucunda yarı başvuruda dağıtarak, başvuruda, genellikle, saf kapasitans. Bu yapılandırma genellikle nominal olarak adlandırılır - π. Uzun hat yaklaşımı bu toplu empedans ve giriş değerleri alır ve hat uzunluğu boyunca düzenli bir şekilde dağıtır. Uzun çizgi yaklaşımı dolayısıyla diferansiyel denklemler ve doğruluğu en yüksek derecede sonuçların çözme gerektirir.
Voltaj regülasyon formülde, V bir yük alma ucu, bir açık devre olduğunda alıcı uç terminallerinde ölçülen gerilimidir. Bütün kısa çizgi modeli, bu durumda açık devre ve açık devre olarak herhangi bir akım, yani = 0, A ve Ohm kanunu V ile verilen hat boyunca gerilim düşüşü hattı damla = İZ hattı gönderme 0 V'dir ve alıcı uç gerilimleri bu şekilde aynıdır. Bu değer iletim hattı hiçbir empedansı olsaydı alıcı uçta gerilim olacağını budur. Gerilim güç iletiminde ideal senaryo hattı ile hiç değiştirilemez olmazdı.
V , tam yük yük bağlı ve iletim hattında akım zaman alıcı ucunda yük boyunca gerilimdir. Şimdi V hattı damla = IZ hattı sıfır olmayan, yani gerilim ve iletim hattının gönderme ve alma uçlar eşit değildir. Geçerli bir kombine hattı ve yük empedansı kullanarak Ohm kanunu çözerek bulunabilir: . Daha sonra V R, tam yük ile verilir .
Voltaj büyüklüğü ve faz açısına bu modülasyon etkisi V harita fazör diyagramları kullanılarak görüntülenmiştir R , V , S , ve dirençli ve V, indüktif bileşenleri satır damla . Üç güç faktörü senaryo akım ve alıcı alan son voltajı fazda böylece uç voltajın alınması akım çeken, (b) hattı tamamen gerçek yük hizmet eder, böylece: (a) çizgi bir endüktif yük görev yapmaktadır, gösterilen ve (c) satır sonu gerilimi alma akım kabloları böylece kapasitif yük vermektedir. Tüm durumlarda, hat direnci R akımı ile aynı fazda olan bir voltaj düşmesine sebep olur, ve çizginin reaktans x 90 derece mevcut yol açan bir voltaj düşmesine sebep olur. Bunlar, takip eden gerilim düşüşleri V geriye doğru izleme alan son voltajı üzere toplanmakta R V S kısa çizgi yaklaşım devresinde. Vektör V toplamı R ve gerilim damla V eşittir S ve V diyagramları belirgindir S eşit değildir V yapar R büyüklük veya faz açısı.
diyagramlar doğrultusunda akımın faz açısı önemli ölçüde voltaj düzenlemesi etkilediğini göstermektedir. (A) uç gerilimi alma ucuna oldukça büyük göre gönderme gerekli büyüklüğünü yapar akımın kalmış. ucunu alma ve gönderme arasındaki faz açısı farkı, ancak en aza indirilir. (C) 'de akım lider aslında gönderme uç gerilim büyüklüğü alan son büyüklüğünün daha küçük olmasını sağlar, böylece gerilim Sezgilere hattı boyunca artar. (B) gönderme ve uçları alınması arasında voltajın büyüklüğünü etkileyen çok az etkiye sahiptir, fakat faz açısı büyük ölçüde kaydırır In-faz akımı.
Gerçek iletim hatları genelde modern elektronik ve makinelerde her yerde mevcut motorlar olan endüktif yükleri hizmet vermektedir. Endüktif yüklere reaktif güç Q büyük miktarda aktarma hattı mevcut gecikme gerilim yapar ve voltaj regülasyon gerilim büyüklüğünün azalması ile karakterize edilir. Gerçek yükleri gerçek güç P büyük miktarda transfer, mevcut çoğunlukla gerilimi ile aynı fazda olduğunu. Bu senaryoda, gerilim regülasyonu faz açısı yerine boyutunda bir azalma ile karakterize edilir.
Bazı durumlarda, dönem voltaj regülasyon miktarı hangi işlemleri tarif etmek için kullanılır VR , düşük, özellikle (aşağıya bakınız), bu amaç için özel devreler ve cihazları ile ilgili bir.
Elektronik güç kaynağı parametreleri
Bir sistemin gerilim regülasyonu kalitesi üç ana parametre ile ifade edilir:
|Parametre||sembol||Açıklama|
|Çizgi düzenleme||S v||giriş gerilimine değişikliklerden bağımsız, sabit bir çıkış gerilimini korumak için yeteneği ölçün|
|Yük düzenleme||R, o||Sistemin yükün boyutuna bakılmaksızın sabit çıkış gerilimini korumak için yeteneği ölçün|
|Sıcaklık bağımlılığı||S , T||sistem içinde elektrik bileşenleri, özellikle de yarı iletken bazlı cihazların sıcaklık ne olursa olsun, varyasyonlar, sabit bir çıkış gerilimini korumak için yeteneğinin bir ölçüsüdür.|
Dağıtım besleyici düzenleme
Elektrik hizmetleri nedeniyle, Bununla birlikte, örneğin, belirli bir voltaj seviyesinde müşteriye 220 V veya 240 V hizmeti sağlamak amacıyla, Kirchhoff Yasalar aslında iletkenin uzunluğu boyunca değişir, müşterilere gerilim büyüklüğünün ve dolayısıyla servis voltajı böyle bir dağıtım hatlarının (bakınız elektrik dağıtım ). Bir tolerans bandı dahilinde yasa ve yerel uygulama gerçek servis voltajı bağlı olarak ±% 5 veya ±% 10 olarak kabul edilebilir kabul edilebilir gibi. Değişen yük koşulları altında tolerans içinde gerilimi muhafaza etmek amacıyla, cihaz çeşitli geleneksel kullanılmaktadır:
Dayalı gerilim düzenleme cihazlarının yeni nesil katı hal teknolojisi erken ticarileştirilmesi aşamalarında bulunmaktadır.
Ekipman voltajı sabit tutmak için çalışır noktayı: Dağıtım düzenleme bir "düzenleme noktası" içerir. yüksek yükte hafif yükte yüksek voltaj ve düşük voltaj: Müşteriler ayrıca bu noktada daha beklenen etkiyi gözlemlemek. düşük devirle yüksek yükte yüksek gerilim ve düşük voltajda: Bu nokta deneyimi zıt etki daha yakın müşteriler.
dağıtık nesil nedeniyle komplikasyonlar
Konvansiyonel gerilim regülasyonu ekipman boyunca mesafe ile tahmin edilebileceği voltaj değişikliklerini hat varsayımı altında çalışır besleyici . Özellikle, besleme gerilimi, hat empedansı trafo artan mesafe ile düşer ve gerilim düşüşü oranı uzakta azalır trafo . DG mevcut olduğunda Ancak, bu varsayım devam etmeyebilir. Voltajının düşük olduğu Örneğin, sonunda DG yüksek bir konsantrasyona sahip bir uzun bir besleme noktasında kayda değer enjeksiyon karşılaşacaklardır. Eğer yük yeterince düşüktür, mevcut alt istasyondan uzaklaştıkça artan bir gerilim profili ile sonuçlanan, (yani trafo doğru) ters yönde akar. Bu ters gerilim profili konvansiyonel kontrolleri yanıltabilir. Böyle bir senaryoda, gerilim bekliyor yük kademe değiştiricileri, aslında nedenleri işletme sınırlarını aşmasına satır aşağı voltaja bir çalışma noktasının seçebilir trafo uzaklaştıkça azaltmak için kullanılır.
Dağıtım düzeyinde DG kaynaklanan voltaj regülasyon sorunları eksikliği ile komplike olur yarar dağıtım besleyiciler boyunca izleme ekipmanı. Dağıtım gerilimleri ve yükleri hakkında bilgi göreceli kıtlığı zor yardımcı programları, çalışma sınırları içinde gerilim seviyesini düşük tutmak için gerekli ayarlamaları yapmak mümkün kılar.
DG dağıtım seviyesi voltaj regülasyonu için önemli bir takım zorluklarla pozlar rağmen, akıllı kombine eğer güç elektroniği DG aslında voltaj regülasyon çabalarını geliştirmek için hizmet edebilir. Bu tür bir örnek ile inverterleri vasıtasıyla şebekeye bağlı PV volt-VAR kontrolü . Tarafından ortaklaşa yapılan bir araştırmada Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) ve Elektrik Gücü Araştırma Enstitüsü (EPRI) volt-VAR kontrolü% 20 PV penetrasyonu ile dağıtım hatlarının eklendi, besleyici üzerinde gündüz gerilim hali anlamlı azaldı .
Transformers
Voltaj regülasyonu Bir kasa bir olduğunu transformatör . Trafonun unideal bileşenleri zaman gerilimin bir değişiklik akım neden olur. Mevcut bir sekonder bobinler boyunca aktığında bir yük altında, V nl ideal bir model, ile verilmektedir burada V S = V P * K G / K p . Bakıldığında eşdeğer devre ve makul bir yaklaşım olduğu için, tek bir sekonder tarafına direnç ve reaktans bakın ve açık bir şekilde yüksüz ikinci voltaj gerçekten ideal bir model ile verilecektir görebilirsiniz, paralel bileşenleri ihmal. Transformatör tam yük sağlar Bunun tersine, bir voltaj düşmesi beklenen daha düşük olması yük boyunca çıkış gerilimini neden sarma direnç gerçekleşir. Yukarıdaki tanım olarak, bu transformatör kullanılmadan düşünülmelidir sıfırdan farklı bir voltaj regülasyonu yol açar.