Come funziona: Sincronizzazione del generatore

Ti sei mai fatto prendere dal panico dopo aver guardato l'orologio in macchina per vedere che sei in ritardo di un'ora intera al lavoro? E dopo aver pensato a cosa dirai al tuo capo, ti ricordi che questo fine settimana era l'ora legale e non hai ancora cambiato l'ora dell'orologio della tua macchina?

Ci siamo stati tutti e ci affidiamo alla sincronizzazione molto più di quanto potremmo pensare.

Ma per quanto ci affidiamo a esso per fare cose come tenere traccia del tempo, ci affidiamo anche per processi come la sincronizzazione del generatore. In effetti, la sincronizzazione dei generatori è il motivo per cui non si verifica un'interruzione di corrente al lavoro ogni volta che un generatore viene spento per riparazione.

Se non conosci la sincronizzazione del generatore o come funziona, continua a leggere per la ripartizione completa di tutto ciò che dovrai sapere su questo processo vitale che mantiene la nostra energia in funzione.

Sincronizzazione del generatore: come funziona

Che cos'è la sincronizzazione del generatore? La sincronizzazione del generatore deve avvenire per abbinare elementi come tensione, frequenza, angoli di fase o sequenze di fase e la forma d'onda del generatore al fine di mantenere il sistema di alimentazione in funzione in modo funzionale.

Quando due o più sincronizzatori forniscono energia a una fonte di alimentazione, è necessario sincronizzare i generatori. I carichi elettrici non sono sempre coerenti, il che significa che spesso è necessario l'uso di più di un generatore per alimentare carichi di potenza maggiori.

La sincronizzazione o il collegamento in parallelo dei generatori abbinano i parametri di un generatore all'altro, consentendo loro di lavorare insieme.

Perché è importante

Poiché un generatore non può portare energia a un sistema elettrico a meno che tutti i parametri necessari non siano abbinati esattamente a quelli della rete, la sincronizzazione dei generatori è assolutamente cruciale per qualsiasi sistema elettrico.

Le centrali elettriche commerciali preferiscono utilizzare diverse unità di alimentazione più piccole invece di una singola unità di grandi dimensioni. Quando vengono utilizzate unità più piccole, è necessario installare più unità per generare energia sufficiente.

Ciò richiede la sincronizzazione del generatore e deve verificarsi ogni volta che viene aggiunta o accesa una nuova unità. Il funzionamento in parallelo di generatori di dimensioni inferiori si rivela molto più vantaggioso per cinque ragioni principali.

È più affidabile

È necessario tenere conto della probabilità di guasto di un generatore, soprattutto quando si dipende dall'elettricità per il lavoro o la vita di tutti i giorni.

Per questo motivo, avere più generatori invece di una sola unità di grandi dimensioni funge da dispositivo di sicurezza per eventuali incidenti che potrebbero altrimenti causare grossi problemi a un gran numero di persone.

Continua il servizio

Se un generatore si guasta o necessita di altra manutenzione, la presenza di altre unità di potenza consente al carico di alimentazione di continuare senza interruzioni anche quando l'unità che necessita di riparazione viene spenta o rimossa.

Requisiti di carico diversi richiedono unità diverse

Il consumo di energia non è sempre costante e talvolta le unità di alimentazione non sono necessarie durante i periodi di richiesta di carico ridotto.

Poiché un generatore non può essere spento parzialmente per tenere conto della richiesta di carico leggero, è molto più intelligente ed efficiente avere uno o due generatori in funzione alla volta. Ciò consente anche di sincronizzare più unità durante i periodi di carico pesante.

Rende l'efficienza molto più elevata

Per ottenere il massimo da un singolo generatore, è necessario utilizzare più generatori contemporaneamente alla capacità di uscita consigliata, invece di aumentare la capacità di uscita su una sola unità e potenzialmente danneggiarla.

Questo aiuta con l'efficienza dei generatori, in particolare con le mutevoli richieste di uscita durante i periodi di carico leggero o pesante.

Maggiore espansione della capacità

L'uso di molti generatori significa che c'è spazio per l'espansione man mano che la domanda di energia cresce. I nuovi generatori possono semplicemente sincronizzare i generatori in parallelo una volta aggiunti alla centrale e consentire una maggiore produzione di energia.

Cosa succede quando i generatori sono sincronizzati?

La sincronizzazione del generatore è necessaria e vitale per l'utilizzo dell'energia esistente, ma ci sono alcuni requisiti che devono essere soddisfatti affinché funzioni. Tensione, frequenza, angolo di fase e sequenza di fase sono i quattro componenti principali che devono essere considerati durante la sincronizzazione delle unità.

Ampiezza della tensione

La radice quadrata media (RMS) del nuovo generatore dovrebbe essere la stessa della sbarra collettrice o della rete elettrica a cui è collegato.

La tensione in ingresso è superiore a quella della sbarra o della rete elettrica, un'elevata potenza reattiva fluirà dal generatore alla rete.

Se la tensione in ingresso è inferiore alla tensione della sbarra (o della rete elettrica), il generatore in ingresso assorbirà effettivamente l'elevata potenza reattiva dalla rete.

È meglio che la potenza reattiva sia uniforme in modo che le fonti di unione lavorino insieme invece di sopraffarsi a vicenda.

Frequenza

Anche il generatore e la sbarra in ingresso devono avere frequenze corrispondenti. Se le frequenze non sono sincronizzate, il tentativo di parallelismo risulterà in un'elevata accelerazione e decelerazione nella prima mossa responsabile dell'aumento della sua coppia.

Il flusso incoerente causato da frequenze non corrispondenti farà sì che il generatore non funzioni in modo efficiente, se non del tutto.

Angolo di fase

L'angolo di fase è un componente cruciale nella sincronizzazione del generatore che fornisce una discreta quantità di informazioni su un determinato generatore.

Gli angoli di fase della tensione del generatore in ingresso e della tensione della sbarra di distribuzione devono essere impostati a zero. Gli angoli di fase di entrambi possono essere osservati confrontando l'incrocio e i picchi delle forme d'onda di tensione.

Sequenza di fase

In una sequenza trifase, come in un sistema generatore, ci sono tre tipi di tensioni che producono la stessa ampiezza, ma la frequenza di ciascuna è differenziata da un angolo di 120 gradi.

La sequenza delle fasi delle tre fasi del generatore in ingresso deve corrispondere alla sequenza delle fasi che appartiene alla sbarra a cui viene collegata.

Questo è uno dei passaggi più complicati del processo di sincronizzazione e i problemi compaiono principalmente dopo l'installazione iniziale del generatore o dopo la manutenzione.

Tecniche per la sincronizzazione del generatore

Esistono tre tecniche manuali principali per la sincronizzazione del generatore: il metodo Dark Lamp, il metodo Two Bright, One Dark e il metodo Three Bright Lamp. Questi metodi utilizzano filamenti di lampade reali per mostrare se determinati parametri sono stati sincronizzati o meno.

Metodo della lampada scura

Il metodo Three Dark Lamps utilizza la barra di distribuzione per sincronizzare il generatore in ingresso. Sebbene questo metodo sembri facile, non può fornire informazioni sulla frequenza del generatore o della sbarra collettrice, il che significa che mancano molte informazioni o ti lasciano all'oscuro per una sincronizzazione informata.

Il metodo della lampada oscura è spesso meno costoso da condurre. È anche più facile determinare la sequenza corretta.

Tuttavia, questo metodo può essere inaffidabile, perché c'è molto spazio per gli errori. Ad esempio, la lampada si spegnerà a metà della normale velocità di tensione, il che significa che l'interruttore di sincronizzazione potrebbe effettivamente essere spento, anche in presenza di una differenza di fase.

Poiché questo metodo si basa sul fatto che le lampade sembrano "spente" o scure, un filamento della lampada bruciato potrebbe indicare erroneamente la sincronizzazione.

Lo sfarfallio delle tre lampade non indica quale frequenza è più alta, il che significa che c'è incertezza nell'aspetto della determinazione della frequenza.

Due metodi luminosi, uno scuro

Il metodo Two Bright, One Dark misura la frequenza del generatore e della sbarra collettrice, ma non è in grado di verificare la correttezza della sequenza delle fasi. Quindi, mentre le frequenze possono essere abbinate con sicurezza, le fasi multiple delle sequenze di fase non possono essere abbinate e probabilmente dovranno essere riparate dopo l'installazione.

Metodo del sincroscopio

Il metodo sincroscopio indica se la frequenza del generatore è superiore o inferiore a quella della frequenza di rete. Questo metodo tiene conto di uno dei parametri nella determinazione di un parallelo, ma non di tutti.

Questi tre metodi richiedono la sincronizzazione manuale determinata dalla presenza di lampade. I metodi moderni automatizzano il processo di sincronizzazione e quindi sono molto più affidabili dei tre metodi sopra elencati.

Uso della sincronizzazione nel mondo reale

A meno che tu non lavori in una centrale elettrica, probabilmente non dovrai sincronizzare più dell'orologio della tua auto con quello del tuo telefono.

Ma sapere come funziona effettivamente la sincronizzazione del generatore può darti un'idea migliore di come funzionano i nostri sistemi elettrici.

Quindi ora che sai come funziona, esci e ricorda che c'è qualcuno che sincronizza i generatori in tutto il mondo in modo che possiamo avere energia senza pensarci troppo.

Hai qualche idea su questo? Fatecelo sapere in basso nei commenti o trasferite la discussione sul nostro Twitter o Facebook.

Raccomandazioni della redazione:

• PSA: se hai acquistato uno di questi cavi Lightning da Target, buttali via, verranno ritirati
• Finalmente c'è una pistola leggera in stile arcade che funziona con gli schermi LCD
• Come utilizzare le luci LEGO per migliorare l'aspetto dei tuoi set
• Elon Musk vuole che la tua Tesla sia al chiaro di luna come un robocab mentre non la usi
• Lexi presenta la prima piattaforma di illuminazione intelligente interoperabile