तुल्यकालन (प्रत्यावर्ती धारा)

एक वैकल्पिक वर्तमान विद्युत शक्ति प्रणाली में, सिंक्रनाइज़ेशन एक चलने वाले नेटवर्क के लिए जनरेटर या अन्य स्रोत की उपयोगिता आवृत्ति से मिलान करने की प्रक्रिया है। एक एसी जनरेटर विद्युत ग्रिड को बिजली नहीं दे सकता जब तक कि वह नेटवर्क के समान आवृत्ति पर नहीं चल रहा हो। यदि किसी ग्रिड के दो असंबद्ध खंडों को एक दूसरे से जोड़ा जाना है, तो वे एसी पावर का तब तक आदान-प्रदान नहीं कर सकते जब तक कि उन्हें सटीक तुल्यकालन में वापस नहीं लाया जाता।

एक डायरेक्ट करंट (DC) जनरेटर को नेटवर्क वोल्टेज से मेल खाने के लिए इसके ओपन-सर्किट टर्मिनल वोल्टेज को समायोजित करके, इसकी गति या इसके क्षेत्र उत्तेजना को समायोजित करके एक पावर नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है। सटीक इंजन की गति महत्वपूर्ण नहीं है। हालांकि, एक एसी जनरेटर को नेटवर्क वोल्टेज के आयाम और समय दोनों से मेल खाना चाहिए, जिसके लिए सिंक्रनाइज़ेशन के लिए व्यवस्थित रूप से नियंत्रित करने के लिए गति और उत्तेजना दोनों की आवश्यकता होती है। यह अतिरिक्त जटिलता 1880 के दशक में धाराओं के युद्ध के दौरान एसी संचालन के खिलाफ तर्कों में से एक थी। आधुनिक ग्रिड में, जेनरेटर का सिंक्रनाइज़ेशन स्वचालित सिस्टम द्वारा किया जाता है।

शर्तें
सिंक्रनाइज़ेशन प्रक्रिया होने से पहले पाँच शर्तें पूरी होनी चाहिए। स्रोत (जनरेटर या उप-नेटवर्क) में समान वोल्टेज, उपयोगिता आवृत्ति, चरण अनुक्रम, चरण (तरंगें), और उस प्रणाली के तरंगरूप होना चाहिए जिसके लिए इसे सिंक्रनाइज़ किया जा रहा है। वेवफॉर्म और फेज सीक्वेंस जेनरेटर के निर्माण और सिस्टम से इसके कनेक्शन द्वारा तय किए जाते हैं। जनरेटर की स्थापना के दौरान, जनरेटर टर्मिनलों और सभी नियंत्रण तारों को सुनिश्चित करने के लिए सावधानीपूर्वक जांच की जाती है ताकि चरणों (चरण अनुक्रम) का क्रम सिस्टम से मेल खाता हो। जनरेटर को गलत चरण अनुक्रम से जोड़ने से शॉर्ट सर्किट हो जाएगा क्योंकि सिस्टम वोल्टेज जेनरेटर टर्मिनल वोल्टेज के विपरीत होते हैं। जनरेटर को ग्रिड से जोड़ने के लिए हर बार वोल्टेज, आवृत्ति और चरण कोण को नियंत्रित किया जाना चाहिए।

पावर ग्रिड से कनेक्शन के लिए जेनरेटिंग यूनिट्स में एक अंतर्निहित ड्रॉप गति नियंत्रण होता है जो उन्हें उनकी रेटिंग के अनुपात में लोड साझा करने की अनुमति देता है। कुछ जनरेटर इकाइयां, विशेष रूप से पृथक प्रणालियों में, समकालिक आवृत्ति नियंत्रण के साथ काम करती हैं, भार से स्वतंत्र निरंतर प्रणाली आवृत्ति को बनाए रखती हैं।

प्रक्रिया
मैन्युअल या स्वचालित तुल्यकालन के लिए घटनाओं का क्रम समान है। अपने शाफ्ट को अधिक ऊर्जा की आपूर्ति करके जनरेटर को लगभग समकालिक गति तक लाया जाता है - उदाहरण के लिए, भाप टरबाइन पर वाल्व खोलना, हाइड्रोलिक टरबाइन पर द्वार खोलना, या डीजल इंजन पर ईंधन रैक सेटिंग बढ़ाना। जनरेटर का क्षेत्र सक्रिय है और जनरेटर के टर्मिनलों पर वोल्टेज देखा जाता है और सिस्टम के साथ तुलना की जाती है। वोल्टेज परिमाण सिस्टम वोल्टेज के समान होना चाहिए।

यदि एक मशीन थोड़ी सी फेज से बाहर है तो यह दूसरों के साथ कदम से कदम मिला लेगी, लेकिन यदि फेज का अंतर बड़ा है, तो भारी क्रॉस-करंट होंगे जो वोल्टेज में उतार-चढ़ाव का कारण बन सकते हैं और चरम मामलों में, मशीनों को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

लैंप तुल्यकालन
पूर्व में, तीन प्रकाश बल्ब जनरेटर टर्मिनलों और सिस्टम टर्मिनलों (या अधिक सामान्यतः, जनरेटर और सिस्टम से जुड़े उपकरण ट्रांसफार्मर के टर्मिनलों) के बीच जुड़े हुए थे। जैसे ही जनरेटर की गति बदलती है, रोशनी जनरेटर आवृत्ति और सिस्टम आवृत्ति के बीच अंतर के अनुपात में बीट आवृत्ति पर झिलमिलाहट करेगी। जब जनरेटर पर वोल्टेज सिस्टम वोल्टेज के विपरीत होता है (या तो चरण (तरंगों) में आगे या पीछे), लैंप उज्ज्वल होंगे। जब जनरेटर पर वोल्टेज सिस्टम वोल्टेज से मेल खाता है, रोशनी अंधेरा हो जाएगी। उस पल में, जनरेटर को सिस्टम से जोड़ने वाला सर्किट ब्रेकर बंद हो सकता है और जनरेटर तब सिस्टम के साथ तालमेल में रहेगा। एक वैकल्पिक तकनीक ने उपरोक्त के समान योजना का उपयोग किया, सिवाय इसके कि दो लैंपों के कनेक्शन या तो जनरेटर टर्मिनलों या सिस्टम टर्मिनलों पर स्वैप किए गए थे। इस योजना में, जब जनरेटर सिस्टम के साथ तुल्यकालन में था, तो एक दीपक अंधेरा होगा, लेकिन अदला-बदली वाले दो दीपक समान चमक वाले होंगे। चमकीले लैंप की तुलना में गहरे रंग के लैंप पर सिंक्रोनाइज़ करना पसंद किया गया क्योंकि न्यूनतम चमक को पहचानना आसान था। हालाँकि, लैम्प बर्नआउट सफल सिंक्रनाइज़ेशन के लिए गलत-सकारात्मक दे सकता है।

सिंक्रोस्कोप


सिंक्रोनाइज़ेशन की एक अन्य मैनुअल विधि सिंक्रोस्कोप नामक एक उपकरण के अवलोकन पर निर्भर करती है, जो सिस्टम और जनरेटर की सापेक्ष आवृत्तियों को प्रदर्शित करता है। सिन्क्रोस्कोप का संकेतक सिस्टम के संबंध में जनरेटर की तेज या धीमी गति का संकेत देगा। जनरेटर सर्किट ब्रेकर बंद होने पर क्षणिक प्रवाह को कम करने के लिए, सामान्य अभ्यास बंद करना शुरू करना है क्योंकि सुई धीरे-धीरे इन-फेज बिंदु पर पहुंचती है। सिस्टम और जनरेटर के बीच कुछ विद्युत डिग्री की त्रुटि के परिणामस्वरूप जनरेटर की क्षणिक गति और अचानक गति परिवर्तन होगा।

रिले तुल्यकालन
सिंक्रोनाइज़िंग रिले एक सिस्टम के साथ मशीन के अनअटेंडेड सिंक्रोनाइज़ेशन की अनुमति देते हैं। आज ये डिजिटल माइक्रोप्रोसेसर उपकरण हैं, लेकिन अतीत में इलेक्ट्रोमेकैनिकल रिले सिस्टम लागू किए गए थे। प्रक्रिया से मानव प्रतिक्रिया समय को हटाने के लिए एक सिंक्रनाइज़िंग रिले उपयोगी होता है, या जब कोई मानव उपलब्ध नहीं होता है जैसे रिमोट नियंत्रित उत्पादन संयंत्र में। सिंक्रोस्कोप या लैंप को कभी-कभी स्वचालित रिले के पूरक के रूप में स्थापित किया जाता है, संभावित मैन्युअल उपयोग के लिए या उत्पादन इकाई की निगरानी के लिए।

कभी-कभी किसी मशीन के सिस्टम से आउट-ऑफ-स्टेप कनेक्शन के खिलाफ सावधानी के रूप में, एक सिंक्रो चेक रिले स्थापित किया जाता है जो जनरेटर सर्किट ब्रेकर को बंद करने से रोकता है जब तक कि मशीन सिस्टम के साथ चरण में होने के कुछ विद्युत डिग्री के भीतर न हो। सिंक्रो चेक रिले उन जगहों पर भी लागू होते हैं जहां आपूर्ति के कई स्रोत जुड़े हो सकते हैं और जहां यह महत्वपूर्ण है कि आउट-ऑफ-स्टेप स्रोत गलती से समानांतर न हों।

सिंक्रोनस ऑपरेशन
जबकि जनरेटर सिंक्रनाइज़ है, सिस्टम की आवृत्ति लोड और ग्रिड से जुड़ी सभी उत्पादन इकाइयों की औसत विशेषताओं के आधार पर बदल जाएगी। सिस्टम फ़्रीक्वेंसी में बड़े बदलाव से जनरेटर सिस्टम के साथ सिंक्रोनाइज़ेशन से बाहर हो सकता है। जनरेटर पर सुरक्षात्मक उपकरण इसे स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट करने के लिए काम करेंगे।

तुल्यकालिक गति
तुल्यकालिक मोटर्स और अल्टरनेटर के लिए तुल्यकालिक गति मशीन पर ध्रुवों की संख्या और आपूर्ति की आवृत्ति पर निर्भर करती है।

आपूर्ति आवृत्ति, एफ, ध्रुवों की संख्या, पी, और तुल्यकालिक गति (घूर्णन क्षेत्र की गति), एन के बीच संबंधsद्वारा दिया गया है:


 * $$f = \frac{pn_s}{120\ }$$.

निम्न तालिका में, आवृत्तियों को हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) और घूर्णन गति प्रति मिनट (आरपीएम) में दिखाया गया है:

यह भी देखें

 * चरण तुल्यकालन

स्रोत

 * द इलेक्ट्रिकल ईयर बुक 1937, एम्मॉट एंड कंपनी लिमिटेड, मैनचेस्टर, इंग्लैंड द्वारा प्रकाशित, पीपी 53-57 और 72

बाहरी कड़ियाँ

 * Flash Animation on Alternator Synchronization.