គោលការណ៍ធ្វើការរបស់ម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្ម
ម៉ាស៊ីនភ្លើងធ្វើសមកាលកម្ម គឺជាម៉ាស៊ីនអគ្គិសនីមួយដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតនៅក្នុងប្រព័ន្ធថាមពលទំនើប ជាពិសេសនៅក្នុងរោងចក្រថាមពលទ្រង់ទ្រាយធំ ដូចជារោងចក្រថាមពលដុតធ្យូងថ្ម (PLTU) រោងចក្រថាមពលវារីអគ្គិសនី (PLTA) រោងចក្រថាមពលដុតឧស្ម័ន (PLTG) និងរោងចក្រថាមពលនុយក្លេអ៊ែរ (NPT)។ ពួកវាត្រូវបានគេហៅថា "ធ្វើសមកាលកម្ម" ពីព្រោះល្បឿនបង្វិលរបស់ពួកវាតែងតែទាក់ទងដោយផ្ទាល់ (ធ្វើសមកាលកម្ម) ទៅនឹងប្រេកង់នៃវ៉ុលអគ្គិសនីដែលបង្កើត។ ម្យ៉ាងទៀត ម៉ាស៊ីនភ្លើងធ្វើសមកាលកម្មបម្លែងថាមពលមេកានិចពីម៉ាស៊ីនជំរុញសំខាន់ (ទួរប៊ីនទឹក ទួរប៊ីនចំហាយទឹក ទួរប៊ីនឧស្ម័ន ឬម៉ាស៊ីនម៉ាស៊ូត) ទៅជាថាមពលអគ្គិសនីចរន្តឆ្លាស់ (AC) នៅប្រេកង់ស្ថិរភាព។ ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលពួកវាដំណើរការ យើងត្រូវពិនិត្យរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកវា គោលគំនិតនៃដែនម៉ាញេទិក អាំងឌុចស្យុងអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច ទំនាក់ទំនងល្បឿន-ប្រេកង់ និងដំណើរការរំញោច និងបទប្បញ្ញត្តិវ៉ុល។
1. និយមន័យ និងមុខងាររបស់ម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្ម
ម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្ម (ជារឿយៗត្រូវបានគេហៅថា អាល់ទែណាទ័រ) បង្កើតវ៉ុល AC បីដំណាក់កាលនៅក្នុងប្រព័ន្ធថាមពល។ នៅក្នុងរោងចក្រថាមពល ម៉ាស៊ីនភ្លើងនេះគឺជា "បេះដូង" នៃប្រព័ន្ធ ដោយបំលែងកម្លាំងបង្វិលជុំពីអ័ក្សរបស់ម៉ូទ័រសំខាន់ទៅជាថាមពលអគ្គិសនី ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានបង្កើនដោយឧបករណ៍បំលែងមុនពេលចែកចាយទៅបណ្តាញបញ្ជូន។ គុណសម្បត្តិចម្បងរបស់វាគឺសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការបង្កើតវ៉ុលនៅប្រេកង់ថេរ ដរាបណាការបង្វិលអ័ក្សត្រូវបានរក្សានៅតម្លៃសមកាលកម្មរបស់វា។
ជាគោលការណ៍ ម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្មដំណើរការដោយផ្អែកលើច្បាប់ហ្វារ៉ាដេយអំពីអាំងឌុចស្យុងអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច៖ ការផ្លាស់ប្តូរលំហូរម៉ាញ៉េទិចឆ្លងកាត់ចរន្តអគ្គិសនីបង្កើតកម្លាំងអេឡិចត្រូម៉ូទ័រ (EMF) ឬវ៉ុលដែលបង្កឡើង។ នៅក្នុងម៉ាស៊ីនភ្លើង ការផ្លាស់ប្តូរលំហូរនេះកើតឡើងដោយសារតែដែនម៉ាញ៉េទិចដែលបង្វិល (នៅក្នុងរ៉ូទ័រ) កាត់តាមរបុំស្តាទ័រ។
2. សំណង់សំខាន់៖ ស្តាទ័រ និង រ៉ូទ័រ
ម៉ាស៊ីនភ្លើងធ្វើសមកាលកម្មមានពីរផ្នែកសំខាន់ៗ៖
១. ស្តាទ័រ (ផ្នែកស្ថានី)
ស្តាទ័រមានស្នូលដែកស្រោបដោយស្រទាប់ស្តើង និងឧបករណ៍របុំបីហ្វាស (ជាធម្មតាភ្ជាប់ក្នុងការតភ្ជាប់ផ្កាយ/វ៉ាយ)។ នេះជាកន្លែងដែលវ៉ុលចរន្តឆ្លាស់ដែលបង្កឡើងត្រូវបានបង្កើត។ ដោយសារស្តាទ័រមិនបង្វិល ការចែកចាយថាមពលទៅប្រព័ន្ធគឺងាយស្រួល និងមានសុវត្ថិភាពជាង ជាពិសេសនៅវ៉ុលខ្ពស់។
2. រ៉ូទ័រ (ផ្នែកបង្វិល)
រ៉ូទ័រផ្ទុកដែនម៉ាញេទិក។ ដែនម៉ាញេទិកនេះជាធម្មតាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយចរន្តផ្ទាល់ (DC) ដែលហូរកាត់តាមរបុំដែនម៉ាញេទិករ៉ូទ័រ។ នៅពេលដែលរ៉ូទ័រត្រូវបានបង្វិលដោយឧបករណ៍ជំរុញសំខាន់ ដែនម៉ាញេទិករបស់រ៉ូទ័របង្វិល ហើយ "បោសសំអាត" របុំស្តាទ័រ ដែលបង្កើតវ៉ុល AC។
ជាទូទៅមានរ៉ូទ័រម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្មពីរប្រភេទ៖
– រ៉ូទ័របង្គោលលេចធ្លោ៖ បង្គោលជាច្រើន សមស្របសម្រាប់ល្បឿនទាបដូចជារោងចក្រថាមពលវារីអគ្គិសនី។
– រ៉ូទ័ររាងស៊ីឡាំង (រ៉ូទ័រមិនលេចធ្លោ / រ៉ូទ័រទួរបូ)៖ ប៉ូលមិនលេចធ្លោ ស័ក្តិសមសម្រាប់ការបង្វិលខ្ពស់ដូចជា PLTU/PLTG។
៣. គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃការបង្កើតវ៉ុល AC
សូមគិតអំពីរ៉ូទ័រដូចជាមេដែកធំមួយដែលកំពុងវិល។ នៅពេលដែលប៉ូលខាងជើង-ខាងត្បូងរបស់រ៉ូទ័រឆ្លងកាត់ឧបករណ៍រំញ័រស្តាទ័រ លំហូរដែលរុំឧបករណ៍រំញ័រនឹងផ្លាស់ប្តូរជាប្រចាំ៖ វាស្ថិតនៅកម្រិតអតិបរមារបស់វានៅពេលដែលប៉ូលទាំងពីរបែរមុខទៅឧបករណ៍រំញ័រដោយផ្ទាល់ និងនៅកម្រិតអប្បបរមារបស់វានៅពេលដែលពួកវានៅឆ្ងាយ។ ការផ្លាស់ប្តូរលំហូរនេះបង្កើតកម្លាំងអគ្គិសនីដែលបង្កឡើង ដែលក៏ផ្លាស់ប្តូរជាប្រចាំផងដែរ - លទ្ធផលគឺវ៉ុលឆ្លាស់។
នៅក្នុងម៉ាស៊ីនភ្លើងបីដំណាក់កាល ឧបករណ៍រំញ័រស្តាទ័រត្រូវបានរៀបចំជារង្វង់អគ្គិសនី 120 ដឺក្រេពីគ្នា។ នេះបណ្តាលឱ្យមានវ៉ុលស៊ីនុសបីដែលមាន 120 ដឺក្រេចេញពីដំណាក់កាល។ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធបីដំណាក់កាលនេះត្រូវបានជ្រើសរើសពីព្រោះវាមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ការបញ្ជូនថាមពល ផលិតកម្លាំងបង្វិលជុំរលូនជាងមុននៅពេលផ្ទុកម៉ូទ័រ និងអនុញ្ញាតឱ្យមានសមត្ថភាពថាមពលខ្ពស់។
៤. ទំនាក់ទំនងរវាងល្បឿនសមកាលកម្ម ប្រេកង់ និងចំនួនប៉ូល
ទិដ្ឋភាព "សមកាលកម្ម" សំខាន់បំផុតគឺទំនាក់ទំនងគណិតវិទ្យារវាង៖
– ប្រេកង់អគ្គិសនី (f) គិតជា Hz,
- ចំនួនបង្គោល (P) នៃរ៉ូទ័រ
- ល្បឿនបង្វិលរបស់រ៉ូទ័រ (Ns) គិតជា rpm ។
រូបមន្ត៖
\[
N_s = \frac{120\, f}{P}
\]
វាមានន័យថា៖
– ប្រសិនបើប្រព័ន្ធមានប្រេកង់ 50 Hz ហើយម៉ាស៊ីនភ្លើងមានប៉ូល 2 នោះ៖
\[
N_s = \frac{120 \x50}{2} = 3000 \text{ rpm}
\]
- ប្រសិនបើ ៤ ប៉ូល៖
\[
N_s = \frac{120 \x50}{4} = 1500 \text{ rpm}
\]
ប៉ូលកាន់តែច្រើន ល្បឿនសមកាលកម្មកាន់តែទាប ដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើតប្រេកង់ដូចគ្នា។ នេះជាមូលហេតុដែលរោងចក្រវារីអគ្គិសនី (ទួរប៊ីនដែលបង្វិលយឺតជាង) ច្រើនតែប្រើរ៉ូទ័រប៉ូលខ្ពស់ដែលមានប៉ូលច្រើន ខណៈដែលរោងចក្រចំហាយទឹក/ឧស្ម័ន (ទួរប៊ីនលឿនជាង) ច្រើនតែប្រើរ៉ូទ័រទួរប៊ីនដែលមានប៉ូលតិចជាង។
នៅក្នុងម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្ម រ៉ូទ័របង្វិលយ៉ាងពិតប្រាកដក្នុងល្បឿនសមកាលកម្មនៅពេលភ្ជាប់ទៅប្រព័ន្ធថាមពលដែលមានស្ថេរភាព។ ការផ្លាស់ប្តូរបន្ទុកប៉ះពាល់ដល់មុំថាមពល និងចរន្តច្រើនជាងប្រេកង់ ដរាបណាបណ្តាញអគ្គិសនីរឹងមាំ ហើយម៉ាស៊ីនភ្លើងសំខាន់ត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងល្អ។
៥. ប្រព័ន្ធរំភើប៖ ប្រភពដែនម៉ាញេទិករបស់រ៉ូទ័រ
ដើម្បីឱ្យម៉ាស៊ីនភ្លើងបង្កើតវ៉ុល រ៉ូទ័រត្រូវតែមានដែនម៉ាញេទិក។ ដែនម៉ាញេទិកនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការរំញោច - ការអនុវត្តចរន្ត DC ទៅនឹងរបុំដែនម៉ាញេទិករ៉ូទ័រ។ មានវិធីសាស្ត្ររំញោចជាច្រើន៖
- ការរំញោចជាមួយចិញ្ចៀនរអិល និងជក់
ចរន្ត DC ត្រូវបានផ្គត់ផ្គង់តាមរយៈចិញ្ចៀនរអិលទៅកាន់របុំរ៉ូទ័រ។ វិធីសាស្ត្រនេះគឺសាមញ្ញ ប៉ុន្តែត្រូវការការថែទាំជក់។
- ការរំញោចដោយគ្មានជក់
ដោយប្រើឧបករណ៍ជំរុញ (ម៉ាស៊ីនភ្លើងតូច) និងឧបករណ៍កែតម្រូវបង្វិល ចរន្ត DC សម្រាប់រ៉ូទ័រត្រូវបានបង្កើតនៅលើអ័ក្សដូចគ្នាដោយមិនចាំបាច់ប្រើជក់។ នេះជារឿងធម្មតានៅក្នុងម៉ាស៊ីនភ្លើងទំនើបព្រោះវាអាចទុកចិត្តបានជាង។
ទំហំនៃចរន្តរំភើបប៉ះពាល់ដល់ទំហំនៃដែនម៉ាញេទិក ដែលនៅទីបំផុតប៉ះពាល់ដល់វ៉ុលស្ថានីយម៉ាស៊ីនភ្លើង និងថាមពលប្រតិកម្មដែលបានផ្លាស់ប្តូរជាមួយប្រព័ន្ធ។
៦. ការបង្កើតវ៉ុល និងបទប្បញ្ញត្តិ (AVR)
វ៉ុលដែលបានបង្កើតនៅក្នុង stator អាស្រ័យលើកត្តាជាច្រើនជាពិសេស៖
– កម្លាំងដែនម៉ាញេទិករបស់រ៉ូទ័រ (ជះឥទ្ធិពលដោយចរន្តរំភើប)
- ល្បឿនបង្វិល (ទាក់ទងនឹងប្រេកង់)
- ចំនួនវេន និងការរចនានៃរបុំ stator ។
នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង វ៉ុលស្ថានីយរបស់ម៉ាស៊ីនភ្លើងត្រូវតែរក្សាក្នុងដែនកំណត់ស្តង់ដារ ទោះបីជាបន្ទុកផ្លាស់ប្តូរក៏ដោយ។ ដូច្នេះ ឧបករណ៍កែតម្រូវវ៉ុលស្វ័យប្រវត្តិ (AVR) ត្រូវបានប្រើប្រាស់។ AVR ត្រួតពិនិត្យវ៉ុលស្ថានីយ ហើយបន្ទាប់មកបង្កើន ឬបន្ថយចរន្តរំញោចរបស់រ៉ូទ័រ ដើម្បីរក្សាវ៉ុលឱ្យមានស្ថេរភាព។
នៅពេលដែលបន្ទុកកើនឡើង ចរន្តស្តាទ័រកើនឡើង ដែលបណ្តាលឱ្យមានការធ្លាក់ចុះវ៉ុលដោយសារតែភាពធន់ខាងក្នុងរបស់ម៉ាស៊ីនភ្លើង។ AVR នឹង "ផ្តល់សំណង" ដោយបង្កើនការរំញោចដើម្បីរក្សាវ៉ុល។
7. ប្រតិបត្តិការសមកាលកម្មជាមួយបណ្តាញ (ធ្វើសមកាលកម្ម)
មុនពេលម៉ាស៊ីនភ្លើងធ្វើសមកាលកម្មត្រូវបានភ្ជាប់ទៅបណ្តាញអគ្គិសនីដំណើរការធ្វើសមកាលកម្មត្រូវតែអនុវត្តពោលគឺការធ្វើឱ្យស្មើគ្នា៖
១. វ៉ុល (តម្លៃ RMS),
២. ភាពញឹកញាប់
៣. លំដាប់ដំណាក់កាល,
៤. មុំដំណាក់កាលនៅពេលបិទឧបករណ៍បំបែក។
ប្រសិនបើម៉ាស៊ីនភ្លើងត្រូវបានភ្ជាប់ទៅបណ្តាញអគ្គិសនីដោយគ្មានការធ្វើសមកាលកម្មត្រឹមត្រូវ វាអាចបង្កើតចរន្តឆក់ដ៏ធំ និងកម្លាំងបង្វិលជុំមេកានិចភ្លាមៗ ដែលអាចបំផ្លាញឧបករណ៍។ នៅពេលភ្ជាប់រួច ល្បឿនរ៉ូទ័រត្រូវបាន "ចាក់សោ" ទៅនឹងប្រេកង់ប្រព័ន្ធ (នៅតែធ្វើសមកាលកម្ម) ខណៈពេលដែលថាមពលសកម្មត្រូវបានកំណត់ជាចម្បងដោយកម្លាំងបង្វិលជុំរបស់ម៉ូទ័រសំខាន់។
៨. ថាមពលសកម្ម និងថាមពលប្រតិកម្មនៅក្នុងម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្ម
នៅក្នុងប្រព័ន្ធ AC ម៉ាស៊ីនភ្លើងផ្គត់ផ្គង់៖
– ថាមពលសកម្ម (P): ទាក់ទងទៅនឹងថាមពលពិតដែលប្រើប្រាស់ដោយបន្ទុក (kW ឬ MW)។
– ថាមពលប្រតិកម្ម (Q): ទាក់ទងនឹងការបង្កើតដែនម៉ាញេទិកលើបន្ទុកអាំងឌុចស្យុង/កាប៉ាស៊ីតេ (kVAr ឬ MVAr)។
ជាទូទៅ៖
– ថាមពលសកម្មត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការកែតម្រូវកម្លាំងបង្វិលជុំ/ការបញ្ចូលមេកានិច (ឧទាហរណ៍ ការបើកសន្ទះបិទបើកចំហាយទឹក លំហូរទឹក ឬការផ្គត់ផ្គង់ប្រេងឥន្ធនៈ)។
– ថាមពលប្រតិកម្ម និងវ៉ុលស្ថានីយត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយចរន្តរំញោច។
ប្រសិនបើការរំញោចត្រូវបានកើនឡើង (រំភើបហួសហេតុ) ម៉ាស៊ីនភ្លើងមានទំនោរផ្គត់ផ្គង់ថាមពលប្រតិកម្មទៅបណ្តាញអគ្គិសនី និងជួយបង្កើនវ៉ុលប្រព័ន្ធ។ ប្រសិនបើការរំញោចត្រូវបានថយចុះ (រំភើបក្រោមកម្រិត) ម៉ាស៊ីនភ្លើងនឹងស្រូបយកថាមពលប្រតិកម្ម ហើយវ៉ុលមានទំនោរធ្លាក់ចុះ។
9. Kesimpulan
គោលការណ៍ការងាររបស់ម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្មគឺផ្អែកលើអាំងឌុចស្យុងអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច៖ រ៉ូទ័រដែលរំភើបដោយចរន្តត្រង់បង្កើតដែនម៉ាញ៉េទិចបង្វិល ដែលកាត់រំញ័រស្តាទ័រ ហើយបង្កើតវ៉ុល AC បីដំណាក់កាល។ ភាពប្លែកនៃម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្មគឺទំនាក់ទំនងផ្ទាល់រវាងប្រេកង់ទិន្នផល និងល្បឿនបង្វិល និងចំនួនប៉ូល ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងជា \(N_s = 120f/P\)។ នៅក្នុងប្រតិបត្តិការជាក់ស្តែង ស្ថេរភាពវ៉ុលត្រូវបានរក្សាដោយ AVR តាមរយៈបទប្បញ្ញត្តិរំញោច ខណៈពេលដែលថាមពលសកម្មត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយឧបករណ៍ជំរុញសំខាន់។ ដោយសារតែដំណើរការមានស្ថេរភាព ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និងសមត្ថភាពក្នុងការគ្រប់គ្រងវ៉ុល និងថាមពលប្រតិកម្ម ម៉ាស៊ីនភ្លើងសមកាលកម្មគឺជាឆ្អឹងខ្នងនៃការផលិតថាមពលអគ្គិសនី និងប្រព័ន្ធនៅទូទាំងពិភពលោក។
