மின் கட்டத்தில் மின் அதிர்வெண்

மின் கட்டத்தில் மின் அதிர்வெண்

மின் அதிர்வெண் என்பது ஒரு மின் சக்தி அமைப்பில் உள்ள மிக முக்கியமான அளவுருக்களில் ஒன்றாகும். மின்னழுத்தத்தை, மின்னோட்டத்தைச் செலுத்தும் 'அழுத்தம்' என்று ஒப்பிட்டால், அதிர்வெண் என்பது மின் கட்டமைப்பில் உள்ள அனைத்து கூறுகளையும் இணக்கமாகச் செயல்பட வைக்கும் 'தாளம்' அல்லது 'துடிப்பு' ஆகும். பல நாடுகளில், மின் கட்டமைப்புகள் 50 ஹெர்ட்ஸ் அல்லது 60 ஹெர்ட்ஸ் என்ற பெயரளவு அதிர்வெண்ணில் இயங்குகின்றன. இந்தோனேசியா, ஆசியா மற்றும் ஐரோப்பாவில் உள்ள பெரும்பாலான நாடுகளைப் போலவே, 50 ஹெர்ட்ஸைப் பயன்படுத்துகிறது. இது எளிமையாகத் தோன்றினாலும், ஒரு நிலையான அதிர்வெண்ணைப் பராமரிப்பது என்பது மின் உற்பத்தி, மின் கடத்தல், மின் விநியோகம் மற்றும் வாடிக்கையாளர் மின்சுமை நடத்தை ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய ஒரு மாபெரும் பணியாகும்.

மின் அதிர்வெண்ணைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

மின் அதிர்வெண் என்பது ஒரு வினாடியில் நிகழும் மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கையாகும். இதன் அலகு ஹெர்ட்ஸ் (Hz) ஆகும். ஒரு AC அமைப்பில், மின்னழுத்தமும் மின்னோட்டமும் சீரான இடைவெளியில் திசையை மாற்றிக்கொள்கின்றன. 50 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் என்று குறிப்பிடப்பட்டால், ஒரு வினாடியில் 50 முழுமையான சுழற்சிகள் நிகழ்கின்றன என்று பொருள். இந்த அதிர்வெண், மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் உள்ள ஒத்திசைவு மின்னாக்கியின் (synchronous generator) சுழற்சி வேகத்துடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது. எளிமையாகச் சொன்னால், மின்னாக்கியின் சுழலியின் (rotor) வேகமும் துருவங்களின் எண்ணிக்கையும் வெளியீட்டு அதிர்வெண்ணைத் தீர்மானிக்கின்றன. பொதுவான தொடர்பு பின்வருமாறு:

f = (p × n) / 120 ,
இதில் f என்பது அதிர்வெண் (Hz), p என்பது துருவங்களின் எண்ணிக்கை, மற்றும் n என்பது சுழற்சி வேகம் (rpm).

எனவே, அமைப்பின் அதிர்வெண் என்பது வெறும் எண் மட்டுமல்ல, அது உற்பத்தி செய்யப்படும் சக்திக்கும் நுகரப்படும் சக்திக்கும் இடையிலான இயக்கச் சமநிலையின் ஒரு குறிகாட்டியாகும்.

அதிர்வெண் ஏன் பராமரிக்கப்பட வேண்டும்?

பல முக்கிய காரணங்களுக்காக, ஒரு மின் கட்டமைப்பில் அதிர்வெண் அதன் பெயரளவு மதிப்பிற்கு அருகில் இருக்க வேண்டும். முதலாவதாக, பல மின் சாதனங்கள் குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களில் உகந்த முறையில் இயங்குமாறு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, தூண்டல் மோட்டார்கள் அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்த ஒரு ஒத்திசைவு வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன. அதிர்வெண்ணை மாற்றுவது மோட்டாரின் வேகத்தை மாற்றலாம், முறுக்குவிசையைக் குறைக்கலாம், இழப்புகளை அதிகரிக்கலாம் மற்றும் அதிக வெப்பமடைதலுக்கு வழிவகுக்கலாம்.

இரண்டாவதாக, அதிர்வெண் விலகல் என்பது மின்சார சமநிலையின்மையைக் குறிக்கிறது. மின்சுமை, உற்பத்தித் திறனை மீறினால், அமைப்பின் வேகம் குறைந்து, அதிர்வெண்ணும் குறைகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, உற்பத்தித் திறன் மின்சுமையை மீறினால், அதிர்வெண் அதிகரிக்கிறது. ஒரு பெரிய சமநிலையின்மையை நீண்ட காலத்திற்குச் சரிபார்க்காமல் விட்டால், அது பரவலான மின்வெட்டுக்கு வழிவகுக்கும். ஏனெனில், உபகரணங்களைச் சேதத்திலிருந்து பாதுகாக்க, பாதுகாப்பு அமைப்புகள் செயல்படத் தொடங்கும்.

மூன்றாவதாக, மின் அமைப்பின் நிலைத்தன்மை—அதாவது ஜெனரேட்டர் ரோட்டார் கோண நிலைத்தன்மை மற்றும் மின்னழுத்த நிலைத்தன்மை ஆகிய இரண்டும்—அதிர்வெண் கட்டுப்பாட்டால் பாதிக்கப்படுகின்றன. ஒரு பெரிய, ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட அமைப்பில், ஒரு பகுதியில் அதிர்வெண்ணைக் கட்டுப்படுத்தத் தவறினால், அது மற்ற பகுதிகளிலும் ஒரு சங்கிலித் தொடர் விளைவை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

அதிர்வெண், சுமை மற்றும் உற்பத்திக்கு இடையிலான தொடர்பு

ஒரு மின் அமைப்பில், மின் சமநிலையை எளிமையாக இவ்வாறு எழுதலாம்:

மின்னாக்கி = மின்சுமை + அமைப்பு இழப்புகள்

சுமை திடீரென அதிகரிக்கும்போது (உதாரணமாக, மாலை நேர உச்ச நேரத்தில் அல்லது பல தொழிற்சாலைகள் ஒரே நேரத்தில் இயங்கத் தொடங்கும் போது), அமைப்புக்குக் கூடுதல் சக்தி தேவைப்படுகிறது. மின்னாக்கியின் எதிர்வினை தாமதமானால், அதிர்வெண் குறையும். தற்காலிக சக்திப் பற்றாக்குறையை ஈடுசெய்வதற்காக மின்னாக்கியின் சுழலி அதன் இயக்க ஆற்றலை இழப்பதால் இந்தக் குறைவு ஏற்படுகிறது. சுழலியின் இயக்க ஆற்றல், அதிர்வெண் மாற்றங்களைத் தாங்கிக்கொள்ள உதவும் ஒரு தாங்கியாக (நிலைமம்) செயல்படுகிறது.

இதற்கு நேர்மாறாக, மின்சுமை திடீரெனக் குறையும்போது (உதாரணமாக, தொழிற்சாலைகள் மூடப்படும்போது அல்லது ஒரு பெரிய மின்னாக்கி திடீரென இயங்கத் தொடங்கும் போது), அதிர்வெண் அதிகரிக்கக்கூடும். ஏனெனில், அந்த அதிகப்படியான சக்தி, மின்னாக்கிகளின் வேகத்தை அதிகரிக்கச் செய்கிறது. இதனால்தான், அமைப்பு இயக்குபவர்கள் மின் உற்பத்தியையும் மின்சுமையையும் நொடிக்கு நொடி தொடர்ச்சியாகச் சமநிலைப்படுத்த வேண்டும்.

அதிர்வெண் மற்றும் மின்சாரத் தரத்தின் திட்ட விலகல்

உகந்த அதிர்வெண் என்பது சரியாக 50 ஹெர்ட்ஸ் (அல்லது 60 ஹெர்ட்ஸ்) ஆகும், ஆனால் நடைமுறையில், சிறிய விலகல்கள் எப்போதும் இருக்கின்றன. விலகல்கள் எந்த அளவிற்கு இயல்பானதாகக் கருதப்படுகின்றன என்பது உள்ளூர் இயக்கத் தரநிலைகள் மற்றும் விதிமுறைகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. நவீன மின் அமைப்புகள், உபகரணச் செயல்திறன், ஆற்றல் திறன் மற்றும் இணைப்பு நிலைத்தன்மை தொடர்பான கடுமையான அதிர்வெண் தர இலக்குகளைக் கொண்டுள்ளன.

சிறு அதிர்வெண் விலகல்கள் பொதுவாக வீட்டு உபயோக வாடிக்கையாளர்களுக்குக் கவனிக்க முடியாதவையாக இருக்கின்றன, ஆனால் துல்லியமான இயந்திரங்கள், ஒத்திசைவு அமைப்புகள் மற்றும் நுட்பமான செயல்முறைகளைக் கொண்ட தொழில்களுக்கு அவை முக்கியமானவையாக இருக்கின்றன. ஒரு காலத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்ட கட்ட-அதிர்வெண் அடிப்படையிலான மின் கடிகாரங்கள் போன்ற சில பயன்பாடுகளில், சராசரி அதிர்வெண் நீண்ட காலத்திற்கு விலகினால் துல்லியமின்மைகள் ஏற்படக்கூடும். எனவே, இயக்குபவர்கள் தற்காலிக விலகல்களைக் கட்டுப்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், பிழைகள் குவிவதைக் குறைப்பதற்காக சராசரி அதிர்வெண் மீண்டும் துல்லிய நிலைக்குத் திரும்புவதையும் உறுதி செய்கிறார்கள்.

அதிர்வெண் கட்டுப்பாட்டு பொறிமுறை

அதிர்வெண் கட்டுப்பாடு, மிக வேகமான பதிலளிப்பிலிருந்து நடுத்தர கால திட்டமிடல் வரை, பல அடுக்குகளாகச் செய்யப்படுகிறது.

1. நிலைமப் பதில்வினை
இது ஒரு ஒத்திசைவு மின்னாக்கியில் உள்ள சுழலும் நிறையின் இயல்பான எதிர்வினையாகும். மின்திறன் சமநிலையின்மை ஏற்படும்போது, ​​முதல் சில வினாடிகளில் ரோட்டரின் இயக்க ஆற்றல் அதிர்வெண் மாற்றங்களை எதிர்க்க உதவுகிறது. இருப்பினும், இன்வெர்ட்டர் அடிப்படையிலான மின் உற்பத்தி (எ.கா., சூரிய மின்தகடுகள் மற்றும் மின்கலங்கள்) அதிகரிக்கும்போது, ​​அமைப்பின் நிலைமம் குறையக்கூடும், இது அதிர்வெண் ஏற்ற இறக்கங்கள் மிகவும் எளிதாக ஏற்பட அனுமதிக்கிறது.

2. முதன்மைக் கட்டுப்பாடு (முதன்மை அதிர்வெண் கட்டுப்பாடு)
இந்தக் கட்டுப்பாடு பொதுவாக ஒரு மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் உள்ள டர்பைன் கவர்னரைப் பயன்படுத்துகிறது. அதிர்வெண் குறையும்போது, ​​கவர்னர் ஆற்றல் உள்ளீட்டை அதிகரித்து (உதாரணமாக, நீராவி வால்வைத் திறப்பது அல்லது நீர் ஓட்டத்தை அதிகரிப்பது), வெளியீட்டுத் திறனை அதிகரிக்கிறது. முதன்மைக் கட்டுப்பாடு விரைவாக (சில வினாடிகள் முதல் பத்து வினாடிகள் வரை) செயல்பட்டு, சரிவின் வீதத்தை நிறுத்துகிறது, ஆனால் பொதுவாக அதிர்வெண்ணை அதன் பெயரளவு மதிப்பிற்குத் துல்லியமாகத் திருப்புவதில்லை; அது வெறுமனே அதை ஒரு புதிய, நெருக்கமான மதிப்பில் நிலைப்படுத்துகிறது.

3. இரண்டாம் நிலை கட்டுப்பாடு (AGC)
தானியங்கி மின் உற்பத்தி கட்டுப்பாடு (AGC), அதிர்வெண்ணை அதன் இயல்பான நிலைக்கு மீட்டெடுக்கவும், ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட பகுதிகளுக்கு இடையேயான மின் பரிமாற்றத்தை ஒழுங்குபடுத்தவும், பத்து வினாடிகள் முதல் நிமிடங்கள் வரையிலான கால அளவில் செயல்படுகிறது. அதிர்வெண் பிழைகளையும் மின் ஓட்ட விலகல்களையும் சரிசெய்வதற்காக, AGC ஆனது ஒழுங்குபடுத்தும் அலகுகளுக்கு இலக்கு மதிப்புகளை அனுப்புகிறது.

4. மூன்றாம் நிலை கட்டுப்பாடு மற்றும் திட்டமிடல் (மூன்றாம் நிலை கட்டுப்பாடு / அனுப்பீடு)
பாதுகாப்பு வரம்புகளைப் பராமரிப்பதற்காக, உற்பத்தி உறுதிப்பாடுகள், சுழற்சி இருப்பு அமைப்புகள் மற்றும் மறு ஒதுக்கீடுகள் உள்ளிட்ட, நிமிடம் முதல் மணிநேரம் வரையிலான அளவிலான பொருளாதார-செயல்பாட்டு சரிசெய்தல்களே இவையாகும்.

ஆற்றல் இருப்பு மற்றும் பாதுகாப்புப் பங்கு

அதிர்வெண்ணைப் பராமரிப்பதற்காக, அமைப்பு இயக்குநர்கள் காப்பு மின்சாரத்தை வழங்குகிறார்கள். இந்தக் காப்பு மின்சாரம், விரைவாக அளவை அதிகரிக்க ஏதுவாக அதிகபட்ச திறனுக்குக் குறைவாக இயங்கும் மின்னாக்கிகள் வடிவிலோ, அல்லது மின்கலங்கள் மற்றும் உச்சநேர மின்னாக்கிகள் போன்ற வேகமாக மின்னேற்றம் செய்யும் வளங்கள் வடிவிலோ இருக்கலாம். கூடுதலாக, அதிர்வெண் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்குக் கீழே குறையும்போது படிப்படியாக மின்சுமையைக் குறைக்கும் குறை அதிர்வெண் மின்சுமை குறைப்பு (UFLS) போன்ற பாதுகாப்புத் திட்டங்களும் உள்ளன. UFLS, அமைப்பு செயலிழப்பதைத் தடுக்கும் ஒரு "அவசரத் தடையாக" செயல்படுகிறது. வாடிக்கையாளர்கள் குறிப்பிட்ட பகுதிகளில் மின்வெட்டுகளை அனுபவிக்க நேரிட்டாலும், இந்த நடவடிக்கை பரந்த அமைப்பை ஒரு முழுமையான மின்வெட்டிலிருந்து காப்பாற்ற முடியும்.

அதிர்வெண் மிக அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​உற்பத்தியைக் குறைக்குமாறு கட்டாயப்படுத்துவது போன்ற பிற பாதுகாப்புகளையும் செயல்படுத்தலாம். இவை அனைத்தும், அதிர்வெண் என்பது உன்னிப்பாகக் கண்காணிக்கப்பட வேண்டிய ஒரு அமைப்பின் ஆரோக்கியக் காட்டி என்பதை நிரூபிக்கின்றன.

நவீன சவால்கள்: புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் இன்வெர்ட்டர் அடிப்படையிலான அமைப்புகள்

புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின், குறிப்பாக சூரிய ஆற்றல் (PV) மற்றும் காற்றின் ஒருங்கிணைப்பு, அதிர்வெண் கட்டுப்பாட்டிற்குப் புதிய சவால்களைக் கொண்டுவருகிறது. பல புதுப்பிக்கத்தக்க மின்னாக்கிகள், பெரிய ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகளுக்குப் பதிலாக, இன்வெர்ட்டர்கள் வழியாக மின்கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக, இயற்கையான நிலைமத்தின் பங்களிப்பு குறைகிறது. அமைப்பு இயக்கரீதியாக இலகுவாகிறது, எனவே சுமை மாற்றங்கள் அல்லது இடையூறுகள் அதிர்வெண் மாற்றங்களை மிக விரைவாக ஏற்படுத்தக்கூடும் (அதிர்வெண் மாற்றத்தின் அதிக விகிதம்).

இதைச் சமாளிக்க, செயற்கை நிலைம இன்வெர்ட்டர்கள், பேட்டரிகளில் சரிவுக் கட்டுப்பாடு, மற்றும் மிகக் குறுகிய நேரத்தில் ஆற்றலைச் செலுத்தக்கூடிய வேகமான அதிர்வெண் துலங்கல் (FFR) போன்ற புதிய தொழில்நுட்பங்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. மின்கட்டமைப்பு அளவிலான பேட்டரிகள் நூற்றுக்கணக்கான மில்லி விநாடிகளில் கூட துலங்கக்கூடியவை. இதன்மூலம், டர்பைனின் முதன்மைக் கட்டுப்பாடு செயல்படத் தொடங்குவதற்கு முன்பே அதிர்வெண் சரிவுகளைத் தணிக்க உதவுகின்றன.

உபகரணங்கள் மற்றும் செயல்திறன் மீதான அதிர்வெண்ணின் தாக்கம்

நிலையற்ற அதிர்வெண்கள் பல வகையான உபகரணங்களின் செயல்திறனைப் பாதிக்கக்கூடும்:

– மின் மோட்டார்கள்: கடுமையான நிலைமைகள் நீண்ட நேரம் நீடித்தால், வேகம் மாறும், நழுவல் அதிகரிக்கும், வெப்பநிலை உயரும்.
– மின்மாற்றிகள் மற்றும் காந்த சாதனங்கள்: சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் அதிர்வெண் மாற்றங்கள் உள்ளக இழப்புகளையும் செறிவூட்டல் மின்னழுத்தத்தையும் பாதிக்கின்றன, இருப்பினும் அமைப்பு பொதுவாக அந்த மாற்றங்களைச் சிறியதாகவே வைத்திருக்கிறது.
– மின்னணு உபகரணங்கள்: பொதுவாக சகிப்புத்தன்மை கொண்ட ஸ்விட்சிங் பவர் சப்ளைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஆனாலும் நம்பகத்தன்மைக்கு நல்ல மின்சாரத் தரம் தேவைப்படுகிறது.
– தொழில்துறை செயல்முறைகள்: ஒத்திசைவு மற்றும் வேக நிலைத்தன்மை தேவைப்படும் செயல்முறைகள், அதிர்வெண் விலகலால் எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடியவை.

எனவே, செயல்பாட்டு அதிர்வெண்ணைப் பராமரிப்பது அமைப்பு இயக்குபவர்களின் நலன்களுக்கு மட்டுமல்ல, உபகரணங்களின் ஆயுளைப் பேணுவதற்கும் வாடிக்கையாளர்களுக்கான சேவையின் தரத்தை உறுதி செய்வதற்கும் அவசியமாகும்.

முடிவுரை

மின் கட்டமைப்பில் மின்சாரத்தின் அதிர்வெண் என்பது மின் உற்பத்திக்கும் நுகர்வுக்கும் இடையிலான சமநிலையைப் பிரதிபலிக்கும் ஒரு அடிப்படை அளவுருவாகும். 50 ஹெர்ட்ஸ் என்ற பெயரளவு அதிர்வெண்ணானது, அமைப்பு நிலைமம், முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலைக் கட்டுப்பாடு (AGC), செயல்பாட்டு அட்டவணைப்படுத்தல் மற்றும் மின் இருப்பு ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பின் மூலம் பராமரிக்கப்பட வேண்டும். பெரிய இடையூறுகள் ஏற்படும்போது, ​​UFLS போன்ற பாதுகாப்பு முறைகள் ஒரு பரந்த அமைப்புச் சரிவைத் தடுக்க முடியும். ஆற்றல் மாற்றத்தின் இந்தக் காலகட்டத்தில், இன்வெர்ட்டர் அடிப்படையிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் வளர்ச்சியானது, செயற்கை நிலைமம் மற்றும் வேகமான அதிர்வெண் துலங்கல் போன்ற புதிய உத்திகளைக் கோருகிறது. முறையான அதிர்வெண் மேலாண்மையுடன், மின் அமைப்பானது நிலையாகவும் நம்பகத்தன்மையுடனும் செயல்பட்டு, சமூகத்தின் மின்சாரத் தேவைகளை நீடித்த முறையில் பூர்த்தி செய்ய முடியும்.