رله‌های سنکرو چک یا چک همگام‌سازی برای تأیید اینکه ولتاژ، زاویه فاز، فرکانس و چرخش فاز در هر دو طرف یک بریکر قبل از بستن بریکر یکسان هستند استفاده می‌شوند. رله سنکرو چک تضمین می‌کند که ولتاژهای سمت شین و خط در دیفرانسیل‌های برنامه‌ریزی‌شده بزرگی ولتاژ، زاویه فاز، فرکانس و چرخش فاز یکسان هستند. بسته شدن خارج از «همگام» می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر سیستم قدرت ایجاد کند و در بدترین حالت به دلیل جریان‌های اتصال کوتاه بالا به تجهیزات آسیب برساند. رله بررسی همگام سازی تابع ANSI ’25’ است.
روش اصلی بررسی سنکرونیسم در یک رله دیجیتال مدرن در شکل زیر نشان داده شده است. ورودی سه فاز از یک طرف بریکر به ورودی ولتاژ سه فاز رله تغذیه می‌شود. یک ورودی تک فاز مجزا از طرف دیگر بریکر برای تامین ورودی ولتاژ “همگام” به رله استفاده می‌شود.
فاز همگام منبع ورودی می‌تواند هر یک از سه فاز A، B یا C باشد. معمولاً یک فاز انتخاب می‌شود و فاز همگام یک پارامتر قابل انتخاب در رله سنکرو چک دیجیتال مدرن است. علاوه بر این، رله های مدرن امکان اتصال فاز به فاز یا انتخاب زاویه فاز سفارشی را نیز فراهم می‌کنند.
تفاوت ولتاژ بین دو طرف بریکر به عنوان ولتاژ فازی شناخته می‌شود. برای همگام سازی دو سیستم، پارامترهای زیر باید مطابقت داشته باشند: ولتاژ، چرخش فاز، تغییر فاز، فرکانس.
علاوه بر این، سیستم یا باید هر دو سه فاز یا هر دو تک فاز باشد.
نقشه گرادیان فرکانس زیر انحراف فرکانس توان (60 هرتز) را در سراسر آمریکای شمالی برای زمان معین نشان می‌دهد. نقشه کانتور زاویه زیر تفاوت زاویه فاز بلادرنگ فرکانس سیستم قدرت (60 هرتز) را بین مناطق مختلف در سراسر قاره ایالات متحده برای زمان معین نشان می‌دهد. نقطه مرجع در اتصال شرقی است.
ولتاژ
برای آشنا شدن با طرز کار رله سنکرو چک بد نیست با برخی مفاهیم آشنا شویم. دو منبعی که قرار است موازی شوند در حالت ایده آل باید ولتاژ یکسانی داشته باشند. اگر دو منبع با ولتاژ نابرابر موازی باشند باعث می‌شود توان راکتیو (Var) بین منابع جریان یابد. تغییرات جزئی (1-5٪) در ولتاژ معمولاً قابل تحمل است. جریان var به دلیل ماهیت ژنراتورهای متصل کننده است. معادله جریان توان راکتیو بین دو منبع با فرض صفر بودن اختلاف زاویه فاز به صورت زیر به دست می‌آید:
همانطور که مشاهده می‌شود، اختلاف ولتاژ بیشتری بین دو منبع وجود دارد، توان راکتیو بیشتری بین این دو جریان خواهد داشت. شکل موج دو موج را با فرکانس و فاز یکسان، اما قدر ولتاژ متفاوت نشان می‌دهد. جریان Var باعث گرمایش غیر ضروری در اجزای متصل به هم می‌شود. ترجیح داده می‌شود که ولتاژ دو منبع تا حد امکان نزدیک به اسمی باشد تا از جریان توان راکتیو (var) جلوگیری شود.
چرخش فاز
دو منبعی که قرار است موازی شوند باید چرخش فاز یکسانی داشته باشند، یعنی هر دو ABC یا هر دو ACB باشند. چرخش فاز مخالف می‌تواند جریان اتصال کوتاه قابل توجهی در طول موازی ایجاد کند و نباید تکرار شود. از دستگاه متر چرخش فاز یا برق سنج متصل به تابلو می‌توان برای بررسی چرخش فاز قبل از منابع موازی استفاده کرد.
شکل موج بالا شکل موج های ولتاژ فاز B را برای چرخش ABC در مقابل ACB نشان می‌دهد. نمودار برداری چرخش ABC و ACB نیز نشان داده است.
تغییر فاز بین دو منبع
حتی با وجود هر دو منبع دارای ولتاژ و چرخش یکسان، ممکن است یک تغییر فاز حالت پایدار بین این دو وجود داشته باشد. برای مثال شکل زیر را ببینید. هر دو موج دارای دامنه و فرکانس یکسانی هستند اما یک تغییر فاز حالت پایدار دارند.
تغییر فاز ایده آل موازی صفر خواهد بود اگرچه معمولاً عملی نیست. به طور معمول محدودیت‌های زاویه فاز برای موازی کردن دو منبع ± 10 درجه یا کمتر است. اثر عملی موازی سازی دو منبع با زاویه فاز متفاوت این است که تبادل توان واقعی (وات) اتفاق می‌افتد. معادله تبادل توان واقعی بین دو منبع به صورت زیر بدست می‌آید:
اگر تغییر فاز بین دو منبع صفر باشد، هیچ تبادل توان واقعی بین دو منبع انجام نمی‌شود، این همان چیزی است که ما می‌خواهیم. ما می خواهیم برق به سمت بار جریان یابد و نه بین منابع.
فرکانس
اگرچه اکثر منابع کاربردی دارای فرکانس های نسبتاً پایدار 60 یا 50 هرتز هستند، گاهی اوقات یک منبع ممکن است فرکانس کمی بالاتر یا پایین تر داشته باشد. این می‌تواند اتفاق بیفتد اگر ایستگاه تولید یک منبع جزیره‌ای باشد یا اگر برق از یک ژنراتور آماده به کار محلی باشد.
اگر یک منبع فرکانس کمی بالاتر داشته باشد، آنگاه منابع ممکن است برای مدت کوتاهی به همگام سازی کامل برسند و سپس «لغزش» به سمت عدم همگام سازی شوند. تصویر دو موج با فرکانس های کمی متفاوت را نشان می‌دهد.
اگر دو منبع با فرکانس‌های مختلف بسته باشند، توان واقعی (وات) بین منابع جریان می‌یابد که بسته به اختلاف زاویه فاز نسبی بین امواج متفاوت است. از آنجایی که فرکانس (و در نتیجه سرعت) یک بار منبع کمی جلوتر است، زوایای فاز همچنان در سرتاسر تغییر می‌کند و از این رو تبادل توان واقعی نیز تغییر می‌کند. محدودیت های عملی برای تفاوت فرکانس برای موازی کردن دو منبع معمولاً 0.1 هرتز یا کمتر است.
در زیر نمونه ای از دو موج با فرکانس های کمی متفاوت است. همانطور که مشاهده می‌شود، امواج با اختلاف زاویه فاز صفر (IN SYNC) کنار هم می آیند و سپس دور می‌شوند (OUT OF SYNC) تا پس از چند چرخه دوباره به همگام سازی بازگردند.
این سناریو زمانی است که ما سعی می کنیم منبع برق شهری را با ژنراتور برق دیزلی محلی همگام کنیم. فرکانس ژنراتور به احتمال زیاد به “دریفت” ادامه می‌دهد و تنها در زمان‌های خاصی ولتاژهای برق و ژنراتور به “همگام سازی” کامل می‌رسند. قطع کننده باید در این زمان بسته شود (احتمالاً با استفاده از روش زاویه فاز نوع پیش بینی شده که در ادامه این مقاله مورد بحث قرار گرفت) و پس از آن فرکانس ژنراتور به فرکانس ابزار “قفل” می‌شود. اگر ژنراتور و ابزار به طور موازی به کار خود ادامه دهند، فرکانس ژنراتور همچنان از منبع ابزار پیروی می‌کند. هنگامی که این دو قطع شوند، فرکانس ژنراتور احتمالاً دوباره تغییر می کند.
بدون دیدگاه