Synchrongleichrichter: Verbesserung des Leistungsfaktors und Netzstabilität

Synchronmotoren arbeiten mit einem führenden Leistungsfaktor, einer Eigenschaft, die den nachlaufenden Leistungsfaktor von Asynchronmotoren und anderen induktiven Lasten effektiv ausgleicht.

Historisch wurden große industrielle Synchronmotoren hauptsächlich wegen dieser Leistungsfaktorkorrektur-Fähigkeit eingesetzt.

Übererregung des Feldes von Synchronmotoren

Durch Wegfall der mechanischen Last und zusätzliche Felderregung – bekannt als Übererregung – kann ein Synchronmotor einen noch höheren führenden Leistungsfaktor liefern. Ohne mechanische Last fungiert der Motor als Synchrongleichrichter und ermöglicht präzise Blindleistungssteuerung. Durch Anpassen der Felderregung lässt sich der führende Leistungsfaktor feinjustieren, wodurch sich nahezu jede nachlaufende Last neutralisieren lässt, wenn der Gleichrichter parallel betrieben wird.

Im Gegensatz zu einem konventionellen Motor oder Generator erzeugt ein Synchrongleichrichter kein Drehmoment. Daher kann seine Welle entfallen, und das Gerät ist typischerweise in einem gasdichten Gehäuse untergebracht. Die Füllung mit Wasserstoff verbessert die Leistung: Wasserstoffdichte beträgt nur 7 % der Luft, sodass Windungsverluste auf 7 % der Luftwerte sinken, während die Wärmeleitfähigkeit zehnmal höher ist, was zehnfach schnellere Wärmeabfuhr ermöglicht. Ein wasserstoffgefüllter Gleichrichter kann daher höhere Leistungsdichten bewältigen oder bei gleicher Kapazität physisch kleiner sein. Sicherheit ist gewährleistet, solange die Wasserstoffkonzentration über 70 % bleibt, üblicherweise über 91 % gehalten.

Minderung nachlaufender Ströme auf langen Übertragungsleitungen

Die Installation von Synchrongleichrichtern entlang langer Übertragungsstrecken hilft, nachlaufende Ströme zu kompensieren, die durch die Leitungsinduktanz erzeugt werden. Durch Annäherung des Leistungsfaktors an eins kann mehr Wirkleistung über eine fest dimensionierte Leitung transportiert werden. Zudem ermöglicht die Fähigkeit des Gleichrichters, Blindleistung transient aufzunehmen oder abzugeben, schnelle Netzunterstützung bei Kurzschlussereignissen und anderen transienten Fehlern, stabilisiert millisekundenlange Spannungseinbrüche.

Diese Fähigkeit ergänzt langsamere, schnell wirkende Spannungsregelsysteme in Generatoren. Fällt die Leitungs-Spannung ab, liefert der Gleichrichter führenden Strom, verstärkt die Generatorerregung und stellt die Spannung wieder her – eine Funktion, die ein einfacher Kondensatorbank nicht nachbilden kann.

Synchrongleichrichter verbessert Spannungsregelung der Stromleitung

VERBUNDENES ARBEITSBLATT:

• AC-Leistung Arbeitsblatt