بوستر چهارگانه

ترانسفورماتور تنظیم زاویه فاز، رگولاتور زاویه فاز (PAR در اصطلاح آمریکایی)، ترانسفورماتور تغییر فاز، شیف رجیستر فاز (در اصطلاح آمریکای غربی) یا تقویت کننده مربع سازی(تقویت کننده چهارگانه در اصطلاح انگلیسی)، یک مدل تخصصی ترانسفورماتور است که برای کنترل جریان قدرت واقعی در شبکه های انتقال برق سه فاز استفاده می شود.دریک خط انتقال جریان متناوب، جریان برق خط متناسب با سینوس تفاوت زاویه فاز بین ولتاژ انتهای فرستنده و انتهای گیرنده خط است. در این حالت مدارهای موازی با ظرفیت های مختلف بینیک نقطه در یک شبکه انتقال (به عنوان مثال، یک خط بار و یک کابل زیرزمینی) وجود دارند. دستکاری مستقیم زاویه فاز امکان کنترل تقسیم جریان بین مسیرها را فراهم می کند و از اضافه بار جلوگیری می کند. بوسترهای چهارگانه وسیله ای برای کاهش بار اضافی در مدارهای سنگین و بارگیری مجدد از طریق مسیرهای مطلوب تر فراهم می کنند.

ترانسفورماتور تنظیم زاویه فاز،رگولاتور زاویه فاز (PAR در اصطلاح آمریکایی)، ترانسفورماتور تغییر فاز،شیف رجیستر فاز (در اصطلاح آمریکای غربی) یا تقویت کننده مربع سازی(تقویت کننده چهارگانه در اصطلاح انگلیسی)،یک مدل تخصصی ترانسفورماتور است که برای کنترل جریان قدرت واقعی در شبکه های انتقال برق سه فاز استفاده می شود.

بوستر چهارگانه

بوستر  چهارگانه

در یک خط انتقال جریان متناوب، جریان برق خط متناسب با سینوس تفاوتزاویهفاز بین ولتاژ انتهای فرستنده و انتهای گیرنده خط است. در این حالت مدارهای موازی با ظرفیت های مختلف بینیک نقطه در یک شبکه انتقال (به عنوان مثال،یک خطبار و یک کابل زیرزمینی) وجود دارند. دستکاری مستقیم زاویه فاز امکان کنترل تقسیم جریانبین مسیرها را فراهم می کند و از اضافه بار جلوگیری می کند. بوسترهایچهارگانه وسیله ای برای کاهش بار اضافی در مدارهای سنگین و بارگیری مجدد از طریق مسیرهای مطلوب تر فراهم می کنند.

از طرف دیگر، در صورتی که یک بخش از مدار عمداً باعث شود “انرژیبیهوده” در بخش غیرمطلوب دیگراز سیستمجریانیابد،قسمت غیرمطلوب با نصب یک شیفت فاز از ورود “انرژی ناخواسته و بیهوده” جلوگیری می کند و با اینهدف تاکتیکی، پایداری سیستم خود را ارتقا می دهد. از آنجا که ثبات سیستم قدرت –به معنای برخورداری از قابلیت اطمینان -یک هدف استراتژیک منطقه اییا ملی است،نصب یکشیفت فاز کافی است تا باعث شود سیستم متخلف بتواند تغییرات مورد نیاز را در سیستم خود پیاده کند تا به میزان قابل توجهیاز ورود “انرژی ناخواسته” و جریان اضافه در مدار جلوگیری شود.

هزینه سرمایه گذاری براییک تقویت کننده چهارگانه زیاد است: حدود چهار تا شش میلیونپوند (۶-۹ میلیون دلار) براییک واحد متغیر ۲ گیگا ولت آمپر. با این حال،سیستم های انتقال در یک حالت انعطاف پذیرو با سرعت عمل بالا،کار می کنند و موجب تولید اقتصادیو در نتیجه بازگشت سرمایه مالکیت می گردند.

روش عملکرد

مدار ساده شده از یک تقویت کننده سه فاز. فلش های نشان داده شده در سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور shunt، شیرهای قابل حمل هستند. سیم پیچ ها دارای انتهای شناور هستند و نقاطمرکزی زمیننمایش داده نشده اند.

ولتاژ حاصل از منبع تغذیه که در مرحله اول با ۹۰ درجه اختلاف فاز بر سیستم اعمال می شود و سپس مجدداً بر ۹۰ درجه اختلاف فاز بر روی آن اعمال می شود و زاویه فاز در سراسر تقویت کننده چهارگانهرعایت می شود. این زاویه فاز القایی است که بر جریان قدرت از طریق مدارهای مشخصه تأثیر می گذارد.

ترتیب عملکرد

یک تقویت کننده چهارگانه معمولا از دو ترانسفورماتور جداگانه تشکیل شده است: یک واحد شنت و یک واحد سری. واحد شنت سیم پیچ های خود را در تمام فازها به هم متصل می کند، بنابراین ولتاژهای خروجی را تغییر می دهد که با توجه به منبع تغذیه، ۹۰ درجه تغییر می کنند. خروجی آن به عنوان ورودی به واحد سری اعمال می شود و چون سیم پیچ ثانویه آن به صورت سری با مدار اصلی است، مؤلفه تغییریافته فاز را اضافه می کند. از این رو ولتاژ خروجی کلی، مجموع بردار ولتاژ تغذیه و با اختلاف فاز ۹۰ درجه است.

اتصالات شیر​​برروی واحد shunt اجازه می دهند تا اندازه اجزای چهارگانه کنترل شودو به این ترتیب بزرگی تغییر فاز در تقویت کننده قابل کنترل باشد. جریان در مدار حاوی تقویت کننده کوادراتور ممکن است افزایشیا کاهش یابد. با توجه به شرایط سیستم، جریان حتی ممکن است به اندازه کافیزیاد شود تا کاملا در جهت ​معکوس جریان یابد.

بوستر چهارگانه

نمایش تاثیر بوسترچهارگانه در مدار

نمودار تک خطی زیر تأثیر بهره برداری از یک تقویت کننده چهارگانه بر روییک سیستم بارگذاری ۱۰۰ مگاواتی با دو خط انتقال موازی را نشان می دهد که یکی از آنها داراییک تقویت کننده چهارگانه (به رنگ خاکستری سایه دار) با دامنه شیر از ۱ تا ۱۹ است.

در تصویر سمت چپ، تقویت کننده چهارگانه در موقعیت شیرمرکزی ۱۰ است و زاویه فاز ۰ درجه دارد. بنابراین جریان برق تأثیر نمی گذارد و هر دو خط به طور یکسان با ۵۰ مگاوات بارگذاری می شوند. تصویر سمت راست همان شبکه را با تقویت کننده چهارگانه نشان می دهد که جریان برق را خنثیمی کند. زاویه فاز منفی حاصل شده، ۲۳ مگاوات بارگیری را بر روی مدار موازی منحرف کرده است، در حالی که کل بار عرضه شده در ۱۰۰ مگاوات بدون تغییر است(توجه داشته باشید که مقادیر مورد استفاده در اینجا فرضی است؛ زاویه فاز واقعی و انتقال بار بستگی به پارامترهایبوستر چهارگانه و خطوط انتقال دارد).

تأثیراستفاده از بوستر چهارگانه

اثر اعمال شده ناشی از استفاده بوسترچهارگانه در مدار برعكس است، به گونه ای که قدرت و توان را در خطوطي كه يكي از آنها سنگين و دیگری باريك باشد، برابر و مساوی می کند.