2.1 máy phát điện và tải
Máy phát điện dựa trên một bộ điều chỉnh điện áp điều khiển điện áp đầu ra. Bộ điều chỉnh điện áp phát hiện điện áp 3 pha đầu ra và so sánh giá trị trung bình của nó với các giá trị điện áp cần thiết. Những điều rút ra năng lượng từ một nguồn năng lượng phụ bên trong các máy phát điện, thông thường một máy phát điện nhỏ đồng trục với máy phát điện chính, và cung cấp một nguồn điện DC cho cuộn dây kích thích từ trường của các cánh quạt điện. Cuộn hiện tại tăng hay té ngã, điều khiển Luân phiên từ trường của cuộn dây stator của điện hoặc độ lớn của lực lượng electromotive EMF. Từ thông trong cuộn dây stator sẽ xác định điện áp đầu ra của các máy phát điện.
Sức đề kháng nội bộ của các cuộn dây stator máy phát điện được kí hiệu bởi Z, bao gồm cả phần quy nạp và resistive; lực lượng electromotive máy phát điện điều khiển bởi các cuộn dây kích thích cánh quạt được kí hiệu bởi E với một nguồn điện áp AC. Giả sử rằng tải là hoàn toàn quy nạp, hiện tại tôi chậm lại hiệu điện thế U bằng chính xác 90° điện giai đoạn góc trong sơ đồ vectơ. Nếu tải là điện trở thuần túy, vectơ của bạn và tôi sẽ trùng hoặc là trong giai đoạn. Trong thực tế, hầu hết tải là giữa tinh khiết resistive và quy nạp hoàn toàn. Thả điện áp gây ra bởi hiện tại được thông qua thông qua các cuộn dây stator được đại diện bởi một vector điện áp tôi x Z. Đó là thực sự tổng của hai vectơ điện áp nhỏ hơn, giảm điện áp pha với I và cuộn cảm giảm điện áp 90 ° trước. Trong trường hợp này, nó sẽ xảy ra là trong giai đoạn với U. Kể từ khi lực lượng electromotive phải bằng tổng số điện áp thả kháng nội bộ của các máy phát điện và điện áp đầu ra, đó là, tổng vectơ của vectơ E = và anh × Z. Những thay đổi bộ điều chỉnh điện áp E để có hiệu quả kiểm soát điện áp U.
Bây giờ hãy xem xét những gì xảy ra với điều kiện bên trong của các máy phát điện khi hoàn toàn capacitive load được sử dụng thay vì một tải quy nạp hoàn toàn. Hiện tại thời điểm này là chính xác đối diện của tải quy nạp. Hiện tại tôi bây giờ dẫn điện áp vector U, và sức đề kháng nội bộ điện áp thả véc tơ tôi × Z cũng chính xác được đảo ngược. Sau đó tổng vectơ của bạn và tôi × Z là nhỏ hơn so với U.
Kể từ khi lực lượng electromotive E tại thời điểm tải điện sản xuất cao hơn máy phát điện đầu ra điện áp U tại capacitive load, điện áp điều phải làm giảm đáng kể từ trường quay. Trong thực tế, điều chỉnh điện áp có thể không có đủ tầm để đầy đủ điều chỉnh điện áp đầu ra. Kích thích liên tục của các cánh quạt của máy phát điện tất cả trong một hướng có chứa một vĩnh viễn từ trường. Thậm chí nếu điều chỉnh điện áp hoàn toàn đóng cửa, các cánh quạt vẫn có đủ từ trường để tính phí capacitive load và tạo ra một điện áp. Hiện tượng này được gọi là "tự kích thích". Kết quả của sự kích thích tự là overvoltage hoặc điện áp điều tắt máy và hệ thống giám sát các máy phát điện được coi là một bộ điều chỉnh điện áp lỗi (tức là, "de-tràn đầy sinh lực"). Trong cả hai trường hợp, các máy phát điện sẽ ngừng. Tải kết nối với máy phát điện đầu ra có thể độc lập hoặc song song, tùy thuộc vào thời gian và thiết lập hoạt động tủ tự động chuyển đổi. Trong một số ứng dụng, Hệ thống UPS là tải đầu tiên được kết nối với máy phát điện trong thời gian cúp điện. Trong các trường hợp khác, UPS và tải cơ khí được đồng thời kết nối. Tải trọng cơ học thường có một contactor bắt đầu. Phải mất một thời gian nhất định để đóng lại sau khi mất điện, và có một sự chậm trễ trong đền bù tải quy nạp động cơ của UPS tụ lọc đầu vào. UPS chính nó có một khoảng thời gian được gọi là chu kỳ "mềm bắt đầu", chuyển tải từ pin để máy phát điện, tăng yếu tố đầu vào quyền lực của nó. Tuy nhiên, các bộ lọc đầu vào của UPS không tham gia trong quá trình bắt đầu mềm. Họ được kết nối với đầu vào của UPS là một phần của UPS. Vì vậy, trong một số trường hợp, tải trọng chính lần đầu tiên kết nối đầu ra của các máy phát điện khi sức mạnh cắt là bộ lọc đầu vào của UPS. Họ đánh giá cao điện dung (capacitive đôi khi hoàn toàn).
Giải pháp cho vấn đề này là rõ ràng để sử dụng power factor correction. Có rất nhiều cách để làm điều này, như sau:
● cài đặt tủ công tắc tự động để nạp động cơ được kết nối trước khi up. Một số switchers có thể không thể thực hiện phương pháp này. Ngoài ra, thực vật kỹ sư có thể cần một cách riêng biệt ủy ban up và máy phát điện trong thời gian bảo trì.
• Thêm một reactance phản ứng lâu dài để bù đắp cho capacitive load, thường bằng cách sử dụng một lò phản ứng vết thương song song kết nối với các E-G hoặc máy phát điện đầu ra song song ban. Điều này là dễ thực hiện và chi phí ít hơn. Tuy nhiên, trong trường hợp tải cao hay tải thấp, các lò phản ứng luôn là hấp thụ hiện tại và ảnh hưởng đến hệ số công suất tải. Và bất kể số lượng UPSs, số lượng lò phản ứng luôn luôn cố định.
● Thêm một lò phản ứng quy nạp mỗi up để bù đắp cho reactance UPS, điện dung. Các lò phản ứng đầu vào (tùy chọn) điều khiển đầu vào của các lò phản ứng theo điều kiện tải thấp. Phương pháp này là chính xác hơn, nhưng số lượng lớn và chi phí lắp đặt và kiểm soát là cao.
● cài đặt contactor trước khi tụ lọc và ngắt kết nối lúc tải thấp. Kể từ thời điểm contactor phải được chính xác, điều khiển phức tạp và có thể chỉ được cài đặt tại nhà máy.
Phương pháp nào là tối ưu phụ thuộc vào tình hình trên trang web và hiệu suất của thiết bị.
2.2 vấn đề cộng hưởng
Tụ điện tự kích thích vấn đề có thể trầm trọng hơn hoặc masked bởi quốc gia điện khác, chẳng hạn như dòng cộng hưởng. Khi giá trị ohmic reactance quy nạp của các máy phát điện và giá trị ohmic của bộ lọc đầu vào capacitive reactance gần gũi với nhau, và giá trị sức đề kháng của hệ thống là nhỏ, dao động sẽ xảy ra, và điện áp có thể vượt quá giá trị đánh giá cao của Hệ thống điện. Hệ thống UPS vừa được thiết kế là cơ bản 100% điện dung nhập trở kháng. Một UPS 500kVA có thể có một điện dung của 150kvar và hệ số công suất gần bằng không. Cuộn cảm dùng song song, hàng loạt cuộn và máy biến áp cách ly đầu vào là các thành phần phổ biến của UPS, và các thành phần được quy nạp. Trong thực tế, cùng với trở kháng của các bộ lọc, UPS là capacitive nói chung, và có thể có một số dao động bên trong UPS. Cùng với các đặc tính điện dung của đường truyền kết nối với UPS, sự phức tạp của toàn bộ hệ thống được cải thiện đáng kể, vượt ra ngoài phạm vi phân tích có thể được phân tích bởi các kỹ sư chung.
Hai yếu tố bổ sung trong chính các ứng dụng mới đã có những vấn đề phổ biến hơn. Trước tiên, các nhà sản xuất thiết bị máy tính cung cấp dư thừa nhiều hơn năng lượng đầu vào trong thiết bị của họ, tùy thuộc vào các yêu cầu của người sử dụng xử lý dữ liệu rất đáng tin cậy. Máy tính điển hình tủ bây giờ đi kèm với hai hoặc nhiều dây điện. Thứ hai, người quản lý thiết bị yêu cầu hệ thống để hỗ trợ duy trì trực tuyến, và họ muốn bảo vệ tải trọng trong thời gian bảo trì tắt UPS. Hai yếu tố làm tăng số lượng các cơ sở của Trung tâm dữ liệu điển hình UPSs và làm giảm khả năng tải của mỗi up. Tuy nhiên, sự gia tăng trong máy phát điện là không phù hợp với UPS. Trong mắt của người quản lý thiết bị, các máy phát điện thường là rảnh rỗi và dễ dàng để sắp xếp để bảo trì. Cũng trong một số dự án lớn áp lực tài chính hạn chế số lượng các máy phát điện đắt sứ bộ. Kết quả là mỗi máy phát điện có thêm sức, đó là một xu hướng làm cho các nhà sản xuất UPS hạnh phúc và gặp khó khăn nhà sản xuất máy phát điện.
Bảo vệ tốt nhất chống lại tự sự kích thích và dao động là các kiến thức cơ bản về vật lý. Kỹ sư cẩn thận nên xác định các đặc tính yếu tố sức mạnh của hệ thống UPS dưới mọi điều kiện tải. Sau khi cài đặt thiết bị UPS, chủ sở hữu nên tuân theo thử nghiệm toàn diện và cẩn thận đo các thông số làm việc của toàn bộ hệ thống khi điều chỉnh các thử nghiệm. Khi vấn đề được phát hiện, giải pháp tốt nhất là để thiết lập một nhóm dự án của nhà cung cấp, kỹ sư, nhà thầu và chủ sở hữu để kiểm tra hệ thống và tìm ra giải pháp một cách đầy đủ.
