تحلل هذه المقالة وتشرح تأثير عامل طاقة إدخال UPS ومرشح الإدخال على مولد طاقة من أجل توضيح سبب المشكلة ، ومن ثم إيجاد حل.
1. التنسيق بين مجموعة مولدات الديزل و UPS.
لقد لاحظ مصنعو ومستخدمي أنظمة الإمداد بالطاقة غير المنقطعة منذ فترة طويلة مشاكل التنسيق بين مجموعات المولدات و UPS ، وخاصة التوافقيات الحالية الناتجة عن المقومات التي يتم إنشاؤها في أنظمة الإمداد بالطاقة مثل منظمات الجهد لمجموعات المولدات ودوائر التزامن الخاصة بـ UPS.الآثار السلبية لهذا واضحة جدا.لذلك ، صمم مهندسو نظام UPS مرشح الإدخال وطبقوه على UPS ، وتحكموا بنجاح في التوافقيات الحالية في تطبيق UPS.تلعب هذه المرشحات دورًا رئيسيًا في توافق UPS ومجموعات المولدات.
تستخدم جميع مرشحات الإدخال تقريبًا المكثفات والمحاثات لامتصاص التوافقيات الحالية الأكثر تدميراً عند مدخلات UPS.يأخذ تصميم مرشح الإدخال في الاعتبار النسبة المئوية لأقصى قدر ممكن من التشوه التوافقي الكامن في دائرة UPS وتحت الحمل الكامل.فائدة أخرى لمعظم المرشحات هي تحسين عامل طاقة الإدخال لجهاز UPS المحمّل.ومع ذلك ، هناك نتيجة أخرى لتطبيق مرشح الإدخال وهي تقليل الكفاءة الإجمالية لـ UPS.تستهلك معظم المرشحات حوالي 1٪ من طاقة UPS.يسعى تصميم مرشح الإدخال دائمًا إلى تحقيق توازن بين العوامل المواتية وغير المواتية.
من أجل تحسين كفاءة نظام UPS قدر الإمكان ، قام مهندسو UPS مؤخرًا بإجراء تحسينات في استهلاك الطاقة لمرشح الإدخال.يعتمد تحسين كفاءة المرشح إلى حد كبير على تطبيق تقنية IGBT (ترانزستور البوابة المعزولة) لتصميم UPS.أدت الكفاءة العالية لعاكس IGBT إلى إعادة تصميم UPS.يمكن لمرشح الإدخال امتصاص بعض التوافقيات الحالية أثناء امتصاص جزء صغير من الطاقة النشطة.باختصار ، يتم تقليل نسبة العوامل الاستقرائية إلى العوامل السعوية في المرشح ، ويتم تقليل حجم UPS وتحسين الكفاءة.يبدو أن الأمور في مجال UPS قد تم حلها ، ولكن ظهر توافق المشكلة الجديدة مع المولد مرة أخرى ، ليحل محل المشكلة القديمة.
2. مشكلة الرنين.
قد تتفاقم مشكلة الإثارة الذاتية للمكثف أو تُخفيها ظروف كهربائية أخرى ، مثل الرنين المتسلسل.عندما تكون القيمة الأومية للتفاعل الاستقرائي للمولد والقيمة الأومية للتفاعل السعوي لمرشح الإدخال قريبة من بعضها البعض ، وتكون قيمة مقاومة النظام صغيرة ، سيحدث التذبذب ، وقد يتجاوز الجهد القيمة المقدرة للطاقة نظام.إن نظام UPS المصمم حديثًا هو في الأساس مقاومة دخل سعوية بنسبة 100٪.قد يكون لـ UPS 500kVA سعة 150 كيلو فولت وعامل طاقة قريب من الصفر.محاثات التحويلة ، الإختناقات المتسلسلة ، ومحولات عزل المدخلات هي مكونات تقليدية لـ UPS ، وهذه المكونات كلها استقرائية.في الواقع ، هم وسعة المرشح معًا يجعلان UPS تتصرف كسعة ككل ، وقد تكون هناك بالفعل بعض التذبذبات داخل UPS.إلى جانب الخصائص السعوية لخطوط الطاقة المتصلة بـ UPS ، يزداد تعقيد النظام بأكمله بشكل كبير ، خارج نطاق تحليل المهندسين العاديين.
3. مجموعة مولدات الديزل والحمل.
تعتمد مجموعات مولدات الديزل على منظم الجهد للتحكم في جهد الخرج.يكتشف منظم الجهد جهد الخرج ثلاثي الطور ويقارن متوسط قيمته مع قيمة الجهد المطلوبة.يحصل المنظم على الطاقة من مصدر الطاقة الإضافي داخل المولد ، وعادةً ما يكون مولدًا صغيرًا متحد المحور مع المولد الرئيسي ، وينقل طاقة التيار المستمر إلى ملف إثارة المجال المغناطيسي لدوار المولد.يرتفع تيار الملف أو ينخفض للتحكم في المجال المغناطيسي الدوار لـ لفائف المولد الثابت ، أو حجم القوة الدافعة الكهربائية EMF.يحدد التدفق المغناطيسي لملف الجزء الثابت جهد الخرج للمولد.
يتم تمثيل المقاومة الداخلية للملف الثابت لمجموعة مولدات الديزل بواسطة Z ، بما في ذلك الأجزاء الاستقرائية والمقاومة ؛يتم تمثيل القوة الدافعة الكهربائية للمولد الذي يتم التحكم فيه بواسطة ملف الإثارة الدوار بواسطة E بواسطة مصدر جهد التيار المتردد.بافتراض أن الحمل استقرائي بحت ، فإن التيار I يتخلف عن الجهد U بزاوية 90 درجة بالضبط من الطور الكهربائي في مخطط المتجه.إذا كان الحمل مقاومًا بحتًا ، فسوف تتطابق نواقل U و I أو تكون في الطور.في الواقع ، تكون معظم الأحمال بين المقاومة البحتة والاستقرائية البحتة.يتم تمثيل انخفاض الجهد الناتج عن مرور التيار عبر ملف الجزء الثابت بواسطة متجه الجهد I × Z.إنه في الواقع مجموع متجهين أصغر للجهد ، حيث ينخفض جهد المقاومة في الطور مع I وينخفض جهد المحرِّض بمقدار 90 درجة للأمام.في هذه الحالة ، يحدث أن يكون في الطور مع U. لأن القوة الدافعة الكهربائية يجب أن تكون مساوية لمجموع انخفاض الجهد للمقاومة الداخلية للمولد والجهد الناتج ، أي مجموع المتجه للمتجه E = U و أنا × Z.يمكن لمنظم الجهد التحكم بشكل فعال في الجهد U عن طريق تغيير E.
ضع في اعتبارك الآن ما يحدث للظروف الداخلية للمولد عند استخدام حمولة سعوية بحتة بدلاً من الحمل الاستقرائي البحت.التيار في هذا الوقت هو عكس الحمل الاستقرائي.التيار أنا الآن أقود متجه الجهد U ، ومتجه انخفاض جهد المقاومة الداخلية I × Z هو أيضًا في المرحلة المعاكسة.إذن ، مجموع المتجهين U و I × Z أقل من U.
نظرًا لأن نفس القوة الدافعة الكهربائية E كما في الحمل الاستقرائي تنتج جهد خرج أعلى للمولد U في الحمل السعوي ، يجب أن يقلل منظم الجهد بشكل كبير من المجال المغناطيسي الدوار.في الواقع ، قد لا يحتوي منظم الجهد على نطاق كافٍ للتنظيم الكامل لجهد الخرج.يتم تحفيز دوارات جميع المولدات باستمرار في اتجاه واحد وتحتوي على مجال مغناطيسي دائم.حتى إذا كان منظم الجهد مغلقًا تمامًا ، فلا يزال لدى الدوار مجال مغناطيسي كافٍ لشحن الحمل السعوي وتوليد الجهد.هذه الظاهرة تسمى "الإثارة الذاتية".نتيجة الإثارة الذاتية هي زيادة الجهد أو إيقاف تشغيل منظم الجهد ، ويعتبر نظام مراقبة المولد أنه فشل في منظم الجهد (أي "فقدان الإثارة").ستؤدي أي من هاتين الحالتين إلى توقف المولد.قد يكون الحمل المتصل بإخراج المولد مستقلاً أو متوازيًا ، اعتمادًا على توقيت وإعداد خزانة التحويل التلقائي.في بعض التطبيقات ، يكون نظام UPS هو أول حمل يتم توصيله بالمولد أثناء انقطاع التيار الكهربائي.في حالات أخرى ، يتم توصيل UPS والحمل الميكانيكي في نفس الوقت.عادة ما يكون للحمل الميكانيكي موصل بدء ، ويستغرق إعادة الغلق بعد انقطاع التيار الكهربائي وقتًا معينًا.يوجد تأخير في تعويض حمل المحرك الاستقرائي لمكثف مرشح دخل UPS.تحتوي UPS نفسها على فترة زمنية تسمى "البداية الناعمة" ، والتي تنقل الحمل من البطارية إلى المولد لزيادة عامل طاقة الإدخال.ومع ذلك ، لا تشارك مرشحات إدخال UPS في عملية البدء الناعم.وهي متصلة بطرف إدخال UPS كجزء من UPS.لذلك ، في بعض الحالات ، يكون الحمل الرئيسي المتصل أولاً بإخراج المولد أثناء انقطاع التيار الكهربائي هو مرشح إدخال UPS.فهي ذات قدرة عالية (أحيانًا بالسعة البحتة).
من الواضح أن حل هذه المشكلة هو استخدام تصحيح عامل الطاقة.هناك طرق عديدة لتحقيق ذلك ، تقريبًا على النحو التالي:
1. قم بتركيب خزانة تبديل أوتوماتيكية لتوصيل حمل المحرك قبل UPS.قد لا تتمكن بعض خزائن التبديل من تنفيذ هذه الطريقة.بالإضافة إلى ذلك ، أثناء الصيانة ، قد يحتاج مهندسو المصنع إلى تصحيح أخطاء UPS والمولدات بشكل منفصل.
2. أضف مفاعلة تفاعلية دائمة لتعويض الحمل السعوي ، عادةً باستخدام مفاعل لف متوازي ، متصل بـ EG أو لوحة موازية لإخراج المولد.من السهل جدًا تحقيق ذلك ، والتكلفة منخفضة.ولكن بغض النظر عن الحمل العالي أو المنخفض ، فإن المفاعل يمتص التيار دائمًا ويؤثر على عامل قدرة الحمل.وبغض النظر عن عدد UPS ، فإن عدد المفاعلات ثابت دائمًا.
3. قم بتركيب مفاعل حثي في كل UPS للتعويض فقط عن التفاعل السعوي لـ UPS.في حالة الحمل المنخفض ، يتحكم الموصل (اختياري) في مدخلات المفاعل.طريقة المفاعل هذه أكثر دقة ، لكن العدد كبير وتكلفة التركيب والتحكم عالية.
4. قم بتثبيت موصل أمام مكثف المرشح وافصله عندما يكون الحمل منخفضًا.نظرًا لأن وقت الموصل يجب أن يكون دقيقًا وأن التحكم أكثر تعقيدًا ، فلا يمكن تثبيته إلا في المصنع.
تعتمد الطريقة الأفضل على الوضع في الموقع وأداء الجهاز.
إذا كنت تريد معرفة المزيد عن مولدات الديزل ، فمرحباً بك لاستشارة Dingbo Power عبر البريد الإلكتروني dingbo @ dieselgeneratortech.com ، وسنكون في خدمتك في أي وقت.
