Το σετ γεννήτριας ντίζελ ταιριάζει με το UPS

Αυτό το άρθρο αναλύει και εξηγεί την επίδραση του συντελεστή ισχύος εισόδου του UPS και του φίλτρου εισόδου στο γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος προκειμένου να διευκρινιστεί η αιτία του προβλήματος και στη συνέχεια να βρεθεί μια λύση.

1. Συντονισμός μεταξύ σετ γεννήτριας ντίζελ και UPS.

Οι κατασκευαστές και οι χρήστες συστημάτων αδιάλειπτης τροφοδοσίας έχουν από καιρό παρατηρήσει τα προβλήματα συντονισμού μεταξύ των σετ γεννητριών και του UPS, ειδικά οι αρμονικές ρεύματος που παράγονται από ανορθωτές δημιουργούνται σε συστήματα τροφοδοσίας όπως ρυθμιστές τάσης σετ γεννητριών και κυκλώματα συγχρονισμού του UPS.Οι αρνητικές συνέπειες αυτού είναι πολύ εμφανείς.Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί του συστήματος UPS σχεδίασαν το φίλτρο εισόδου και το εφάρμοσαν στο UPS, ελέγχοντας με επιτυχία τις αρμονικές ρεύματος στην εφαρμογή UPS.Αυτά τα φίλτρα παίζουν βασικό ρόλο στη συμβατότητα του UPS και των σετ γεννητριών.

Σχεδόν όλα τα φίλτρα εισόδου χρησιμοποιούν πυκνωτές και επαγωγείς για να απορροφούν τις πιο καταστροφικές αρμονικές ρεύματος στην είσοδο του UPS.Ο σχεδιασμός του φίλτρου εισόδου λαμβάνει υπόψη το ποσοστό της μέγιστης δυνατής συνολικής αρμονικής παραμόρφωσης που είναι εγγενής στο κύκλωμα UPS και υπό πλήρες φορτίο.Ένα άλλο πλεονέκτημα των περισσότερων φίλτρων είναι η βελτίωση του συντελεστή ισχύος εισόδου του φορτωμένου UPS.Ωστόσο, μια άλλη συνέπεια της εφαρμογής του φίλτρου εισόδου είναι η μείωση της συνολικής απόδοσης του UPS.Τα περισσότερα φίλτρα καταναλώνουν περίπου το 1% της ισχύος του UPS.Ο σχεδιασμός του φίλτρου εισόδου επιδιώκει πάντα μια ισορροπία μεταξύ ευνοϊκών και δυσμενών παραγόντων.

Προκειμένου να βελτιωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η απόδοση του συστήματος UPS, οι μηχανικοί της UPS έχουν πρόσφατα βελτιώσει την κατανάλωση ενέργειας του φίλτρου εισόδου.Η βελτίωση της απόδοσης του φίλτρου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εφαρμογή της τεχνολογίας IGBT (Insulated Gate Transistor) στο σχεδιασμό του UPS.Η υψηλή απόδοση του μετατροπέα IGBT οδήγησε σε επανασχεδιασμό του UPS.Το φίλτρο εισόδου μπορεί να απορροφήσει ορισμένες αρμονικές ρεύματος ενώ απορροφά ένα μικρό μέρος της ενεργού ισχύος.Εν ολίγοις, η αναλογία των επαγωγικών παραγόντων προς τους χωρητικούς παράγοντες στο φίλτρο μειώνεται, ο όγκος του UPS μειώνεται και η απόδοση βελτιώνεται.Τα πράγματα στο πεδίο του UPS φαίνεται να έχουν λυθεί, αλλά εμφανίστηκε ξανά η συμβατότητα του νέου προβλήματος με τη γεννήτρια, αντικαθιστώντας το παλιό πρόβλημα.

2. Πρόβλημα συντονισμού.

Το πρόβλημα της αυτοδιέγερσης του πυκνωτή μπορεί να επιδεινωθεί ή να καλυφθεί από άλλες ηλεκτρικές συνθήκες, όπως ο συντονισμός σειράς.Όταν η ωμική τιμή της επαγωγικής αντίδρασης της γεννήτριας και η ωμική τιμή της χωρητικής αντίδρασης του φίλτρου εισόδου είναι κοντά μεταξύ τους και η τιμή αντίστασης του συστήματος είναι μικρή, θα προκύψει ταλάντωση και η τάση μπορεί να υπερβεί την ονομαστική τιμή της ισχύος Σύστημα.Το πρόσφατα σχεδιασμένο σύστημα UPS είναι ουσιαστικά 100% χωρητική αντίσταση εισόδου.Ένα UPS 500 kVA μπορεί να έχει χωρητικότητα 150 kvar και συντελεστή ισχύος κοντά στο μηδέν.Οι επαγωγείς διακλάδωσης, τα πηνία σειράς και οι μετασχηματιστές απομόνωσης εισόδου είναι συμβατικά εξαρτήματα του UPS και αυτά τα εξαρτήματα είναι όλα επαγωγικά.Στην πραγματικότητα, αυτοί και η χωρητικότητα του φίλτρου μαζί κάνουν το UPS να συμπεριφέρεται εξίσου χωρητικό στο σύνολό του και μπορεί ήδη να υπάρχουν κάποιες ταλαντώσεις μέσα στο UPS.Σε συνδυασμό με τα χωρητικά χαρακτηριστικά των γραμμών ισχύος που συνδέονται με το UPS, η πολυπλοκότητα ολόκληρου του συστήματος αυξάνεται σημαντικά, πέρα ​​από το πεδίο της ανάλυσης των απλών μηχανικών.

3. Σετ και φορτίο γεννήτριας ντίζελ.

Τα σετ γεννητριών ντίζελ βασίζονται σε έναν ρυθμιστή τάσης για τον έλεγχο της τάσης εξόδου.Ο ρυθμιστής τάσης ανιχνεύει την τριφασική τάση εξόδου και συγκρίνει τη μέση τιμή της με την απαιτούμενη τιμή τάσης.Ο ρυθμιστής λαμβάνει ενέργεια από τη βοηθητική πηγή ισχύος μέσα στη γεννήτρια, συνήθως μια μικρή γεννήτρια ομοαξονική με την κύρια γεννήτρια, και μεταδίδει ισχύ συνεχούς ρεύματος στο πηνίο διέγερσης του μαγνητικού πεδίου του ρότορα της γεννήτριας.Το ρεύμα του πηνίου αυξάνεται ή πέφτει για να ελέγξει το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του πηνίο στάτορα γεννήτριας , ή το μέγεθος της ηλεκτροκινητικής δύναμης EMF.Η μαγνητική ροή του πηνίου του στάτη καθορίζει την τάση εξόδου της γεννήτριας.

Η εσωτερική αντίσταση του πηνίου στάτορα ενός σετ γεννήτριας ντίζελ αντιπροσωπεύεται από το Z, συμπεριλαμβανομένων των επαγωγικών και των ωμικών μερών.η ηλεκτροκινητική δύναμη της γεννήτριας που ελέγχεται από το πηνίο διέγερσης του δρομέα αντιπροσωπεύεται από το E από μια πηγή τάσης AC.Υποθέτοντας ότι το φορτίο είναι καθαρά επαγωγικό, το ρεύμα I υστερεί στην τάση U κατά ακριβώς 90° γωνία ηλεκτρικής φάσης στο διανυσματικό διάγραμμα.Εάν το φορτίο είναι καθαρά ωμικό, τα διανύσματα του U και του I θα συμπίπτουν ή θα είναι σε φάση.Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα φορτία είναι μεταξύ καθαρά ωμικής αντίστασης και αμιγώς επαγωγικών.Η πτώση τάσης που προκαλείται από το ρεύμα που διέρχεται από το πηνίο του στάτη αντιπροσωπεύεται από το διάνυσμα τάσης I×Z.Στην πραγματικότητα είναι το άθροισμα δύο μικρότερων διανυσμάτων τάσης, της πτώσης τάσης αντίστασης σε φάση με το I και της πτώσης τάσης του επαγωγέα 90° μπροστά.Σε αυτή την περίπτωση, τυχαίνει να είναι σε φάση με το U. Επειδή η ηλεκτροκινητική δύναμη πρέπει να είναι ίση με το άθροισμα της πτώσης τάσης της εσωτερικής αντίστασης της γεννήτριας και της τάσης εξόδου, δηλαδή το διανυσματικό άθροισμα του διανύσματος E=U και I×Z.Ο ρυθμιστής τάσης μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά την τάση U αλλάζοντας το E.

Τώρα εξετάστε τι συμβαίνει στις εσωτερικές συνθήκες της γεννήτριας όταν χρησιμοποιείται ένα καθαρά χωρητικό φορτίο αντί για ένα καθαρά επαγωγικό φορτίο.Το ρεύμα αυτή τη στιγμή είναι ακριβώς το αντίθετο από το επαγωγικό φορτίο.Το ρεύμα I οδηγεί τώρα το διάνυσμα τάσης U και το διάνυσμα πτώσης τάσης εσωτερικής αντίστασης I×Z βρίσκεται επίσης στην αντίθετη φάση.Τότε το διανυσματικό άθροισμα των U και I×Z είναι μικρότερο από το U.

Εφόσον η ίδια ηλεκτροκινητική δύναμη Ε όπως και στο επαγωγικό φορτίο παράγει υψηλότερη τάση εξόδου της γεννήτριας στο χωρητικό φορτίο, ο ρυθμιστής τάσης πρέπει να μειώσει σημαντικά το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.Στην πραγματικότητα, ο ρυθμιστής τάσης μπορεί να μην έχει αρκετή εμβέλεια για να ρυθμίσει πλήρως την τάση εξόδου.Οι ρότορες όλων των γεννητριών διεγείρονται συνεχώς προς μία κατεύθυνση και περιέχουν ένα μόνιμο μαγνητικό πεδίο.Ακόμα κι αν ο ρυθμιστής τάσης είναι τελείως κλειστός, ο ρότορας εξακολουθεί να έχει αρκετό μαγνητικό πεδίο για να φορτίσει το χωρητικό φορτίο και να δημιουργήσει τάση.Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «αυτοδιέγερση».Το αποτέλεσμα της αυτοδιέγερσης είναι υπέρταση ή διακοπή λειτουργίας του ρυθμιστή τάσης και το σύστημα παρακολούθησης της γεννήτριας θεωρεί ότι πρόκειται για αστοχία του ρυθμιστή τάσης (δηλ. "απώλεια διέγερσης").Οποιαδήποτε από αυτές τις συνθήκες θα προκαλέσει τη διακοπή της γεννήτριας.Το φορτίο που συνδέεται στην έξοδο της γεννήτριας μπορεί να είναι ανεξάρτητο ή παράλληλο, ανάλογα με το χρονισμό και τη ρύθμιση του πίνακα αυτόματου διακόπτη.Σε ορισμένες εφαρμογές, το σύστημα UPS είναι το πρώτο φορτίο που συνδέεται στη γεννήτρια κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος.Σε άλλες περιπτώσεις, το UPS και το μηχανικό φορτίο συνδέονται ταυτόχρονα.Το μηχανικό φορτίο έχει συνήθως έναν επαφέα εκκίνησης και χρειάζεται συγκεκριμένος χρόνος για να κλείσει ξανά μετά από διακοπή ρεύματος.Υπάρχει καθυστέρηση στην αντιστάθμιση του επαγωγικού φορτίου του κινητήρα του πυκνωτή του φίλτρου εισόδου του UPS.Το ίδιο το UPS έχει μια χρονική περίοδο που ονομάζεται «μαλακή εκκίνηση», η οποία μετατοπίζει το φορτίο από την μπαταρία στη γεννήτρια για να αυξήσει τον συντελεστή ισχύος εισόδου.Ωστόσο, τα φίλτρα εισόδου UPS δεν συμμετέχουν στη διαδικασία ομαλής εκκίνησης.Συνδέονται στο άκρο εισόδου του UPS ως μέρος του UPS.Επομένως, σε ορισμένες περιπτώσεις, το κύριο φορτίο που συνδέεται πρώτα στην έξοδο της γεννήτριας κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος είναι το φίλτρο εισόδου του UPS.Έχουν υψηλή χωρητικότητα (μερικές φορές καθαρά χωρητικά).

Η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι προφανώς η χρήση διόρθωσης συντελεστή ισχύος.Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να επιτευχθεί αυτό, περίπου ως εξής:

1. Εγκαταστήστε ένα αυτόματο κιβώτιο μεταγωγής για να συνδέσετε το φορτίο του κινητήρα πριν από το UPS.Ορισμένα ερμάρια διακοπτών ενδέχεται να μην μπορούν να εφαρμόσουν αυτήν τη μέθοδο.Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της συντήρησης, οι μηχανικοί των εγκαταστάσεων μπορεί να χρειαστεί να διορθώσουν ξεχωριστά το UPS και τις γεννήτριες.

2. Προσθέστε μια μόνιμη αντιδραστική αντίδραση για να αντισταθμίσετε το χωρητικό φορτίο, συνήθως χρησιμοποιώντας έναν αντιδραστήρα παράλληλης περιέλιξης, συνδεδεμένο με την παράλληλη πλακέτα εξόδου EG ή γεννήτριας.Αυτό είναι πολύ εύκολο να επιτευχθεί και το κόστος είναι χαμηλό.Αλλά ανεξάρτητα από το υψηλό ή χαμηλό φορτίο, ο αντιδραστήρας απορροφά πάντα ρεύμα και επηρεάζει τον συντελεστή ισχύος φορτίου.Και ανεξάρτητα από τον αριθμό των UPS, ο αριθμός των αντιδραστήρων είναι πάντα σταθερός.

3. Εγκαταστήστε έναν επαγωγικό αντιδραστήρα σε κάθε UPS για να αντισταθμίσετε απλώς τη χωρητική αντίδραση του UPS.Σε περίπτωση χαμηλού φορτίου, ο επαφέας (προαιρετικός) ελέγχει την είσοδο του αντιδραστήρα.Αυτή η μέθοδος αντιδραστήρα είναι πιο ακριβής, αλλά ο αριθμός είναι μεγάλος και το κόστος εγκατάστασης και ελέγχου υψηλό.

4. Εγκαταστήστε έναν επαφέα μπροστά από τον πυκνωτή του φίλτρου και αποσυνδέστε τον όταν το φορτίο είναι χαμηλό.Δεδομένου ότι ο χρόνος του επαφέα πρέπει να είναι ακριβής και ο έλεγχος είναι πιο περίπλοκος, μπορεί να εγκατασταθεί μόνο στο εργοστάσιο.

Ποια μέθοδος είναι η καλύτερη εξαρτάται από την κατάσταση στην τοποθεσία και την απόδοση του εξοπλισμού.

Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα για τις γεννήτριες ντίζελ, καλώς ήρθατε να συμβουλευτείτε την Dingbo Power μέσω email στο dingbo@dieselgeneratortech.com και θα είμαστε στη διάθεσή σας ανά πάσα στιγμή.