סט גנרטור דיזל מותאם ל-UPS

מאמר זה מנתח ומסביר את ההשפעה של מקדם הספק קלט UPS ומסנן קלט על גנרטור על מנת להבהיר את הסיבה לבעיה, ולאחר מכן למצוא פתרון.

1. תיאום בין סט גנרטור דיזל ל-UPS.

יצרנים ומשתמשים של מערכות אל פסק הבחינו זמן רב בבעיות התיאום בין ערכות גנרטורים ל-UPS, במיוחד ההרמוניות הנוכחיות שנוצרות על ידי מיישרים נוצרות על מערכות אספקת חשמל כגון ווסתי מתח של ערכות גנרטורים ומעגלי סנכרון של UPS.ההשפעות השליליות של זה ברורות מאוד.לכן, מהנדסי מערכת UPS תכננו את מסנן הקלט והחילו אותו על ה-UPS, תוך שליטה בהצלחה בהרמוניות הנוכחיות באפליקציית UPS.מסננים אלה ממלאים תפקיד מפתח בתאימות של UPS ומערכות גנרטורים.

כמעט כל מסנני הקלט משתמשים בקבלים ומשרנים כדי לספוג את ההרמוניות הזרם ההרסניות ביותר בכניסת ה-UPS.העיצוב של מסנן הקלט לוקח בחשבון את האחוז של העיוות ההרמוני הכולל המקסימלי האפשרי הטמון במעגל UPS ותחת עומס מלא.יתרון נוסף של רוב המסננים הוא שיפור מקדם הספק הקלט של ה-UPS הטעון.עם זאת, תוצאה נוספת של יישום מסנן הקלט היא הפחתת היעילות הכוללת של UPS.רוב המסננים צורכים כ-1% מהספק של UPS.העיצוב של מסנן הקלט תמיד מחפש איזון בין גורמים חיוביים ולא חיוביים.

על מנת לשפר את היעילות של מערכת ה-UPS ככל האפשר, מהנדסי UPS ביצעו לאחרונה שיפורים בצריכת החשמל של מסנן הקלט.השיפור ביעילות המסנן תלוי במידה רבה ביישום טכנולוגיית IGBT (Insulated Gate Transistor) לתכנון UPS.היעילות הגבוהה של מהפך ה-IGBT הובילה לעיצוב מחדש של ה-UPS.מסנן הקלט יכול לספוג כמה הרמוניות זרם תוך קליטת חלק קטן מההספק הפעיל.בקיצור, היחס בין גורמים אינדוקטיביים לגורמים קיבוליים בפילטר מצטמצם, נפח ה-UPS מצטמצם, והיעילות משתפרת.נראה שהדברים בתחום ה-UPS נפתרו, אבל התאימות של הבעיה החדשה עם הגנרטור הופיעה שוב, והחליפה את הבעיה הישנה.

2. בעיית תהודה.

הבעיה של עירור עצמי של קבלים עלולה להחמיר או להסוות על ידי תנאים חשמליים אחרים, כגון תהודה סדרתית.כאשר הערך האוהמי של התגובה האינדוקטיבית של הגנרטור והערך האוהמי של התגובה הקיבולית של מסנן הכניסה קרובים זה לזה, וערך ההתנגדות של המערכת קטן, תתרחש תנודה, והמתח עלול לעלות על הערך הנקוב של ההספק מערכת.מערכת ה-UPS המעוצבת החדשה היא בעצם 100% עכבת כניסה קיבולית.ל-UPS של 500kVA עשוי להיות קיבול של 150kvar ומקדם הספק קרוב לאפס.משרני shunt, משנקים סדרתיים ושנאי בידוד קלט הם רכיבים קונבנציונליים של UPS, ורכיבים אלה כולם אינדוקטיביים.למעשה, הם והקיבול של המסנן יחד גורמים ל-UPS להתנהג כמו קיבולי בכללותו, וייתכן שכבר יש כמה תנודות בתוך ה-UPS.יחד עם המאפיינים הקיבוליים של קווי החשמל המחוברים ל-UPS, המורכבות של המערכת כולה גדלה מאוד, מעבר לתחום הניתוח של מהנדסים רגילים.

3. סט גנרטור דיזל והעמסת.

מערכות גנרטורים של דיזל מסתמכות על ווסת מתח כדי לשלוט במתח המוצא.ווסת המתח מזהה את מתח המוצא התלת פאזי ומשווה את ערכו הממוצע לערך המתח הנדרש.הרגולטור מקבל אנרגיה ממקור הכוח העזר בתוך הגנרטור, בדרך כלל גנרטור קטן קואקסיאלי עם הגנרטור הראשי, ומעביר כוח DC לסליל עירור השדה המגנטי של רוטור הגנרטור.זרם הסליל עולה או יורד כדי לשלוט בשדה המגנטי המסתובב של סליל סטטור גנרטור , או גודל הכוח האלקטרו-מוטורי EMF.השטף המגנטי של סליל הסטטור קובע את מתח המוצא של הגנרטור.

ההתנגדות הפנימית של סליל הסטטור של סט גנרטור דיזל מיוצגת על ידי Z, כולל חלקים אינדוקטיביים והתנגדות;הכוח האלקטרו-מוטיבי של הגנרטור שנשלט על ידי סליל עירור הרוטור מיוצג על ידי E על ידי מקור מתח AC.בהנחה שהעומס הוא אינדוקטיבי בלבד, הזרם I מפגר אחרי המתח U בדיוק של 90° זווית פאזה חשמלית בתרשים הווקטור.אם העומס הוא התנגדות גרידא, הווקטורים של U ואני יהיו חופפים או יהיו בשלב.למעשה, רוב העומסים הם בין התנגדות גרידא לבין אינדוקטיבית גרידא.נפילת המתח הנגרמת על ידי הזרם העובר דרך סליל הסטטור מיוצגת על ידי וקטור המתח I×Z.זהו למעשה הסכום של שני וקטורי מתח קטנים יותר, ירידת מתח ההתנגדות בפאזה עם I וירידה במתח המשרן 90° קדימה.במקרה זה, זה במקרה בפאזה עם U. מכיוון שהכוח האלקטרו-מוטורי חייב להיות שווה לסכום מפל המתח של ההתנגדות הפנימית של הגנרטור ומתח המוצא, כלומר, הסכום הווקטור של הווקטור E=U ו I×Z.ווסת המתח יכול לשלוט ביעילות על המתח U על ידי שינוי E.

כעת שקול מה קורה לתנאים הפנימיים של הגנרטור כאשר נעשה שימוש בעומס קיבולי בלבד במקום עומס אינדוקטיבי בלבד.הזרם בזמן זה הוא בדיוק ההפך מהעומס האינדוקטיבי.הזרם I מוביל כעת את וקטור המתח U, וגם וקטור הפלת מתח ההתנגדות הפנימית I×Z נמצא בשלב ההפוך.אז הסכום הווקטור של U ו-I×Z קטן מ-U.

מכיוון שאותו כוח אלקטרו-מוטורי E כמו בעומס האינדוקטיבי מייצר מתח מוצא גנרטור גבוה יותר U בעומס הקיבולי, ווסת המתח חייב להפחית משמעותית את השדה המגנטי המסתובב.למעשה, ייתכן שלווסת המתח אין מספיק טווח כדי לווסת את מתח המוצא במלואו.הרוטורים של כל הגנרטורים נרגשים ברציפות בכיוון אחד ומכילים שדה מגנטי קבוע.גם אם ווסת המתח סגור לחלוטין, לרוטור עדיין יש מספיק שדה מגנטי כדי לטעון את העומס הקיבולי וליצור מתח.תופעה זו נקראת "עירור עצמי".התוצאה של עירור עצמי היא מתח יתר או כיבוי של ווסת המתח, ומערכת הניטור של הגנרטור רואה בכך כשל בווסת המתח (כלומר, "איבוד עירור").כל אחד מהתנאים הללו יגרום להפסקת הגנרטור.העומס המחובר לפלט של הגנרטור עשוי להיות עצמאי או מקביל, בהתאם לתזמון ולהגדרה של ארון המיתוג האוטומטי.ביישומים מסוימים, מערכת ה-UPS היא העומס הראשון המחובר לגנרטור במהלך הפסקת חשמל.במקרים אחרים, UPS ועומס מכני מחוברים בו זמנית.לעומס המכני יש בדרך כלל מגע התחלתי, ולוקח זמן מסוים לסגור אותו מחדש לאחר הפסקת חשמל.קיים עיכוב בפיצוי עומס המנוע האינדוקטיבי של קבל מסנן הכניסה של UPS.ל-UPS עצמו יש פרק זמן שנקרא "התחלה רכה", אשר מעביר את העומס מהסוללה לגנרטור כדי להגדיל את גורם ההספק המבוא שלו.עם זאת, מסנני קלט של UPS אינם משתתפים בתהליך ההתחלה הרכה.הם מחוברים לקצה הקלט של ה-UPS כחלק מה-UPS.לכן, במקרים מסוימים, העומס העיקרי המחובר לראשונה לפלט של הגנרטור במהלך הפסקת חשמל הוא מסנן הקלט של UPS.הם קיבוליים מאוד (לפעמים קיבוליים בלבד).

הפתרון לבעיה זו הוא כמובן להשתמש בתיקון גורם הספק.ישנן דרכים רבות להשיג זאת, בערך כדלקמן:

1. התקן ארון מיתוג אוטומטי כדי לחבר את עומס המנוע לפני ה-UPS.ייתכן שארונות המתגים מסוימים לא יוכלו ליישם שיטה זו.בנוסף, במהלך תחזוקה, ייתכן שמהנדסי המפעל יצטרכו לבצע ניפוי באגים בנפרד של UPS וגנרטורים.

2. הוסף תגובה תגובתית קבועה כדי לפצות על העומס הקיבולי, בדרך כלל באמצעות כור מתפתל מקבילי, המחובר ללוח המקבילי של EG או גנרטור.זה קל מאוד להשיג, והעלות נמוכה.אבל לא משנה בעומס גבוה או בעומס נמוך, הכור תמיד סופג זרם ומשפיע על גורם הספק העומס.וללא קשר למספר UPS, מספר הכורים תמיד קבוע.

3. התקן כור אינדוקטיבי בכל UPS רק כדי לפצות על התגובה הקיבולית של UPS.במקרה של עומס נמוך, המגע (אופציונלי) שולט בכניסת הכור.שיטת הכור הזו מדויקת יותר, אך המספר גדול ועלות ההתקנה והבקרה גבוהה.

4. התקן מגע מול קבל המסנן ונתק אותו כשהעומס נמוך.מכיוון שזמן המגע חייב להיות מדויק והבקרה מסובכת יותר, ניתן להתקין אותו רק במפעל.

איזו שיטה היא הטובה ביותר תלויה במצב באתר ובביצועי הציוד.

אם אתה רוצה לדעת יותר על גנרטורים דיזל, מוזמן להתייעץ עם Dingbo Power במייל dingbo@dieselgeneratortech.com, ואנו נעמוד לשירותך בכל עת.