2.1 Jeneratör ve yük
Jeneratör, çıkış voltajını kontrol etmek için bir voltaj regülatörüne dayanır. Voltaj regülatörü üç fazlı çıkış voltajını tespit eder ve ortalama değerini gerekli voltaj değeriyle karşılaştırır. Regülatör, jeneratör içindeki bir yardımcı güç kaynağından, tipik olarak ana jeneratör ile eş eksenli bir küçük jeneratörden enerji çeker ve jeneratör rotorunun manyetik alan uyarma bobinine bir DC güç kaynağı iletir. Bobin akımı, jeneratörün stator bobininin dönen manyetik alanını veya elektromotor kuvvet EMF'nin büyüklüğünü kontrol ederek yükselir veya düşer. Stator bobininin manyetik akısı, jeneratörün çıkış voltajını belirler.
Jeneratör stator bobininin iç direnci, endüktif ve dirençli kısımlar dahil olmak üzere Z ile gösterilir; Rotor uyarma bobini tarafından kontrol edilen jeneratör elektromotor kuvveti E tarafından bir AC voltaj kaynağı ile gösterilir. Yükün tamamen indüktif olduğunu varsayarsak, akım I vektör diyagramında tam olarak 90 ° elektrik faz açısı ile gerilimi U alır. Yük tamamen dirençli ise, U ve I vektörleri birbirine denk gelecek veya fazda olacaktır. Aslında, çoğu yük saf dirençli ve tamamen endüktif arasındadır. Stator bobinden geçen akımın neden olduğu voltaj düşüşü, bir voltaj vektörü I x Z ile temsil edilir. Aslında, iki küçük voltaj vektörünün, I ile fazda voltaj düşüşünün ve 90 ° önündeki indüktör voltaj düşüşünün toplamıdır. Bu durumda, U ile fazda olur. Elektromotor kuvvet, jeneratörün iç direncinin ve çıkış voltajının voltaj düşüşünün toplamına eşit olması gerektiği için, yani, vektörlerin E vektörünün toplamıdır. U ve I × Z. Voltaj regülatörü, U voltajını etkin bir şekilde kontrol etmek için E değiştirir.
Şimdi tamamen endüktif bir yük yerine tamamen kapasitif bir yük kullanıldığında jeneratörün dahili koşullarına ne olduğunu düşünün. Bu anda akım, endüktif yükün tam tersidir. Şu andaki gerilim vektörünü (U) yönlendirir ve iç direnç gerilimi düşme vektörü (I × Z) da tam olarak tersine çevrilir. Daha sonra U ve I × Z vektörlerinin toplamı U'dan daha küçüktür.
Endüktif yük anında aynı elektromotor kuvvet (E), kapasitif yükte daha yüksek bir jeneratör çıkış voltajı (U) üreteceğinden, voltaj regülatörü, dönen manyetik alanı önemli ölçüde azaltmalıdır. Aslında, voltaj regülatörü çıkış voltajını tam olarak düzenlemek için yeterli menzile sahip olmayabilir. Tüm jeneratörlerin rotorunun bir yönde sürekli uyarılması, kalıcı bir manyetik alan içerir. Voltaj regülatörü tamamen kapalı olsa bile, rotor hala kapasitif yükü şarj etmek ve bir voltaj oluşturmak için yeterli manyetik alana sahiptir. Bu fenomene "kendini uyarma" denir. Kendi kendini uyarmanın sonucu, aşırı voltaj veya voltaj regülatörünün kapanmasıdır ve jeneratörün izleme sisteminin bir voltaj regülatörü arızası olduğu düşünülür (örn. "Enerjisiz"). Her iki durumda da jeneratör duracaktır. Jeneratör çıkışına bağlı yük, otomatik şalt dolabı çalışmasının zamanlamasına ve ayarlarına bağlı olarak bağımsız veya paralel olabilir. Bazı uygulamalarda, UPS sistemi, bir elektrik kesintisi sırasında jeneratöre bağlanacak ilk yüktür. Diğer durumlarda, UPS ve mekanik yük aynı anda bağlanır. Mekanik yük genellikle bir başlangıç kontaktörüne sahiptir. Elektrik kesintisinden sonra tekrar kapanması belirli bir zaman alır ve UPS giriş filtresi kondansatörünün endüktif motor yükünü dengelemede bir gecikme vardır. KGK'nın kendisi, yükü aküden jeneratöre geçiren ve giriş gücü faktörünü arttıran "yumuşak başlatma" döngüsü olarak adlandırılan bir süreye sahiptir. Bununla birlikte, UPS'in giriş filtreleri yumuşak başlangıç işlemine katılmaz. KGK'nın bir parçası olarak UPS girişine bağlanırlar. Bu nedenle, bazı durumlarda, güç kesildiğinde jeneratörün çıkışına ilk kez bağlanan ana yük, UPS'in giriş filtresidir. Bunlar oldukça kapasitiftir (bazen tamamen kapasitif).
Bu problemin çözümü açıkçası güç faktörü düzeltmesinin kullanılmasıdır. Bunu yapmak için birkaç yol vardır:
● Otomatik şalter kabinini, motor yükü KGK'dan önce bağlanacak şekilde takın. Bazı anahtarlayıcılar bu yöntemi uygulayamayabilir. Ayrıca, tesis mühendislerinin bakım sırasında UPS ve jeneratörleri ayrı ayrı devreye almaları gerekebilir.
• Genellikle EG veya jeneratör çıkışı paralel kartına bağlı paralel bir yara reaktörü kullanarak kapasitif yükü dengelemek için kalıcı reaktif reaktans ekleyin. Bu uygulanması ve maliyeti daha az kolaydır. Ancak, yüksek yük veya düşük yük durumunda, reaktör daima akımı emer ve yük güç faktörünü etkiler. Ve UPS'lerin sayısından bağımsız olarak, reaktör sayısı her zaman sabittir.
● KGK'nın kapasitif reaktansını telafi etmek için her UPS'e endüktif reaktör ekleyin. Reaktör girişi (isteğe bağlı) düşük yük koşullarında reaktörün girişini kontrol eder. Bu yöntem daha doğru, ancak sayı büyük ve kurulum ve kontrol maliyeti yüksektir.
● Kontaktörü filtre kondansatöründen önce takın ve düşük yükte ayırın. Kontaktörün zamanının hassas olması gerektiğinden, kontrol karmaşıktır ve sadece fabrikada monte edilebilir.
Hangi yöntem optimaldir, sahadaki duruma ve ekipmanın performansına bağlıdır.
2.2 Rezonans sorunu
Kondansatör kendi kendine uyarma problemleri, seri rezonans gibi diğer elektriksel durumlarla şiddetlenebilir veya maskelenebilir. Jeneratörün endüktif reaktansının ohmik değeri ve giriş filtresinin kapasitif reaktansının omik değeri birbirine yakın olduğunda ve sistemin direnç değeri küçük olduğunda, salınım meydana gelecektir ve voltaj nominal değerin üzerine çıkabilir. güç sistemi. Yeni tasarlanan UPS sistemi esasen% 100 kapasitif giriş empedansıdır. 500 kVA'lık bir UPS, 150 kvar kapasiteye ve sıfıra yakın bir güç faktörüne sahip olabilir. Paralel indüktörler, seri bobinler ve giriş izolasyon transformatörleri, UPS'in ortak bileşenleridir ve bu bileşenler endüktiftir. Aslında, filtrenin kapasitansı ile birlikte, UPS genellikle kapasitiftir ve KGK içinde bir miktar salınım olabilir. KGK'ya bağlı iletim hattının kapasitif özellikleri ile birleştiğinde, genel mühendisler tarafından analiz edilebilecek analiz kapsamı dışında tüm sistemin karmaşıklığı büyük ölçüde iyileştirilmiştir.
Kilit uygulamalarda iki ek faktör daha yakın zamanda bu sorunları daha yaygın hale getirmiştir. İlk olarak, bilgisayar ekipman üreticileri, kullanıcının yüksek güvenilir veri işleme gereksinimlerine bağlı olarak, ekipmanlarında daha fazla güç girişi sağlar. Tipik bilgisayar dolapları artık iki veya daha fazla güç kablosuyla geliyor. İkincisi, ekipman yöneticisi sistemden çevrimiçi bakımı desteklemesini istedi ve UPS kapanışı bakımı sırasında kritik yükü korumak istediler. Bu iki faktör, tipik veri merkezi UPS'lerinin kurulum sayısını artırır ve her bir UPS'in yük kapasitesini azaltır. Bununla birlikte, jeneratörlerdeki artış UPS ile tutarlı değildir. Ekipman yöneticisinin gözünde, jeneratör genellikle bakım ve onarım için kolay ve kolaydır. Ayrıca bazı büyük projelerde finansal baskı, pahalı yüksek güçlü jeneratör setleri sayısını sınırlandırmaktadır. Sonuç, her jeneratörün daha fazla UPS'e sahip olması, bu da UPS üreticilerini mutlu eden ve jeneratör üreticilerinin sıkıntıya girmesine neden olan bir trend.
Kendini uyarma ve salınımlara karşı en iyi savunma, fiziğin temel bilgisidir. Mühendisler, tüm yük koşullarında UPS sisteminin güç faktörü özelliklerini dikkatli bir şekilde belirlemelidir. UPS ekipmanı kurulduktan sonra, sahibi kapsamlı teste uymalı ve testi ayarlarken tüm sistemin çalışma parametrelerini dikkatle ölçmelidir. Sorunlar tespit edildiğinde, en iyi çözüm, sistemi tamamen test etmek ve çözüm bulmak için bir proje ekibi, mühendis, yüklenici ve mal sahibi ekibini kurmaktır.
