2.1 Ģenerators un slodze
Ģenerators balstās uz sprieguma regulatoru, lai kontrolētu izejas spriegumu. Sprieguma regulators nosaka trīsfāzu izejas spriegumu un salīdzina tā vidējo vērtību ar vajadzīgo sprieguma vērtību. Regulators piesaista enerģiju no papildu enerģijas avota ģeneratora iekšienē, parasti mazs ģenerators, kas ir vienāds ar galveno ģeneratoru, un nodrošina ģeneratora rotora magnētiskā lauka ierosmes spoli. Spoles strāva paceļas vai samazinās, kontrolējot ģeneratora statora spoles rotējošo magnētisko lauku vai elektromotora spēka EMF lielumu. Statora spoles magnētiskā plūsma nosaka ģeneratora izejas spriegumu.
Ģeneratora statora spoles iekšējā pretestība ir apzīmēta ar Z, ieskaitot induktīvās un rezistīvās daļas; ģeneratora elektromotora spēks, ko kontrolē rotora ierosmes spole, ir apzīmēts ar E ar maiņstrāvas avota avotu. Pieņemot, ka slodze ir tikai induktīva, pašreizējā es novēlota sprieguma U ar precīzi 90 ° elektriskā fāzes leņķa vektoru diagrammā. Ja slodze ir tikai pretestība, tad U un I vektori sakritīs vai būs fāzē. Faktiski lielākā daļa slodžu ir starp tīru pretestību un tikai indukcijas. Sprieguma kritumu, ko izraisa strāva, kas iziet caur statora spoli, attēlo ar sprieguma vektoru I x Z. Tas faktiski ir divu mazāku sprieguma vektoru summa, sprieguma kritums fāzē ar I un induktora sprieguma kritums par 90 ° uz priekšu. Šajā gadījumā tas notiek fāzē ar U. Tā kā elektromotora spēks ir vienāds ar ģeneratora iekšējās pretestības sprieguma krituma summu un izejas spriegumu, tas ir, vektoru vektoru summa ir E = U un I × Z. Sprieguma regulators maina E, lai efektīvi kontrolētu spriegumu U.
Tagad apsveriet, kas notiek ar ģeneratora iekšējiem apstākļiem, ja tīri induktīvās slodzes vietā tiek izmantota tikai jaudīga slodze. Pašreizējais strāvas līmenis tieši pretēji induktīvai slodzei. Pašreizējais strāvas padeve tagad noved pie sprieguma vektora U, un arī iekšējais pretestības sprieguma kritums vektors I × Z ir precīzi apgriezts. Tad vektoru summa U un I × Z ir mazāka par U.
Tā kā tas pats elektromotora spēks E induktīvās slodzes laikā rada lielāku ģeneratora izejas spriegumu U pie kapacitatīvās slodzes, sprieguma regulatoram ir būtiski jāsamazina rotējošais magnētiskais lauks. Patiesībā sprieguma regulatoram var nebūt pietiekami daudz diapazona, lai pilnībā izlīdzinātu izejas spriegumu. Visu ģeneratoru rotora vienlaicīga ierosme vienā virzienā satur pastāvīgu magnētisko lauku. Pat ja sprieguma regulators ir pilnībā aizvērts, rotoram joprojām ir pietiekami daudz magnētiskā lauka, lai uzlādētu kapacitatīvo slodzi un ģenerētu spriegumu. Šo fenomenu sauc par "pašizraisinājumu". Pašreakcijas rezultāts ir pārsprieguma vai sprieguma regulatora izslēgšana, un ģeneratora uzraudzības sistēma tiek uzskatīta par sprieguma regulatora kļūmi (ti, "dezaktivizēta"). Jebkurā gadījumā ģenerators apstāsies. Slodze, kas savienota ar ģeneratora izeju, var būt neatkarīga vai paralēla atkarībā no automātiskās slēdža skapju darbības laika un iestatījumiem. Dažās lietojumprogrammās UPS sistēma ir pirmā slodze, kas saistīta ar ģeneratoru strāvas padeves pārtraukuma laikā. Citos gadījumos UPS un mehāniskā slodze tiek vienlaikus savienotas. Mehāniskajai slodzei parasti ir ieslēgšanas slēdzis. Pēc strāvas padeves pārtraukšanas notiek zināms laiks, un UPS ieejas filtra kondensatora induktīvā slodze tiek kompensēta ar kavēšanos. Patiesībā UPS ir laika posms, ko sauc par "mīksto palaišanas" ciklu, kas nobīde no akumulatora uz ģeneratoru, palielinot tā ieejas jaudas koeficientu. Tomēr UPS ieejas filtri nepiedalās "mīkstas startēšanas" procesā. Tie ir savienoti ar UPS ievadi kā daļu no UPS. Tādēļ dažos gadījumos galvenā slodze, kas vispirms ir savienota ar ģeneratora izeju, kad strāva tiek pārtraukta, ir UPS ieejas filtrs. Tās ir ļoti capac capacitive (dažreiz tikai tastatūras).
Šīs problēmas risinājums acīmredzami ir jaudas faktora korekcija. Šim nolūkam ir vairāki veidi:
● Uzstādiet automātisko slēdzi, lai motora slodze būtu savienota pirms UPS. Daži komutatori var nespēt īstenot šo metodi. Papildus tam augu inženieriem var būt nepieciešams atsevišķi apmaksāt UPS un ģeneratorus apkopes laikā.
• Pievienojiet pastāvīgu reaktīvo pretestību, lai kompensētu kapacitatīvo slodzi, parasti izmantojot paralēlu brūces reaktoru, kas savienots ar EG vai ģeneratora izejas paralēlās paletes. Tas ir viegli īstenojams un maksā mazāk. Bet lielas slodzes vai zemas slodzes gadījumā reaktors vienmēr absorbē strāvu un ietekmē slodzes jaudas koeficientu. Un neatkarīgi no UPS skaits, reaktoru skaits vienmēr ir fiksēts.
● Pievienojiet induktīvo reaktoru katram UPS, lai kompensētu UPS kapacitatīvo pretestību. Reaktora ieeja (opcija) kontrolē reaktora ievadi zemas slodzes apstākļos. Šī metode ir precīzāka, bet skaitlis ir liels, un uzstādīšanas un kontroles izmaksas ir augstas.
● Uzstādiet slēdzi pirms filtra kondensatora un atvienojiet to zemā slodzē. Tā kā kontaktora laiks ir precīzs, vadības ierīce ir sarežģīta un to var uzstādīt tikai rūpnīcā.
Kāda optimālā metode ir atkarīga no vietas situācijas un aprīkojuma veiktspējas.
2.2 Rezonanses problēma
Kondensatora pašizraisīšanas problēmas var saasināt vai maskēt citi elektriskie stāvokļi, piemēram, sērijveida rezonansi. Ja ģeneratora induktīvās pretestības ohmiskā vērtība un ieejas filtra kapacitātes reaģenta omas vērtība ir tuvu viens otram, un sistēmas pretestības vērtība ir maza, notiek svārstīšanās un spriegums var pārsniegt nominālu vērtību elektroenerģijas sistēma. Jaunizveidotā UPS sistēma būtībā ir 100% capacitive input impedance. 500kVA UPS var būt 150kvar kapacitāte un jaudas koeficients ir tuvu nullei. Paralēli induktori, sērijas droseles un ieejas izolācijas transformatori ir kopīgas UPS sastāvdaļas, un šīs sastāvdaļas ir induktīvas. Faktiski, kopā ar filtra kapacitāti, UPS parasti ir capac capacitive, un UPS var būt kāda svārstība. Sakarā ar UPS pieslēgtās pārvades līnijas kapacitatīvajām īpašībām, visas sistēmas sarežģītība ir ievērojami uzlabojusies ārpus analīzes jomas, ko var analizēt vispārējie inženieri.
Divi papildu faktori galvenajās lietojumprogrammās nesen ir padarījušas šīs problēmas parastu. Pirmkārt, datortehnikas ražotāji savā ierīcē nodrošina lieku jaudu, atkarībā no lietotāja ļoti uzticamas datu apstrādes prasībām. Tipiski datoru skapji tagad ir aprīkoti ar diviem vai vairākiem strāvas vadiem. Otrkārt, iekārtu menedžeris lūdza sistēmu atbalstīt tiešsaistes apkopi, un viņi vēlējās aizsargāt kritisko slodzi UPS izslēgšanas uzturēšanas laikā. Šie divi faktori palielina tipisko datu centra UPS iekārtu skaitu un samazina katra UPS kravnesību. Tomēr ģeneratoru pieaugums neatbilst UPS. Iekārtu vadītāja acīs, ģenerators parasti ir rezerves un ir viegli organizēt apkopi. Arī dažos lielos projektos finansiālais spiediens ierobežo dārgu lieljaudas ģeneratoru skaitu. Rezultāts ir tāds, ka katram ģeneratoram ir vairāk UPS, kas ir tendence, kas padara UPS ražotājus laimīgus un ģeneratoru ražotājus apgrūtina.
Labākā aizsardzība pret pašreakciju un svārstībām ir pamatzināšanas par fiziku. Inženieriem rūpīgi jānosaka UPS sistēmas jaudas koeficienta raksturlielumi visos slodzes apstākļos. Pēc tam, kad UPS iekārta ir uzstādīta, īpašniekam jāievēro visaptverošs tests, un, regulējot testu, rūpīgi jānovērtē visas sistēmas darba parametri. Ja rodas problēmas, vislabākais risinājums ir izveidot projektu piegādātāju, inženieru, būvuzņēmēju un īpašnieku komandu, lai pilnībā pārbaudītu sistēmu un rastu risinājumus.
