2.1 Generaator ja koormus
Generaator tugineb pinge regulaatorile väljundpinge juhtimiseks. Pinge regulaator tuvastab kolmefaasilise väljundpinge ja võrdleb selle keskmist väärtust vajaliku pinge väärtusega. Regulaator juhib energiat generaatori abiseadme toiteallikast, tavaliselt väikese generaatoriga, mis on ühendatud peageneraatoriga, ja annab alalisvoolu toiteallika generaatorrootori magnetvälja ergutusspiraalile. Rulli vool tõuseb või langeb, reguleerides generaatori staatori pöörleva magnetvälja või elektromagneetilise jõu EMF suuruse. Statorirulli magnetvoog määrab generaatori väljundpinge.
Generaatori staatori pooliku sisemise takistusena tähistatakse Z, sealhulgas induktiivseid ja takistusi omavaid osi; rotori ergutamiskollektoriga reguleeritav generaatori elektrimootorjõud tähistab E vahelduvpingeallikaga. Eeldades, et koormus on puhtalt induktiivne, voolab I vektori skeemil pinge U täpse 90 ° elektrilise faasinurga võrra. Kui koormus on puhtalt takistuslik, siis vektorid U ja I langevad kokku või on faasis. Tegelikult on enamik koormusi puhtalt takistusliku ja puhtalt induktiivse vahel. Statorirulka läbivast voolust põhjustatud pinge langus on esitatud pingevektoriga I x Z. See on tegelikult kahe väiksema pinge vektori summa, faasiga I pinge langus ja 90 ° induktori pingelangus. Sel juhul juhtub see faasiks U-ga. Kuna elektromotoorjõud peab olema võrdne generaatori sisemise takistuse pingelanguse ja väljundpingega, st vektorite vektorite summa E = U ja I × Z. Pinge regulaator muudab E pinge U tõhusaks juhtimiseks.
Nüüd kaaluge, mis juhtub generaatori sisetingimustega, kui puhtalt induktiivse koormuse asemel kasutatakse puhtalt mahtuvuslikku koormust. Praegune vool on täpselt vastupidine induktiivsele koormusele. Praegune vool viib nüüd pingevektori U ja sisemise takistuse pingelangustruktuur I × Z on täpselt ümber pööratud. Siis on U ja I × Z vektori summa väiksem kui U.
Kuna sama elektromotoorjõud E indukttiivse koormuse ajal tekitab suurema generaatori väljundpinge U mahtuvusliku koormuse juures, peab pinguregulaator oluliselt vähendama pöörlevat magnetvälja. Tegelikult ei pruugi pingeregulaatoril olla väljundpinge täielikuks reguleerimiseks piisavalt ruumi. Kõigi generaatorite rootori pidev ergutamine ühes suunas sisaldab püsivat magnetvälja. Isegi kui pinge regulaator on täielikult suletud, on rootoril veel piisavalt magnetvälja, et laadida mahtuvuslikku koormust ja tekitada pinge. Seda nähtust nimetatakse eneseväljenduseks. Iserelektiivsuse tagajärg on ülepinge või pinge regulaatori väljalülitamine ja generaatori seiresüsteem loetakse pingeregulaatori rikeks (st "pinge"). Mõlemal juhul peatub generaator. Generaatori väljundiga ühendatud koormus võib olla sõltumatu või paralleelne, sõltuvalt automaatlülitiga töötamise ajastusest ja seadistustest. Mõnedes rakendustes on UPS süsteem esimene koormus, mis tuleb ühendada generaatori toide katkestuse ajal. Muudel juhtudel ühendatakse UPS ja mehaaniline koormus üheaegselt. Mehaanilisel koormusel on tavaliselt käivituskontakt. Pärast elektrikatkestuse lõppu kulub teatud aeg uuesti ja UPSi sisendfiltri kondensaatori induktiivne mootorikoormus kompenseeritakse viivitusega. UPSil on periood, mida nimetatakse "pehmeks alustamiseks", mis muudab aku laadimisest generaatorile, suurendades selle sisendvõimsuse faktorit. Kuid UPSi sisendfiltrid ei osale pehme algusprotsessis. Need on ühendatud UPSi sisendiga UPSi osana. Seetõttu on mõnel juhul peamine koormus, mis ühendatakse generaatori väljundiga esmakordselt, kui toide on välja lülitatud, UPSi sisendfilter. Nad on väga mahtuvuslikud (mõnikord puhtalt mahtuvuslikud).
Selle probleemi lahenduseks on ilmselt kasutada võimsusteguri korrektsiooni. Selle saavutamiseks on mitu võimalust:
● Paigaldage automaatne lülituskapp nii, et mootori koormus oleks ühendatud enne UPSi. Mõned lülitid ei pruugi seda meetodit rakendada. Lisaks võivad taimede insenerid hooldustööde käigus pidada eraldi maksma UPSi ja generaatoritele.
• Lisage mahtuvusliku koormuse kompenseerimiseks püsivat reaktiivreaktsiooni, kasutades tavaliselt EG-ga ühendatud paralleelse haarde reaktori või generaatori paralleelset laudit. Seda on lihtne rakendada ja see maksab vähem. Kuid suure koormuse või väikese koormuse korral neeldub reaktor alati voolu ja mõjutab koormuse võimsustegurit. Ja olenemata UPSide arvust, on reaktorite arv alati fikseeritud.
● UPS-i mahtuvuse reageerimise kompenseerimiseks lisage igale UPS-i induktiivne reaktor. Reaktori sisend (valikuline) reguleerib reaktori sisendit madala koormuse tingimustes. See meetod on täpsem, kuid see arv on suur ning paigaldamise ja kontrollimise kulud on suured.
● Paigaldage kontaktor enne filtri kondensaatorit ja lahutage see madalal koormusel. Kuna kontaktori aeg peab olema täpne, on juhtkontroll keeruline ja seda saab paigaldada ainult tehasesse.
Milline meetod on optimaalne, sõltub kohapealsest olukorrast ja seadme toimivusest.
2.2 Resonantsiprobleem
Kondensaatori iset ärritusprobleeme võib veelgi võimendada või varjata teiste elektriliste osakeste, näiteks seeria resonants. Kui generaatori induktiivse reaktantsi ohumõõtja ja sisendfilteri mahtuvusreaktsiooni oomi väärtus on üksteise lähedal ning süsteemi takistusväärtus on väike, tekib võnkumine ja pinge võib ületada nominaalväärtust elektrisüsteem. Uuesti konstrueeritud UPS süsteem on sisuliselt 100% mahtuvusega sisendtakistus. 500kVA UPS-i mahtuvus võib olla 150kvar ja võimsustegur on nullilähedane. UPSi ühised komponendid on paralleelsed induktorid, seeria drosselid ja sisenditest isolatsioonitrafod ning need komponendid on induktiivsed. Tõepoolest, koos filtri mahutavusega on UPS üldjuhul mahtuvuslik ja võib UPS-i sees olla mõningane võnkumine. Koos UPS-iga ühendatud ülekandeliini mahtuvuslikele omadustele on kogu süsteemi keerukus oluliselt paranenud, välja arvatud analüüsi ulatus, mida saab analüüsida üldinsenerid.
Kaks rakendustegurit peamistes rakendustes on viimasel ajal neid probleeme levinud. Esiteks pakuvad arvutiseadmete tootjad oma seadmetes rohkem koormamata energiat, olenevalt kasutaja väga usaldusväärse andmetöötluse nõuetest. Tüüpilised arvutisüsteemid on varustatud kahe või enama toitejuhtmega. Teiseks palus seadmehaldur süsteemil veebipõhist hooldust toetada ja nad soovisid kaitsta kriitilist koormust UPSi väljalülitamise ajal. Need kaks tegurit suurendavad tüüpiliste andmekeskuse UPSi seadmete arvu ja vähendavad iga UPSi kandevõimet. Kuid generaatorite kasv ei ole UPSiga kooskõlas. Seadmehalduri silmis on generaator tavaliselt varukoopia ja lihtne hooldust korraldada. Mõnes suuremas projektis piirab finantssurve ka kallite suure võimsusega generaatorikomplektide arvu. Tulemuseks on see, et igal generaatoril on rohkem UPSid, mis on trend, mis muudab UPSi tootjad õnnelikuks ja generaatorite tootjad häirivad.
Parim kaitse enesevältimise ja võnkumise vastu on füüsika põhiteadmised. Insenerid peaksid hoolikalt määrama UPSi süsteemi võimsusteguri omadused kõikide koormustingimuste korral. Pärast UPS-i seadmete paigaldamist peaks omanik järgima igakülgset katset ja mõõtma hoolikalt kogu süsteemi tööparameetreid katse reguleerimisel. Probleemide avastamisel on parim lahendus luua tarnijatele, inseneridele, töövõtjatele ja omanikele projektimeeskond, et süsteem täielikult testida ja leida lahendusi.
