2.1 مولد وتحميل
يعتمد المولد على منظم للجهد للتحكم في جهد الخرج. يقوم منظم الجهد الكهربائي باكتشاف جهد الخرج ثلاثي الطور ويقارن متوسط قيمته مع قيمة الجهد المطلوبة. يقوم المنظم بسحب الطاقة من مصدر طاقة إضافي داخل المولد ، وعادةً ما يكون مولدًا مدمجًا صغيراً مع المولد الرئيسي ، ويوفر مصدر طاقة التيار المستمر لملف الإثارة في المجال المغنطيسي لمولد المولد. يرتفع تيار الملف أو يسقط ، ويسيطر على المجال المغناطيسي الدوار للملف الثابت للمدد أو حجم القوة الكهرمغنطيسية EMF. يحدد التدفق المغناطيسي لفائف الجزء الثابت الجهد الكهربائي للمولد.
يتم الإشارة إلى المقاومة الداخلية لملف الجزء الثابت في المولد بواسطة Z ، بما في ذلك الأجزاء الاستقرائية والمقاومة ؛ يتم الإشارة إلى قوة المولد الكهربائية التي يتحكم فيها ملف الإثارة الدوار عن طريق E مع مصدر جهد تيار متردد. إذا افترضنا أن الحمل استقرائي بحت ، فإن التيار I يتأخر في الجهد U بزاوية طور كهربي 90 درجة بالضبط في مخطط المتجه. إذا كان الحمل مقاومًا بحتًا ، فستتزامن متجهات U و I أو تكون في الطور. في الواقع ، فإن معظم الأحمال بين المقاومة النقية ومقاومة بحتة. ويمثل انخفاض الجهد الناجم عن التيار المار خلال لفائف الجزء الثابت عن طريق ناقل الجهد I x Z. وهو في الواقع مجموع اثنين من ناقلات الجهد الأصغر ، انخفاض الجهد في الطور مع I وانخفاض جهد الحث بمقدار 90 درجة. في هذه الحالة ، يحدث أن يكون في الطور مع U. بما أن القوة المحركة الكهربائية يجب أن تكون مساوية لمجموع انخفاض الجهد للمقاومة الداخلية للمولد و جهد الخرج ، أي مجموع متجه المتجهات E = U و I × Z. يقوم منظم الجهد بتغيير E للتحكم الفعال في الجهد U.
الآن فكر في ما يحدث للظروف الداخلية للمولد عند استخدام حمولة سعوية بحتة بدلاً من الحمل الاستقرائي البحت. التيار في هذا الوقت هو بالضبط عكس الحمل الاستقرائي. الحالي أنا الآن يقود المتجه U الجهد ، ومقاومة الجهد الداخلي انخفاض ناقلات I × Z هو أيضا مقلوب تماما. ثم يكون مجموع المتجه U و I × Z أصغر من U.
نظرًا لأن نفس القوة الكهروضوئية E في وقت الحمل الاستقرائي تنتج جهد خرج مولد أعلى U عند الحمل السعوي ، فيجب على منظم الجهد أن يقلل بشكل كبير من الحقل المغناطيسي الدوار. في الواقع ، قد لا يكون لدى منظم الجهد مجموعة كافية لتنظيم كامل جهد الخرج. يحتوي الإثارة المستمرة للدوار لجميع المولدات في اتجاه واحد على حقل مغناطيسي دائم. حتى إذا تم إغلاق منظم الجهد بالكامل ، فإن الدوار لا يزال لديه مجال مغناطيسي كافٍ لشحن الحمل السعوي وتوليد فولتية. هذه الظاهرة تسمى "الإثارة الذاتية". نتيجة الإثارة الذاتية هي الجهد الزائد أو إيقاف تشغيل منظم الجهد ، ويعتبر نظام مراقبة المولد هو خطأ منظم الجهد (أي "دي تنشيط"). في كلتا الحالتين ، سوف يتوقف المولد. قد يكون الحمل الموصّل إلى خرج المولّد مستقلاً أو متوازياً ، اعتماداً على توقيت وإعدادات الخزانة الآلية للتبديل. في بعض التطبيقات ، يكون نظام UPS هو أول تحميل يتم توصيله بالمولد أثناء انقطاع التيار الكهربي. في حالات أخرى ، يتم توصيل UPS والحمل الميكانيكي في وقت واحد. الحمل الميكانيكي عادة ما يكون قواطع انطلاق. يستغرق الأمر بعض الوقت لإعادة الإغلاق بعد انقطاع التيار الكهربائي ، وهناك تأخير في تعويض الحمل الحثي التلقائي لمكثف مرشح دخل UPS. يحتوي جهاز UPS نفسه على فترة زمنية تسمى دورة "البدء الناعم" ، والتي تنقل الحمل من البطارية إلى المولد ، مما يزيد من عامل الطاقة المدخل. ومع ذلك ، لا تشارك عوامل تصفية الإدخال الخاصة بـ UPS في عملية بدء التشغيل الناعمة. وهي متصلة بمدخل UPS كجزء من UPS. لذلك ، في بعض الحالات ، يكون الحمل الرئيسي الذي يتم توصيله أولاً بمخرج المولد عند انقطاع الطاقة هو مرشح الإدخال الخاص بـ UPS. فهي عالية السعة (في بعض الأحيان بحتة).
من الواضح أن حل هذه المشكلة هو استخدام تصحيح معامل القدرة. هناك عدة طرق للقيام بذلك ، على النحو التالي:
● ﻗم ﺑﺗرﮐﯾب ﻣﺟﻣوﻋﺔ اﻟﻣﻔﺎﺗﯾﺢ اﻟﺗﻟﻘﺎﺋﯾﺔ ﺑﺣﯾث ﯾﺗم ﺗوﺻﯾل ﺣﻣل اﻟﻣﺣرك ﻗﺑل ﺗوﺻﯾل ﻣزود اﻟطﺎﻗﺔ اﻟﻼﻣﻧﻘطﻌﺔ. قد لا تتمكن بعض أجهزة التبديل من تنفيذ هذه الطريقة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يحتاج مهندسو المصنع إلى التفويض بشكل منفصل عن UPS والمولدات أثناء الصيانة.
• إضافة مفاعل رد الفعل الدائم للتعويض عن الحمولة السعوية ، وعادة ما يستخدم مفاعل الجرح المتوازي المتصل بلوحة موازية لخرج EG أو المولد. هذا سهل التنفيذ والتكاليف أقل. ولكن في حالة الحمولة العالية أو الحمل المنخفض ، يكون المفاعل دائمًا يمتص التيار ويؤثر على عامل قدرة التحميل. وبغض النظر عن عدد أجهزة UPS ، يتم دائمًا إصلاح عدد المفاعلات.
● إضافة مفاعل حثي لكل UPS لتعويض المفاعلة السعوية من UPS. يتحكم مدخل المفاعل (الخيار) في دخل المفاعل تحت ظروف التحميل المنخفضة. هذه الطريقة أكثر دقة ، ولكن العدد كبير وتكلفة التركيب والتحكم عالية.
● ﻗم ﺑﺗرﮐﯾب اﻟﻣﺎﺳك ﻗﺑل ﻣﮐﺛف اﻟﻔﻟﺗر واﻓﺻﻟﮫ ﻋﻧد ﺣﻣل ﻣﻧﺧﻔض. منذ أن يكون وقت اتصال المقاول دقيقًا ، يكون التحكم معقدًا ولا يمكن تثبيته إلا في المصنع.
تعتمد الطريقة المثالية على الوضع في الموقع وعلى أداء المعدات.
2.2 مشكلة الرنين
قد تتفاقم مشاكل الإثارة الذاتية للمكثفات أو يتم حجبها عن طريق حالات كهربائية أخرى ، مثل رنين السلسلة. عندما تكون القيمة الأومية للتفاعل الحثي للمولد والقيمة الأومية للتفاعلات السعوية لفلتر الدخل قريبة من بعضها البعض ، وتكون قيمة مقاومة النظام صغيرة ، سيحدث التذبذب ، وقد يتجاوز الجهد القيمة المقدرة نظام الطاقة. نظام UPS المصمم حديثا هو أساسا مقاومة مدخلات 100 ٪ بالسعة. قد يكون 500kVA UPS سعة 150kvar ويقترب عامل القدرة من الصفر. الحثات المتوازية وإختناقات السلاسل ومحولات العزل المدخلات هي مكونات شائعة في UPS ، وهذه المكونات حثيّة. في الواقع ، إلى جانب سعة الفلتر ، يكون جهاز UPS سعويًا بشكل عام ، وقد يكون هناك بعض التذبذب داخل جهاز UPS. إلى جانب الخصائص السعوية لخط النقل المتصل بـ UPS ، تم تحسين تعقيد النظام بأكمله بشكل كبير ، خارج نطاق التحليل الذي يمكن تحليله من قبل المهندسين العامين.
اثنين من العوامل الإضافية في التطبيقات الرئيسية جعلت مؤخرا هذه المشاكل أكثر شيوعا. أولاً ، توفر الشركات المصنعة لمعدات الكمبيوتر مزيدًا من مصادر الطاقة الاحتياطية في معداتها ، اعتمادًا على متطلبات معالجة البيانات الموثوق بها للغاية للمستخدم. خزانات الكمبيوتر النموذجية تأتي الآن مع اثنين أو أكثر من أسلاك الكهرباء. ثانياً ، طلب مدير المعدات من النظام دعم الصيانة عبر الإنترنت ، وأردت حماية الحمل المهم أثناء صيانة إيقاف تشغيل UPS. يعمل هذان العاملان على زيادة عدد عمليات تثبيت مراكز البيانات النموذجية لأجهزة UPS وتقليل سعة الحمولة لكل جهاز UPS. ومع ذلك ، فإن الزيادة في المولدات لا تتفق مع UPS. في نظر مدير المعدات ، يكون المولد عادةً احتياطيًا وسهلًا في الترتيب لإجراء الصيانة. أيضا في بعض المشاريع الكبيرة ، يحد الضغط المالي من عدد مجموعات المولدات عالية الطاقة باهظة الثمن. والنتيجة هي أن كل مولد لديه المزيد من UPS ، وهو الاتجاه الذي يجعل مصنعي UPS سعداء ومصانع المولدات متاعب.
أفضل دفاع ضد الإثارة الذاتية والتذبذب هو المعرفة الأساسية للفيزياء. يجب على المهندسين أن يحددوا بدقة خصائص معامل القدرة لنظام UPS تحت كل ظروف التحميل. بعد تثبيت معدات UPS ، يجب على المالك الالتزام بالإختبار الشامل وقياس معايير العمل للنظام بالكامل عند ضبط الاختبار. عندما يتم اكتشاف المشاكل ، فإن أفضل حل هو إعداد فريق مشروع من الباعة والمهندسين والمقاولين والمالكين لاختبار النظام بالكامل وإيجاد الحلول.
