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经典案例

柴发技术|柴油发电机组常遇的容性负载问题

数据中心应用中经常遇到的容性负载的问题。
首先,我们要限定一下讨论的范围,以免论述太不严谨。这里讨论的发电机,是指无刷的、三相交流同步发电机,以下仅简称为“发电机”。这种发电机至少包含下面三个主要部分,下面的论述中会提及:

 

主发电机,分为主定子和主转子;主转子提供磁场,主定子发电向负载供应;

励磁机福德正神官网,分励磁机定子和转子;励磁机定子提供磁场,转子发电,经旋转整流子整流之后,向主转子供电;

自动电压调节器 (AVR)福德正神官网,检测主发电机输出电压,控制励磁机定子线圈的电流,以达到稳定主定子输出电压的目的。

AVR的稳压工作描述

AVR的操作目标是稳定的发电机输出电压,通俗的称呼也叫“稳压器”。
它的操作是:当发电机输出电压低于设定值时,增大励磁机定子电流,也就是相当于增大主转子的励磁电流,让主发电机电压上升至设定值;反之,则减小励磁电流,让电压下降;如果发电机输出电压等于设定值时,福德正神官网AVR 保持现有输出,不作调整。

再说负载

按电流与电压的相位关系分类,交流电的负载可分为三类:

福德正神官网 阻性负载,电流与施于其上的电压同相位;

感性负载,电流的相位滞后于电压;

福德正神官网 容性负载,电流的相位超前于电压。

对三种负载特性的比较,有助于我们更好地理解容性负载。
对于阻性负载,负载量越大,则 (为了稳定发电机的输出电压) 主转子需要的励磁电流越大。
在后面的讨论中,我们把阻性负载所需要的励磁电流作为一个参考的标准,也就是说,比它大的我们称这更大;比它小的我们称为更小。
当发电机的负载为感性时,主转子会需要更大的励磁电流,发电机才能维持稳定的输出电压。

容性负载

当发电机遇上容性负载时,主转子需要的励磁电流更小,也就是说,必须减少励磁电流,才能稳定发电机的输出电压。

为什么会出现这样的情况呢?

我们应该还记得,容性负载上的电流是超前于电压的,这些福德正神官网 (流经主定子的) 超前的电流会在主转子上产生感应电流,刚好与励磁电流是正向叠加,使主转子磁场增强。所以从励磁机来的电流必须减少,才能让发电机输出电压保持稳定。

容性负载越大,励磁机的输出必须越小;当容性负载增大到一定程度时,励磁机的输出必须减到零。励磁机的输出为零,就是发电机的极限;此时,发电机输出电压将不能自我稳定,这种电源就不合格了。这种限制又称为“欠励限制”。

发电机只能接受有限的负载容性;(当然,对于一台指定的发电机来讲,对阻性或感性负载一样也有大小的限制)如果一个项目为容性负载所困扰,可以选择使用每千瓦功率的容性更小的 IT 电源,也可以使用电感进行补偿,切勿让发电机组工作在“欠励限制”附近区域。

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