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发电机与负载

来源: http://www.szzdjx.cn/news/177.html     日期:2019-03-07

  发电机依靠电压调节器控制输出电压。电压调节器检测三相输出电压,以其平均值与要求的电压值相比较。调节器从发电机内部的辅助电源取得能量,通常是与主发电机同轴的小发电机,传送DC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降,控制发电机定子线圈的旋转磁场或称为电动势EMF的大小。定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压。

  发电机定子线圈的内阻以Z表示,包括感性和阻性部分;由转子励磁线圈控制的发电机电动势用交流电压源以E表示。假设负载是纯感性的,在向量图中电流I滞后电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的,U和I的矢量将重合或同相。实际上多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过定子线圈引起的电压降用电压矢量I×Z表示。它实际上是两个较小的电压矢量之和,与I同相的电阻压降和超前90°的电感压降。在本例中,它恰好与U同相。因为电动势必须等于发电机内阻的电压降和输出电压之和,即矢量E=U和I×Z的矢量和。电压调节器改变E可以有效地控制电压U。

  现在考虑用纯容性负载代替纯感性负载时,发电机的内部情况会发生什么变化。这时的电流和感性负载时正好相反。电流I现在超前电压矢量U,内阻电压降矢量I×Z,也正好反相。则U和I×Z的矢量和小于U。

  由于和感性负载时相同的电动势E在容性负载时产生了较高的发电机输出电压U,所以电压调节器必须明显地减小旋转磁场。实际上,电压调节器可能没有足够的范围来完全调节输出电压。所有发电机的转子在一个方向连续励磁含有永久磁场,即使电压调节器全关,转子仍有足够的磁场对电容负载充电并产生电压,这种现象称为"自激"。自激的结果是过压或者是电压调节器关机,发电机的监控系统则认为是电压调节器故障(即"失励")。这任一种情况都会引起发电机停机。发电机输出端所接的负载,可能是独立的,也可能是并联的,决定于自动切换柜工作的定时和设置。在某些应用中,停电时UPS系统是发电机接入的第一个负载。在其它情况下,UPS和机械负载同时接入。机械负载通常有启动接触器,停电后重新闭合需要一定时间,补偿UPS输入滤波电容器的感性电动机负载要有延时。UPS本身有一段时间称为"软启动"周期,将负载从电池转向发电机,使其输入功率因数提高。然而,UPS的输入滤波器并不参与软启动过程,他们连接在UPS的输入端是UPS的一部分,因此,在某些情况下,停电时首先接到发电机输出端的主要负载是UPS的输入滤波器,它们是高容性的(有时是纯容性的)。

  解决这一问题的方法很明显要用功率因数校正。这有多种方法可以实现,大致如下:

  安装自动切换柜,使电动机负载先于UPS接入。某些切换柜可能不能实现这种方法。另外,在维护时,工厂工程师可能需要单独调试UPS和发电机。

  增加一个永久性反应电抗来补偿容性负载,通常使用并联缠绕电抗器,接在E-G或发电机输出并联板上。这是很容易实现的,而且成本较低。但是无论在高负载还是在低负载的情况下,电抗器总是在吸收电流并影响负载功率因数。而且不论UPS的数量多少,电抗器的数量总是固定的。

  在每一台UPS中加装感性电抗器,正好补偿UPS的容抗。在低负载情况下由接触器(选件)控制电抗器的投入。此方法电抗器较精确,但数量较大且安装和控制的成本高。

  在滤波电容前安装接触器,在低负载时断开。由于接触器的时间必须精确,控制比较复杂,只能在工厂安装。


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