柴發(fā)技術(shù)|柴油發(fā)電機(jī)組常遇的容性負(fù)載問題

數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中經(jīng)常遇到的容性負(fù)載的問題。
首先，我們要限定一下討論的范圍，以免論述太不嚴(yán)謹(jǐn)。這里討論的發(fā)電機(jī)，是指無(wú)刷的、三相交流同步發(fā)電機(jī)，以下僅簡(jiǎn)稱為“發(fā)電機(jī)”。這種發(fā)電機(jī)至少包含下面三個(gè)主要部分，下面的論述中會(huì)提及：

主發(fā)電機(jī)，分為主定子和主轉(zhuǎn)子；主轉(zhuǎn)子提供磁場(chǎng)，主定子發(fā)電向負(fù)載供應(yīng)；

勵(lì)磁機(jī)，分勵(lì)磁機(jī)定子和轉(zhuǎn)子；勵(lì)磁機(jī)定子提供磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子發(fā)電，經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流子整流之后，向主轉(zhuǎn)子供電；

自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器 (AVR)，檢測(cè)主發(fā)電機(jī)輸出電壓，控制勵(lì)磁機(jī)定子線圈的電流，以達(dá)到穩(wěn)定主定子輸出電壓的目的。

AVR的穩(wěn)壓工作描述

AVR的操作目標(biāo)是穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)輸出電壓，通俗的稱呼也叫“穩(wěn)壓器”。
它的操作是：當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓低于設(shè)定值時(shí)，增大勵(lì)磁機(jī)定子電流，也就是相當(dāng)于增大主轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流，讓主發(fā)電機(jī)電壓上升至設(shè)定值；反之，則減小勵(lì)磁電流，讓電壓下降；如果發(fā)電機(jī)輸出電壓等于設(shè)定值時(shí)，AVR 保持現(xiàn)有輸出，不作調(diào)整。

再說負(fù)載

按電流與電壓的相位關(guān)系分類，交流電的負(fù)載可分為三類：

阻性負(fù)載，電流與施于其上的電壓同相位；

感性負(fù)載，電流的相位滯后于電壓；

容性負(fù)載，電流的相位超前于電壓。

對(duì)三種負(fù)載特性的比較，有助于我們更好地理解容性負(fù)載。
對(duì)于阻性負(fù)載，負(fù)載量越大，則 (為了穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的輸出電壓) 主轉(zhuǎn)子需要的勵(lì)磁電流越大。
在后面的討論中，我們把阻性負(fù)載所需要的勵(lì)磁電流作為一個(gè)參考的標(biāo)準(zhǔn)，也就是說，比它大的我們稱這更大；比它小的我們稱為更小。
當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)載為感性時(shí)，主轉(zhuǎn)子會(huì)需要更大的勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)才能維持穩(wěn)定的輸出電壓。

容性負(fù)載

當(dāng)發(fā)電機(jī)遇上容性負(fù)載時(shí)，主轉(zhuǎn)子需要的勵(lì)磁電流更小，也就是說，必須減少勵(lì)磁電流，才能穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況呢？

我們應(yīng)該還記得，容性負(fù)載上的電流是超前于電壓的，這些 (流經(jīng)主定子的) 超前的電流會(huì)在主轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電流，剛好與勵(lì)磁電流是正向疊加，使主轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)增強(qiáng)。所以從勵(lì)磁機(jī)來(lái)的電流必須減少，才能讓發(fā)電機(jī)輸出電壓保持穩(wěn)定。

容性負(fù)載越大，勵(lì)磁機(jī)的輸出必須越小；當(dāng)容性負(fù)載增大到一定程度時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的輸出必須減到零。勵(lì)磁機(jī)的輸出為零，就是發(fā)電機(jī)的極限；此時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓將不能自我穩(wěn)定，這種電源就不合格了。這種限制又稱為“欠勵(lì)限制”。

發(fā)電機(jī)只能接受有限的負(fù)載容性；(當(dāng)然，對(duì)于一臺(tái)指定的發(fā)電機(jī)來(lái)講，對(duì)阻性或感性負(fù)載一樣也有大小的限制)如果一個(gè)項(xiàng)目為容性負(fù)載所困擾，可以選擇使用每千瓦功率的容性更小的 IT 電源，也可以使用電感進(jìn)行補(bǔ)償，切勿讓發(fā)電機(jī)組工作在“欠勵(lì)限制”附近區(qū)域。