柴發(fā)技術(shù)|柴油發(fā)電機組常遇的容性負載問題

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

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

勵磁機，分勵磁機定子和轉(zhuǎn)子；勵磁機定子提供磁場，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；

自動電壓調(diào)節(jié)器 (AVR)，檢測主發(fā)電機輸出電壓，控制勵磁機定子線圈的電流，以達到穩(wěn)定主定子輸出電壓的目的。

AVR的穩(wěn)壓工作描述

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

再說負載

按電流與電壓的相位關(guān)系分類，交流電的負載可分為三類：

阻性負載，電流與施于其上的電壓同相位；

感性負載，電流的相位滯后于電壓；

容性負載，電流的相位超前于電壓。

對三種負載特性的比較，有助于我們更好地理解容性負載。
對于阻性負載，負載量越大，則 (為了穩(wěn)定發(fā)電機的輸出電壓) 主轉(zhuǎn)子需要的勵磁電流越大。
在后面的討論中，我們把阻性負載所需要的勵磁電流作為一個參考的標準，也就是說，比它大的我們稱這更大；比它小的我們稱為更小。
當發(fā)電機的負載為感性時，主轉(zhuǎn)子會需要更大的勵磁電流，發(fā)電機才能維持穩(wěn)定的輸出電壓。

容性負載

當發(fā)電機遇上容性負載時，主轉(zhuǎn)子需要的勵磁電流更小，也就是說，必須減少勵磁電流，才能穩(wěn)定發(fā)電機的輸出電壓。

為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？

我們應該還記得，容性負載上的電流是超前于電壓的，這些 (流經(jīng)主定子的) 超前的電流會在主轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應電流，剛好與勵磁電流是正向疊加，使主轉(zhuǎn)子磁場增強。所以從勵磁機來的電流必須減少，才能讓發(fā)電機輸出電壓保持穩(wěn)定。

容性負載越大，勵磁機的輸出必須越小；當容性負載增大到一定程度時，勵磁機的輸出必須減到零。勵磁機的輸出為零，就是發(fā)電機的極限；此時，發(fā)電機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“欠勵限制”。

發(fā)電機只能接受有限的負載容性；(當然，對于一臺指定的發(fā)電機來講，對阻性或感性負載一樣也有大小的限制)如果一個項目為容性負載所困擾，可以選擇使用每千瓦功率的容性更小的 IT 電源，也可以使用電感進行補償，切勿讓發(fā)電機組工作在“欠勵限制”附近區(qū)域。