ปัญหาโหลดความจุไฟฟ้าที่พบได้บ่อยในชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลในศูนย์ข้อมูล

ประการแรก เราต้องจำกัดขอบเขตของการอภิปรายเพื่อหลีกเลี่ยงความไม่ชัดเจน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัสสามเฟสไร้แปรงถ่าน ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่า "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า" เท่านั้น

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักอย่างน้อยสามส่วน ซึ่งจะกล่าวถึงในรายละเอียดต่อไปนี้:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก แบ่งออกเป็นสเตเตอร์หลักและโรเตอร์หลัก โรเตอร์หลักสร้างสนามแม่เหล็ก และสเตเตอร์หลักสร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อจ่ายให้กับโหลด เครื่องกระตุ้น แบ่งออกเป็นสเตเตอร์กระตุ้นและโรเตอร์ สเตเตอร์กระตุ้นสร้างสนามแม่เหล็ก โรเตอร์สร้างกระแสไฟฟ้า และหลังจากแปลงกระแสไฟฟ้าโดยคอมมิวเทเตอร์แบบหมุนแล้ว จะจ่ายพลังงานให้กับโรเตอร์หลัก ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (AVR) ตรวจจับแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก ควบคุมกระแสของขดลวดสเตเตอร์กระตุ้น และบรรลุเป้าหมายในการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าขาออกของสเตเตอร์หลัก

คำอธิบายเกี่ยวกับการทำงานของระบบรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า AVR

เป้าหมายการทำงานของ AVR คือการรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้คงที่ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "ตัวรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า"

หลักการทำงานของมันคือการเพิ่มกระแสสเตเตอร์ของตัวกระตุ้นเมื่อแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มกระแสกระตุ้นของโรเตอร์หลัก ทำให้แรงดันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักเพิ่มขึ้นถึงค่าที่ตั้งไว้ ในทางตรงกันข้าม หากลดกระแสกระตุ้นลง แรงดันก็จะลดลง และหากแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่ากับค่าที่ตั้งไว้ AVR จะรักษาระดับเอาต์พุตที่มีอยู่โดยไม่ต้องปรับแต่ง

นอกจากนี้ ตามความสัมพันธ์เชิงเฟสระหว่างกระแสและแรงดัน โหลดไฟฟ้ากระแสสลับสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท:

โหลดแบบต้านทาน คือ กระแสไฟฟ้ามีเฟสตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ โหลดแบบเหนี่ยวนำ คือ กระแสไฟฟ้ามีเฟสล้าหลังแรงดันไฟฟ้า และโหลดแบบคาปาซิทีฟ คือ กระแสไฟฟ้ามีเฟสนำหน้าแรงดันไฟฟ้า การเปรียบเทียบคุณลักษณะของโหลดทั้งสามแบบจะช่วยให้เราเข้าใจโหลดแบบคาปาซิทีฟได้ดียิ่งขึ้น

สำหรับโหลดแบบต้านทาน ยิ่งโหลดมีขนาดใหญ่เท่าใด กระแสกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับโรเตอร์หลักก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (เพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า)

ในการอธิบายต่อไปนี้ เราจะใช้กระแสกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับโหลดต้านทานเป็นมาตรฐานอ้างอิง ซึ่งหมายความว่าค่าที่มากกว่าจะเรียกว่ามากกว่า และค่าที่น้อยกว่าจะเรียกว่าน้อยกว่า

เมื่อโหลดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแบบเหนี่ยวนำ โรเตอร์หลักจะต้องการกระแสกระตุ้นที่มากขึ้นเพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ได้

โหลดคาปาซิทีฟ

เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพบกับโหลดแบบคาปาซิทีฟ กระแสกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับโรเตอร์หลักจะลดลง ซึ่งหมายความว่ากระแสกระตุ้นจะต้องลดลงเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ทำไมจึงเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น?

เราควรจำไว้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโหลดตัวเก็บประจุจะนำหน้าแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่นำหน้าเหล่านี้ (ที่ไหลผ่านสเตเตอร์หลัก) จะสร้างกระแสเหนี่ยวนำบนโรเตอร์หลัก ซึ่งบังเอิญซ้อนทับกับกระแสกระตุ้นในเชิงบวก ทำให้สนามแม่เหล็กของโรเตอร์หลักเพิ่มขึ้น ดังนั้นกระแสจากตัวกระตุ้นจึงต้องลดลงเพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้คงที่

ยิ่งโหลดคาปาซิทีฟมากเท่าไร กำลังเอาต์พุตของตัวกระตุ้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อโหลดคาปาซิทีฟเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่ง กำลังเอาต์พุตของตัวกระตุ้นจะต้องลดลงเหลือศูนย์ กำลังเอาต์พุตของตัวกระตุ้นเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นขีดจำกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ณ จุดนี้ แรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะไม่เสถียร และแหล่งจ่ายไฟประเภทนี้ไม่ผ่านมาตรฐาน ข้อจำกัดนี้เรียกอีกอย่างว่า 'ข้อจำกัดการกระตุ้นต่ำ'

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถรับโหลดได้ในขีดจำกัดที่จำกัดเท่านั้น (แน่นอนว่า สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่กำหนดไว้ ก็จะมีข้อจำกัดเกี่ยวกับขนาดของโหลดแบบต้านทานหรือแบบเหนี่ยวนำด้วย)

หากโครงการมีปัญหาเกี่ยวกับโหลดแบบคาปาซิทีฟ อาจเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟ IT ที่มีค่าความจุต่อกิโลวัตต์ต่ำกว่า หรือใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อชดเชย อย่าปล่อยให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานใกล้บริเวณ "ขีดจำกัดการกระตุ้นต่ำ"