Reaktif güç bir Dizel UPS'de ekstra yakıt kullanımına neden olur mu?

Biraz teorik bir şey, biraz pratik kullanımı var, ama sadece arkasındaki fiziği anlamak istiyorum. İşleri biraz basitleştirdiğimin farkındayım.

Elektrik gücünde Gerçek, Reaktif ve Görünen gücü farklılaştırırız ve elbette reaktif parçanın küçük olmasını isteriz, ancak pratik yüklerde bu nadiren durumdur.

Geçen gün, bir meslektaşım ve ben, veri merkezlerimizden birinde çok MW'lık bir Döner Dizel UPS (demonun yüklenmesi biraz zaman alıyor) hakkında tartışıyorduk ve kendimize cevap veremediğimiz şu soru akla geldi :

UPS üzerindeki yükün, bu UPS üzerinde ideal olmayan bir oluşturduğunu ve Reaktif Güç güç hatları üzerinden ileri geri taşınmasına neden olduğunu varsayalım . Dizel motor hala gerçek güç kısmı için yakıt kullanır mı yoksa Reaktif gücün de yakıt tüketimi üzerinde etkisi olur mu? Teorik olarak reaktif güç tüketilmez, ancak şebeke gücü bir Dizel motorla değiştirildikten sonra garip hisseder. Mekanik dünyada reaktif güç var mı?Q > $\text{cos(}\varphi\text{)}$$Q > 0$

Her şey mükemmel olsaydı, reaktif güç jeneratör şaftına fazladan yük getirmezdi. Bununla birlikte, gerçek jeneratörlerin gerçek kayıpları vardır, bunların bazıları akımın karesiyle orantılıdır. Reaktif yük, tellerde aynı gerçek gücün tamamen dirençli yükünden daha fazla akıma neden olur. Ekstra akım ek gerçek gücün kaybolmasına neden olur.

Bunun cevabı, motorun biraz daha yüksek bir yük göreceği ve bu nedenle biraz daha fazla yakıt kullanacağıdır. Bunun nedeni, sistemdeki daha fazla verimsizlik ve kayıptan dolayı, reaktif gücün kendisi jeneratörün dönmesini zorlaştırmaktadır.

Katma:

Bunu daha önce söylemeliydim, ama bir şekilde o zaman aklımdan geçti.

Mükemmel bir jeneratör üzerindeki reaktif yük, bir döngü boyunca ortalamanın üzerinde daha fazla şaft gücü gerektirmez, ancak torka "darbe" ekler. 3 fazlı bir AC jeneratörünün bir özelliği, torkun direnç yükü olan bir döngü boyunca sabit olmasıdır. Bununla birlikte, reaktif yük ile, döngünün parçaları daha fazla güç ve diğer kısımlar daha az gerektirir. Ortalama güç hala aynıdır, ancak ortalama torka göre sürekli ileri ve geri itme, istenmeyen mekanik gerilmelere ve titreşimlere neden olabilir.

Bunu iki mıknatısı birbirinin yanına taşımak gibi düşünebilirsiniz. Diyelim ki itmeye yönelmişler. Uzaktan çok az kuvvet vardır. Bunları birbirine yaklaştırmak için kuvvet uygulamalısınız, yani sisteme enerji koyarsınız. Mıknatıslar hareket ettikçe hareket yönünü iter, böylece daha önce koyduğunuz enerjiyi geri verir. Harcanan net enerji 0'dır, ancak kesinlikle ileri geri enerji akışı vardı. Gerçek sistemlerde enerji hareket ettiğinden veya ileri geri dönüştürüldüğünden her zaman bir miktar kayıp olur.

Yine, reaktif gücün kendisi soruna neden olmaz, ancak gerçek güç kaybedilir, çünkü enerji hareket edemez ve mükemmel verimlilikle dönüştürülemez. Bu gerçek güç kaybı, daha gerçek güç girişi ile telafi edilmelidir. Ek olarak, ekstra mekanik kuvvetler jeneratörün ömrünü kısaltabilir ve motoru sürdürebilir.

Sanki Olin Lathrop ilk sorunuza cevap verdi.

Mekanik dünyada reaktif güç var mı?

Mekanik sistemde reaktif güç mevcuttur. Ancak bunu basit harmonik harekete girmeden açıklamanın basit bir yolu yoktur.

$\omega$$R \cos (\omega)$$R \sin (\omega)$

$x= R \cos (\omega t)$

$y =R \sin (\omega t)$

$\alpha$

$F \cos(\alpha)$

$= F \cos(\alpha ) v = F \cos (\alpha ) \omega R$

$= F \sin (\alpha) 0 = 0$

Ama buna bakan bir kişi bir 'F' kuvveti uyguladığımı düşünecek ve 'v' hızında hareket ediyor, bu yüzden güç Fv olmalı, ama ifade farkı nedeniyle olmayacak. Bu da watt ölçerinize oldu. Akım ve gerilim arasındaki cümle farkını saymadığından ve yukarıdaki mekanik örnekte, kuvvetin yönüne karşı hareket yönünü saymaz.

Gücün saf reaktif bileşeni ekstra yakıt tüketmez.

Reaktif bileşenin enerji akışı, ortalama sıfırı koruyarak yön değiştirmeye devam edecektir. Enerji akışı geriye doğru yönlendirildiğinde, jeneratör şaftına uygulanan tork azalacaktır (her birkaç milisaniyede birkaç milisaniye için), çünkü jeneratör bir motor gibi küçük bir hareket edecek, ancak çoğunlukla bir jeneratör olarak kalacaktır.

Makinenin yanma kısmı, sadece aktif bileşene eşit ortalama yükü görecektir. Yakıt tedarik yolunun işlevinin sabit hızı korumak olup olmadığını, yakıt miktarında tork (yük) varyasyonlarını yansıtacağını varsayalım. Daha fazla tork, aynı hızda daha fazla yakıt, daha fazla tüketilen aktif güç anlamına gelir.

Küçük ölçekli deney, bağlantısı kesildiğinde sabit mıknatıslı AC motor şaftını parmaklarla döndürmektir. Ardından kapasitörü bağlayın ve karşılaştırın.

Yukarıda belirtildiği gibi, dengeli bir 3-fazlı reaktif yük için gereken tork sabit ve sıfırdır. Bu, her döngünün yarısı için, her bir reaktif yükün, gücü, enerjiyi kabul eden faza / fazlara geri ittiği gerçeğini gizler.

Reaktif yük dengelenmezse, enerji jeneratöre geri beslenir. Kimyasal enerjiyi geri kazanamazsınız ve jeneratöre geri beslenen enerjinin bir kısmı kaybolur, ancak enerjinin bir kısmı jeneratörün dönen kinetik enerjisine geri beslenir. Bu da jeneratörün daha hızlı-daha yavaş-daha hızlı-daha yavaş olmasını sağlar.

Jeneratör daha hızlı dönerse, Kapasitif Yüklere daha fazla enerji girdiği ve endüktif yüklerin enerjisinin ortaya çıktığı da gizlidir.

Önemli miktarda depolanmış enerjiye sahip çok büyük bir jeneratör seti için, bir Endüktif ağdan reaktif enerjinin geri dönüşü, iletim frekansının artmasına neden olabilir ve sonunda tüm sistemi kararsız hale getirebilir (daha yüksek frekans, daha reaktif geri dönüş, daha yüksek frekans, daha reaktif geri dönüş) , jeneratör kontrolden çıkar ve kendini yok eder). Bu nedenle, güç şebekeleri hafif bir kapasitif yük ile çalışmak üzere tasarlanmıştır - bu, tepe akımlarını arttırmasına ve şebeke verimliliğini azaltmasına rağmen.

Jeneratör seti dönerken orijinal sorunuza geri dönersek, voltaj yükseldikçe bağlı tüm reaktif yüklere, dengeli yüklere bile enerji verir. Küçük olabilir, ama o enerjiyi gerçekten geri alamazsınız. Jeneratörü ayırdığınızda kimyasal enerjiyi bir daha geri alamazsınız.

Jeneratörlerin KVA'da elektrik enerjisi ürettiğini düşündüm. Üretilen bu KVA enerjisinden birinci kısım kvar, ekipmanı manyetik olarak yüklü tutmak için endüktif yük tarafından kullanılacak ve ikinci kısım kw, yüke bağlı olacak torku üretmek için kullanılacaktır. Daha yüksek yüklerde kvar kw ile karşılaştırıldığında önemsizdir. Ama yine de jeneratör bunu üretmek zorunda. Yüke saf bir endüktif bobin bağlanırsa, jeneratör sadece lbs cinsinden kvar bileşenini üretir ve yakıt tüketimi yüksüzden fazla olur