مشكلة الحمل السعوي التي غالباً ما تواجهها مجموعة مولدات الديزل في مراكز البيانات

أولاً، نحتاج إلى تحديد نطاق النقاش لتجنب جعله غير دقيق. يشير المولد الذي نناقشه هنا إلى مولد متزامن ثلاثي الأطوار يعمل بالتيار المتردد بدون فرش، والذي سيشار إليه فيما يلي باسم "المولد" فقط.

يتكون هذا النوع من المولدات من ثلاثة أجزاء رئيسية على الأقل، والتي سيتم ذكرها في المناقشة التالية:

المولد الرئيسي، وينقسم إلى الجزء الثابت الرئيسي والجزء الدوار الرئيسي؛ يوفر الجزء الدوار الرئيسي مجالًا مغناطيسيًا، بينما يولد الجزء الثابت الرئيسي الكهرباء لتغذية الحمل؛ المُثير، وينقسم إلى الجزء الثابت للمُثير والجزء الدوار؛ يوفر الجزء الثابت للمُثير مجالًا مغناطيسيًا، بينما يولد الجزء الدوار الكهرباء، وبعد تقويمها بواسطة مُبدل دوار، تُغذي الطاقة إلى الجزء الدوار الرئيسي؛ يقوم مُنظم الجهد التلقائي (AVR) باكتشاف جهد خرج المولد الرئيسي، ويتحكم في تيار ملف الجزء الثابت للمُثير، ويحقق هدف استقرار جهد خرج الجزء الثابت الرئيسي.

وصف أعمال تثبيت جهد منظم الجهد التلقائي (AVR)

الهدف التشغيلي لجهاز تنظيم الجهد التلقائي (AVR) هو الحفاظ على جهد خرج المولد مستقرًا، وهو ما يُعرف عادةً باسم "مثبت الجهد".

تتمثل آلية عمله في زيادة تيار الجزء الثابت للمثير عندما يكون جهد خرج المولد أقل من القيمة المحددة، وهو ما يعادل زيادة تيار الإثارة للدوار الرئيسي، مما يؤدي إلى ارتفاع جهد المولد الرئيسي إلى القيمة المحددة؛ وعلى العكس من ذلك، يقوم بتقليل تيار الإثارة والسماح للجهد بالانخفاض؛ إذا كان جهد خرج المولد مساويًا للقيمة المحددة، فإن منظم الجهد التلقائي (AVR) يحافظ على الخرج الحالي دون تعديل.

علاوة على ذلك، يمكن تصنيف أحمال التيار المتردد إلى ثلاث فئات وفقًا لعلاقة الطور بين التيار والجهد:

الحمل المقاوم: يكون التيار متوافقًا في الطور مع الجهد المطبق عليه؛ الحمل الحثي: يتأخر طور التيار عن الجهد؛ الحمل السعوي: يتقدم طور التيار على الجهد. تساعدنا مقارنة خصائص هذه الأحمال الثلاثة على فهم الأحمال السعوية بشكل أفضل.

بالنسبة للأحمال المقاومة، كلما زاد الحمل، زاد تيار الإثارة المطلوب للدوار الرئيسي (من أجل تثبيت جهد خرج المولد).

في المناقشة اللاحقة، سنستخدم تيار الإثارة المطلوب للأحمال المقاومة كمعيار مرجعي، مما يعني أن الأحمال الأكبر يشار إليها بأنها أكبر؛ ونحن نسميها أصغر منها.

عندما يكون حمل المولد حثيًا، سيتطلب الدوار الرئيسي تيار إثارة أكبر حتى يتمكن المولد من الحفاظ على جهد خرج مستقر.

الحمل السعوي

عندما يواجه المولد حملاً سعوياً، يكون تيار الإثارة المطلوب للدوار الرئيسي أصغر، مما يعني أنه يجب تقليل تيار الإثارة من أجل تثبيت جهد خرج المولد.

لماذا حدث هذا؟

يجب أن نتذكر أن التيار المار في الحمل السعوي يسبق الجهد، وهذه التيارات المتقدمة (التي تمر عبر الجزء الثابت الرئيسي) ستولد تيارًا مستحثًا في الجزء الدوار الرئيسي، والذي يتراكب طرديًا مع تيار الإثارة، مما يعزز المجال المغناطيسي للجزء الدوار الرئيسي. لذا، يجب تقليل التيار القادم من المُثير للحفاظ على جهد خرج مستقر للمولد.

كلما زاد الحمل السعوي، قلّ خرج المُثير؛ وعندما يزداد الحمل السعوي إلى حدٍّ معين، يجب أن ينخفض ​​خرج المُثير إلى الصفر. يُصبح خرج المُثير صفرًا، وهو الحد الأقصى لقدرة المولد؛ عند هذه النقطة، لن يكون جهد خرج المولد مستقرًا ذاتيًا، وبالتالي لن يكون هذا النوع من مصادر الطاقة مناسبًا. يُعرف هذا القيد أيضًا باسم "قيد الإثارة".

لا يمكن للمولد إلا قبول سعة تحميل محدودة؛ (بالطبع، بالنسبة لمولد محدد، هناك أيضًا قيود على حجم الأحمال المقاومة أو الحثية.)

إذا كان المشروع يعاني من أحمال سعوية، فمن الممكن اختيار استخدام مصادر طاقة ذات سعة أقل لكل كيلوواط، أو استخدام محاثات للتعويض. تجنب تشغيل مجموعة المولدات بالقرب من منطقة "حد الإثارة المنخفضة".