2.1 Generator dan beban
Penjana bergantung kepada pengatur voltan untuk mengawal voltan keluaran. Pengatur voltan mengesan voltan output tiga fasa dan membandingkan nilai puratanya dengan nilai voltan yang diperlukan. Pengatur menarik tenaga dari sumber kuasa tambahan di dalam penjana, biasanya penjana kecil coaxial dengan penjana utama, dan menyampaikan sumber kuasa DC ke gegelung pengujaan medan magnet rotor penjana. Gelung gegelung naik atau turun, mengawal medan magnet berputar dari gegelung pemegun penjana atau magnitud daya elektromotem EMF. Fluks magnet gegelung stator menentukan voltan output penjana.
Rintangan dalaman gegelung stator penjana dilambangkan oleh Z, termasuk bahagian induktif dan rintangan; daya elektromotrik penjana yang dikawal oleh gegelung pengujaan pemutar dilambangkan oleh E dengan sumber voltan AC. Dengan mengandaikan bahawa beban adalah induktif semata-mata, semasa saya melupuskan voltan U dengan tepat 90 ° sudut fasa elektrik dalam gambarajah vektor. Jika beban semata-mata resistif, vektor-vektor U dan saya akan bertepatan atau berada dalam fasa. Sebenarnya, kebanyakan beban antara rintangan tulen dan induktif semata-mata. Penurunan voltan yang disebabkan oleh semasa yang melalui gegelung stator diwakili oleh vektor voltan I x Z. Ini sebenarnya adalah jumlah dua vektor voltan yang lebih kecil, kejatuhan voltan fasa dengan saya dan penurunan voltan induktor sebanyak 90 ° ke depan. Dalam kes ini, ia berlaku dalam fasa dengan U. Oleh kerana daya elektromotif mestilah sama dengan jumlah kejatuhan voltan rintangan dalaman penjana dan voltan keluaran, iaitu vektor jumlah vektor E = U dan I × Z. Pengatur voltan mengubah E untuk mengawal voltan U.
Sekarang pertimbangkan apa yang berlaku kepada keadaan dalaman penjana apabila beban kapasitif semata-mata digunakan dan bukan beban murni induktif. Arus pada masa ini adalah betul-betul bertentangan dengan beban induktif. Arus saya kini mengarah vektor voltan U, dan voltan rintangan voltan dalaman I × Z juga betul-betul terbalik. Kemudian jumlah vektor U dan I × Z lebih kecil daripada U.
Oleh kerana daya elektromotik yang sama E pada masa beban induktif menghasilkan voltan output penjana yang lebih tinggi U pada beban kapasitif, pengawal voltan mesti dengan ketara mengurangkan medan magnet berputar. Malah, pengatur voltan mungkin tidak mempunyai julat yang cukup untuk mengawal sepenuhnya voltan keluaran. Pengujaan berterusan rotor semua penjana dalam satu arah mengandungi medan magnet kekal. Walaupun pengatur voltan ditutup sepenuhnya, pemutar masih mempunyai medan magnet yang cukup untuk mengecas beban kapasitif dan menjana voltan. Fenomena ini dipanggil "pengujaan diri". Hasil pengujaan diri adalah penutupan voltan overvoltage atau voltan, dan sistem pemantauan penjana dianggap sebagai kesalahan pengatur voltan (yaitu, "de-tenaga"). Dalam kedua-dua kes, penjana akan berhenti. Beban yang disambungkan kepada output penjana mungkin bebas atau selari, bergantung pada masa dan tetapan operasi kabinet suis automatik. Dalam sesetengah aplikasi, sistem UPS adalah beban pertama yang disambungkan kepada penjana semasa gangguan kuasa. Dalam kes lain, UPS dan beban mekanikal disambung secara serentak. Beban mekanikal biasanya mempunyai kontaktor permulaan. Ia mengambil masa yang tertentu untuk menutup semula selepas kegagalan kuasa, dan terdapat kelewatan dalam memberi pampasan kepada beban motor induktif kapasitor penapis input UPS. UPS itu sendiri mempunyai tempoh masa yang disebut kitaran "permulaan lembut", yang mengalihkan beban dari bateri ke penjana, meningkatkan faktor daya masukannya. Walau bagaimanapun, penapis input UPS tidak terlibat dalam proses permulaan yang lembut. Mereka disambungkan ke input UPS sebagai sebahagian daripada UPS. Oleh itu, dalam beberapa kes, beban utama yang pertama disambungkan kepada output penjana apabila kuasa dipotong adalah penapis input UPS. Mereka sangat kapasitif (kadang-kadang murni kapasitif).
Penyelesaian masalah ini jelas menggunakan pembetulan faktor kuasa. Terdapat beberapa cara untuk melakukan ini, seperti berikut:
● Pasang kabinet suis automatik supaya beban motor disambungkan sebelum UPS. Sesetengah penukar mungkin tidak dapat melaksanakan kaedah ini. Di samping itu, jurutera tumbuhan mungkin perlu membuat komisen secara berasingan UPS dan penjana semasa penyelenggaraan.
• Menambah reaktansi reaktif kekal untuk mengimbangi beban kapasitif, biasanya menggunakan reaktor luka selari yang disambungkan ke EG atau papan penjana output penjana. Ini mudah dilaksanakan dan kos kurang. Tetapi dalam hal beban tinggi atau beban rendah, reaktor sentiasa menyerap arus dan mempengaruhi faktor daya beban. Dan tanpa mengira bilangan UPS, bilangan reaktor sentiasa tetap.
● Tambah reaktor induktif kepada setiap UPS untuk mengimbangi reaktansi kapasitif UPS. Input reaktor (pilihan) mengawal input reaktor di bawah keadaan beban yang rendah. Kaedah ini lebih tepat, tetapi bilangannya besar dan kos pemasangan dan kawalannya tinggi.
● Pasang kontektor sebelum penapis penapis dan putuskan sambungan pada beban rendah. Sejak masa kontaktor mestilah tepat, kawalannya adalah rumit dan hanya boleh dipasang di kilang.
Kaedah yang paling sesuai bergantung kepada keadaan di tapak dan prestasi peralatan.
2.2 Masalah resonans
Masalah pengujaan diri kapasitor mungkin diperburuk atau diliputi oleh keadaan elektrik lain, seperti resonans siri. Apabila nilai ohmik reaktiviti induktif penjana dan nilai ohmik reaktans kapasitif penapis input hampir sama antara satu sama lain, dan nilai rintangan sistem adalah kecil, ayunan akan berlaku, dan voltan boleh melebihi nilai undian sistem kuasa. Sistem UPS yang baru direka pada dasarnya adalah impedans input kapasitif 100%. UPS 500kVA mungkin mempunyai kapasitansi 150kvar dan faktor kuasa hampir sifar. Inductors selari, sarang siri, dan input pengasing pengubah adalah komponen umum UPS, dan komponen ini adalah induktif. Malah, bersama-sama dengan kapasitinya penapis, UPS biasanya kapasitif, dan mungkin terdapat beberapa ayunan di dalam UPS. Ditambah dengan ciri kapasitif talian penghantaran yang disambungkan ke UPS, kerumitan keseluruhan sistem sangat bertambah baik, di luar skop analisa yang boleh dianalisis oleh jurutera umum.
Dua faktor tambahan dalam aplikasi utama baru-baru ini telah menjadikan masalah ini lebih biasa. Pertama, pengilang peralatan komputer memberikan lebih banyak input kuasa yang berlebihan dalam peralatan mereka, bergantung pada keperluan pemprosesan data yang sangat dipercayai pengguna. Kabinet komputer biasa kini dilengkapi dengan dua atau lebih kuasa wayar. Kedua, pengurus peralatan meminta sistem untuk menyokong penyelenggaraan dalam talian, dan mereka mahu melindungi beban kritikal semasa penyelenggaraan penutupan UPS. Kedua-dua faktor ini meningkatkan jumlah pemasangan pusat data khas UPS dan mengurangkan kapasiti beban setiap UPS. Walau bagaimanapun, peningkatan penjana tidak konsisten dengan UPS. Di mata pengurus peralatan, penjana biasanya ganti dan mudah mengatur penyelenggaraan. Juga dalam beberapa projek besar tekanan kewangan mengehadkan bilangan set penjana kuasa tinggi mahal. Hasilnya ialah setiap penjana mempunyai lebih banyak UPS, yang merupakan trend yang membuat pengeluar UPS gembira dan masalah pengilang penjana.
Pertahanan terbaik terhadap pengujaan diri dan ayunan adalah pengetahuan asas fizik. Jurutera perlu berhati-hati menentukan ciri-ciri faktor kuasa sistem UPS di bawah semua keadaan beban. Selepas peralatan UPS dipasang, pemilik harus mematuhi ujian komprehensif dan mengukur dengan teliti parameter kerja seluruh sistem apabila menyesuaikan ujian. Apabila masalah ditemui, penyelesaian terbaik adalah untuk menubuhkan sebuah pasukan projek vendor, jurutera, kontraktor, dan pemilik untuk menguji sepenuhnya sistem dan mencari penyelesaian.
