سلطة جودة التوافقيات · المولد حقوق الطبع والنشر · WSHF الوقود · الانبعاثات المادة الفنية · EGSA Powerline Q3 2019

المولدات والأحمال غير الخطية: كيف يؤدي التخفيف التوافقي إلى إلغاء متطلبات الحجم الزائد — ميروس إنترناشيونال

دينيس Ruest, ماجستير. (مُطبَّق), عين المهندس. (متقاعد.) - تعليق IPQDF · مصدر: T. هوفينارس بي إنج. & M. ماكجرو — شركة ميروس الدولية. · نشرت أصلا: EGSA باورلاين, س3 2019
مصدر & شكر وتقدير
تعرض هذه المقالة وتتوسع في ورقة فنية من تأليف أنتوني (توني) Hoevenaars, عين المهندس. (رئيس & المدير التنفيذي, شركة ميروس الدولية) و مايكل ماكجرو (المدير الإقليمي جنوب الولايات المتحدة الأمريكية, شركة ميروس الدولية), نشرت أصلا في EGSA باورلاين, س3 2019, من قبل جمعية أنظمة توليد الكهرباء. مستنسخة ومكيفة مع الإسناد للأغراض التعليمية IPQDF. متوفر في mirusinternational.com.
لمحة سريعة عن معلمات دراسة الحالة
حمولة200 HP (150 كيلوواط), 480 مضخة V — 6 نبض PWM ASD
موقعموقع بعيد بدون طيار, الغرب الأوسط للولايات المتحدة الأمريكية - إمداد المولدات بالجزيرة
مولد اصلي176 كيلوواط - تسبب في عدم الاستقرار وفشل ASD
مولد ضخم500 كيلوواط - تم تقليل المشاكل ولكن لم يتم القضاء عليها
تم اختبار التخفيفلا يوجد مرشح → 3% مفاعل التيار المتردد → مرشح توافقي واسع الطيف (WSHF)
نتيجة WSHF (500 كيلوواط الجنرال)THDأنا 5.7%, THDفي 2.3%, القوة الحقيقية 111.5 كيلوواط مقابل. 137.5 كيلوواط مع المفاعل
مولد الحقوق350 كيلوواط الغاز الطبيعي - ثدأنا 5.8%, THDفي 2.5% يتم تأكيدها عن طريق القياس الميداني
توفير الوقود (300 كيلوواط مقابل. 500 كيلوواط)38.1% تخفيض - $12,000+ دولار أمريكي/شهر
تخفيض ثاني أكسيد الكربون33,120 كجم/شهر (يعادل 84 عدد أقل من السيارات)

01 مشكلة: الحجم الزائد ليس هو الحل

عند القيادة بسرعة قابلة للتعديل (أي إس دي إس), أنظمة UPS, معدات الكمبيوتر, ويتم توصيل أحمال الطاقة الإلكترونية الأخرى بالمولد, تتمثل استجابة الصناعة التقليدية في زيادة حجم المولد - عادةً عن طريق 2 إلى 2.5 السعة المقدرة مرات - لاستيعاب التيارات التوافقية التي تنتجها هذه الأحمال غير الخطية. يتم اتباع هذه القاعدة الأساسية على نطاق واسع ولكنها غير مفهومة بشكل جيد, وعواقبه كبيرة.[1]

عواقب عدم المبالغة في الحجم حقيقية: ظروف براونوت, التحميل الزائد للمولد, تنطلق ازعاج, سوء تشغيل AVR, أعطال المولدات, وتحميل تلف المعدات من تشويه الجهد المرتفع. لكن عواقب الحجم الزائد هي أيضًا حقيقية - وفي العديد من التطبيقات, هم المشكلة الأكبر:

  • ارتفاع تكلفة رأس المال - أ 500 يكلف مولد كيلووات أكثر بكثير من 200 وحدة كيلوواط لنفس الحمل المفيد
  • ضعف كفاءة التشغيل — تعمل مولدات الديزل بكفاءة أكبر عند حمل يتراوح من 75 إلى 85%. يستهلك المولد الضخم الذي يعمل بحمل يتراوح من 20 إلى 30% كمية أكبر نسبيًا من الوقود لكل كيلوواط ساعة يتم تسليمه
  • انبعاثات أعلى - حرق المزيد من الوقود يعني المزيد من ثاني أكسيد الكربون, الجسيمات, CO, وأكاسيد النيتروجين. ينبعث لتر واحد من الديزل حوالي 2.4-3.5 كجم من ثاني أكسيد الكربون
  • ارتفاع تكلفة التشغيل - وقود, صيانة, وتكاليف الإيجار على نطاق واسع مع حجم المولد

الحجة الأساسية لهذه المقالة واضحة ومباشرة: إن الحجم الزائد هو حل هندسي لمشكلة لها حل تقني مباشر. تطبيق التخفيف التوافقي الفعال - تقليل التيارات التوافقية عند المصدر - ويمكن ضبط المولد على الحمل الفعلي, ليس للتحميل الوهمي 2× الذي يمثل التوافقيات الكاملة.[1]

وحجة الانبعاثات ليست تافهة
مولدات الديزل تطلق الجسيمات (سخام الديزل والهباء الجوي), أول أكسيد الكربون, ثاني أكسيد الكربون, وأكاسيد النيتروجين. استهلاك جالون أمريكي واحد من الديزل ينبعث منه تقريبًا 10.2 كجم من ثاني أكسيد الكربون. مولد كبير الحجم يحرق وقودًا إضافيًا 24 ساعات في اليوم, 365 أيام في السنة تنتج عبء انبعاثات يمكن قياسه وتجنبه. توضح دراسة الحالة في هذه المقالة أ 33,120 كجم من ثاني أكسيد الكربون شهريًا يتم تقليلها من الحجم الصحيح — أي ما يعادل الإزالة 84 السيارات من الطريق. وهذا ليس تأثيرا هامشيا.

02 نظرية المولدات: لماذا الأحمال التوافقية صعبة على المولدات؟

2.1 مقاومة المصدر — المعلمة الأساسية

يوفر المولد المتزامن نسبيًا “ضعيف” مصدر الجهد مقارنة بشبكة المرافق. تتميز ممانعة مصدرها بالمفاعلة العابرة غير المشبعة X”د - يتم التعبير عنها كنسبة مئوية من الممانعة الأساسية للمولد. نموذجي X”تتراوح قيم د من 10% لأكثر من 20% اعتمادا على الشركة المصنعة, سعة, ونية التصميم.[1]

كلما ارتفعت قيمة X”د, كلما كان المصدر أضعف. قد يكون لوصلة شبكة المرافق ذات سعة الدائرة القصيرة الوفيرة معاوقة مصدر فعالة تبلغ 1-3% عند مدخل خدمة العميل الصناعي. يتمتع مولد الديزل الموجود في نفس الحافلة بممانعة مصدر تبلغ 10-20%. هذا الاختلاف بمقدار 5–20× في ممانعة المصدر هو السبب الجذري وراء كون المشاكل التوافقية الحميدة في مصدر إمداد المرافق تصبح شديدة في إمداد المولد.

2.2 ثلاث آليات للخسارة التوافقية في المولدات

تعمل التيارات التوافقية على تقليل قدرة المولد من خلال ثلاث آليات خسارة متميزة, وكل ذلك يزيد من درجة حرارة التشغيل ويقلل من قدرة المولد على توفير طاقة مفيدة:[1]

  • ممتص الصدمات (المثبط) خسائر القفص — تؤدي المجالات المغناطيسية الشاردة الناتجة عن التيارات التوافقية في الجزء الثابت إلى تحفيز التيارات المتداولة في القفص المثبط للعضو الدوار. تقوم مقاومة القفص بتحويل هذه التيارات المنتشرة إلى حرارة, تمثل الطاقة التي يجب أن ينتجها المولد ولكنها لا تؤدي عملاً مفيدًا.
  • تأثير الجلد على خسائر I²R - عند الترددات التوافقية, يتركز تدفق التيار على السطح الخارجي للموصلات (تأثير الجلد). تزداد المقاومة الفعالة لملفات الجزء الثابت عند الترددات التوافقية, زيادة خسائر I²R بما يتجاوز ما تتوقعه مقاومة التيار المستمر.
  • الخسائر الأساسية - ينتج عن التدفق التوافقي في قلب المولد خسائر إضافية في التيار الدوامي والتباطؤ, مزيد من تقليل الكفاءة وزيادة درجة حرارة التشغيل.

2.3 حساسية AVR لتشويه الجهد

منظم الجهد التلقائي (أفر) يتحكم في الإثارة الميدانية للمولد للحفاظ على جهد الإخراج المستمر. يجب أن تستجيب دوائر استشعار جهد AVR لجهد RMS الحقيقي أو المكون الأساسي — ولكن يجب ألا تستجيب للتشوه التوافقي. عندما يتم تشويه الجهد الطرفي بشكل سيئ بسبب الأحمال غير الخطية, تكافح العديد من تصميمات AVR لاستخراج إشارة تردد أساسية نظيفة, مما يؤدي إلى الصيد, ذبذبة, أو فقدان تنظيم الجهد. بالإضافة إلى ذلك، فإن أنظمة التحكم في الإثارة التي تستمد إمدادها بالطاقة من مخرج المولد معرضة للخطر, نظرًا لأن مصدر الطاقة المشوه يمكن أن يتسبب في خلل في إلكترونيات الإثارة نفسها.[1]

03 تأثيرات مقاومة المصدر: العلاقة غير البديهية بين THDi وTHDv

أحد الجوانب الأكثر أهمية والأقل فهمًا للتوافقيات في الأنظمة التي تغذيها المولدات هي العلاقة العكسية بين تشويه التيار وتشويه الجهد مع تغير مقاومة المصدر. البيانات المقاسة من نفسه 15 HP, 480 في, 6-يوضح نبض ASD الذي يعمل على مصدرين مختلفين للإمداد ذلك بوضوح.[1]

3.1 إمدادات المرافق قاسية

إدخال الموجي الحالي ل 15 HP 6-Pulse ASD على مصدر فائدة قوي, THD<sub>أنا</sub> 108%” نمط =”ماكس ذات العرض:100%;ارتفاع:السيارات;نصف قطر الحدود:4مقصف;”>      <p class=تين. 1. المدخلات الحالية 15 HP, 6-نبض ASD على مصدر فائدة قاسية. THDأنا = 108% - الشكل الموجي الحاد للنبض المزدوج لمقوم 6 نبضات غير مرشح. على الرغم من هذا التشويه الحالي العالي جدا, تنتج المعاوقة المنخفضة المصدر تشوهًا ضئيلًا في الجهد. مصدر: ميروس الدولية / EGSA باورلاين Q3 2019.[1]

شكل موجة جهد الإدخال 15 HP 6-Pulse ASD على مصدر فائدة قوي, THD<sub>في</sub> 2.2%” نمط =”ماكس ذات العرض:100%;ارتفاع:السيارات;نصف قطر الحدود:4مقصف;”>      <p class=تين. 2. جهد الإدخال 15 HP, 6-نبض ASD على مصدر فائدة قاسية. THDفي = 2.2% — تمتص ممانعة المصدر المنخفض التيارات التوافقية دون تشويه كبير في الجهد. شكل موجة الجهد هو في الأساس جيبي. مصدر: ميروس الدولية / EGSA باورلاين Q3 2019.[1]

3.2 ضعف إمدادات المولدات - نفس محرك الأقراص, نفس الحمل

إدخال الموجي الحالي ل 15 HP 6-Pulse ASD على مصدر مولد ضعيف, THD<sub>أنا</sub> 25.8%” نمط =”ماكس ذات العرض:100%;ارتفاع:السيارات;نصف قطر الحدود:4مقصف;”>      <p class=تين. 3. المدخلات الحالية من نفسه 15 اتش بي ايه اس دي, يتم تغذيته الآن من مصدر مولد ضعيف. THDأنا = 25.8% - أقل من مصدر المرافق الصلب لأن مقاومة المصدر العالية تعمل على تنعيم النبضات الحالية. مصدر: ميروس الدولية / EGSA باورلاين Q3 2019.[1]

شكل موجة جهد الإدخال 15 HP 6-Pulse ASD على مصدر مولد ضعيف, THD<sub>في</sub> 13.8%” نمط =”ماكس ذات العرض:100%;ارتفاع:السيارات;نصف قطر الحدود:4مقصف;”>      <p class=تين. 4. جهد الإدخال هو نفسه 15 HP ASD على مصدر المولد الضعيف. THDفي = 13.8% — قمة مسطحة شديدة مرئية. على الرغم من انخفاض THDi, تشويه الجهد هو أسوأ بشكل كارثي لأن التيارات التوافقية تتدفق عبر ممانعة مصدر المولد العالية. مصدر: ميروس الدولية / EGSA باورلاين Q3 2019.[1]

الفكرة الرئيسية – هبوط THDi ولكن ارتفاع THDv على مصدر ضعيف
على إمدادات المرافق: ثدي = 108%, ثدف = 2.2%.
على إمدادات المولدات: ثدي = 25.8%, ثدف = 13.8%.

لقد انخفض التشويه الحالي 75% - لكن تشويه الجهد زاد بأكثر من 6×. تعمل المعاوقة العالية المصدر للمولد على تسهيل النبضات الحالية (الحد من THDi) مع تحويل نفس التيارات التوافقية في نفس الوقت إلى تشويه شديد للجهد (زيادة THDv). ولهذا السبب لا يمكن مقارنة THDi المقاسة على مصدر إمداد المولد مباشرة بقياسات THDi لنظام المرافق - يتغير المعنى المتري مع مقاومة المصدر. تشويه الجهد هو النتيجة التي تهم موثوقية المعدات, وفي المولد يمكن أن يكون الأمر كارثيًا حتى عندما يبدو التشوه الحالي متواضعًا.

04 مرشح توافقي واسع الطيف: توافق التصميم والمولدات

4.1 طوبولوجيا WSHF

مرشح توافقي واسع الطيف (WSHF) هو مرشح سلبي متصل بالسلسلة يستخدم مزيجًا من عنصر الحظر وعنصر التصفية المضبوط. على عكس المرشحات السلبية المضبوطة التي تستهدف أوامر توافقية محددة, يوفر WSHF تخفيضًا توافقيًا عبر نطاق ترددي واسع - مما يخفف من جميع التوافقيات المميزة لمقوم ذو 6 نبضات (5ال, 7ال, 11ال, 13ال) معا. THDأنا عند التحميل الكامل يمكن تخفيضه إلى مستوى منخفض 5% بغض النظر عما إذا كان محرك الأقراص يتضمن مفاعل تيار متردد أو تيار مستمر.[1]

مخطط مرشح توافقي واسع الطيف يُظهر عنصر الحجب L1/L2 وعنصر الترشيح المضبوط L3/C

تين. 5. مخطط مرشح توافقي واسع الطيف. يجمع التصميم بين عنصر الحظر (L1, L2 - ملفات متعددة على قلب مشترك تستغل الاقتران المتبادل) مع عنصر التصفية المضبوط (L3, C). تردد الرنين كما يُرى من أطراف الإدخال قريب من التوافقي الرابع - أقل من التوافقيات السائدة للمقومات ثلاثية الطور. مصدر: ميروس الدولية / EGSA باورلاين Q3 2019.[1]

4.2 لماذا تعتبر المفاعلة السعوية المنخفضة أمرًا بالغ الأهمية للمولدات؟

يعد تصميم بنك المكثف WSHF مهمًا بشكل خاص للتطبيقات التي تغذيها المولدات. يتيح الاقتران المتبادل بين الملفات المتعددة في المفاعل الأساسي المشترك استخدام مجموعة مكثفات أصغر بكثير - عادةً ما تكون أقل من 15% القدرة التفاعلية كنسبة مئوية من تصنيف الحمل الكامل. يعد هذا تمييزًا مهمًا عن تصميمات المرشحات السلبية المنافسة.[1]

تتميز العديد من مرشحات الطيف الواسع بقيم سعة تبلغ 30% أو أكبر بالنسبة لتصنيف كيلوواط الخاص بهم. عند الحمل الخفيف, عندما يكون طلب التصفية التوافقية منخفضًا ولكن القوة التفاعلية السعوية لا تزال موجودة, يمكن أن تتسبب بنوك المكثفات الكبيرة هذه في حدوث ظروف عامل طاقة رائدة وزيادة الجهد التي تتداخل مع تنظيم AVR للمولد. يعالج بعض الموردين هذه المشكلة عن طريق إيقاف تشغيل المكثفات عند الحمل الخفيف - مما يؤدي في نفس الوقت إلى إلغاء قدرة المرشح على التخفيف التوافقي عند مستويات الحمل حيث يكون استقرار المولد أكثر أهمية. إن المفاعلة ذات السعة المنخفضة بطبيعتها لـ WSHF تتجنب هذه المشكلة دون الحاجة إلى موصل تبديل.

4.3 حماية الاستيراد التوافقي المنبع

في التركيبات التي تشترك فيها أحمال غير خطية متعددة في ناقل مولد مشترك, يجب ألا يتم تحميل المرشح التوافقي الموجود على أحد المحركات بشكل زائد عن طريق التيارات التوافقية المتدفقة من محركات الأقراص الأخرى الموجودة على نفس الناقل. يعالج تصميم WSHF هذا الأمر عن طريق وضع تردد الرنين (كما يتضح من محطات الإدخال) بالقرب من التوافقي الرابع — أسفل التوافقي الخامس الذي يمثل السمة السائدة للمقومات ثلاثية الطور. وهذا يعني أن التيارات التوافقية من الأحمال الأخرى على الناقل ترى مقاومة عالية عند أطراف إدخال المرشح ويتم منعها من التدفق إلى المرشح. يقوم الفلتر بحماية نفسه من الشبكة.

05 دراسة حالة: 200 مضخة HP عن بعد - من 500 كيلوواط ل 350 مولد كيلوواط

دراسة الحالة هي أ 200 HP (150 كيلوواط), 480 مضخة V في موقع بعيد بدون طيار في الغرب الأوسط للولايات المتحدة الأمريكية, يتم توفيره بواسطة مولد ديزل على شكل جزيرة. هذا هو نفس التطبيق الموثق في دراسة حالة Plains All-American Pipeline سابقًا في سلسلة IPQDF - توفر مقالة EGSA Powerline التحليل الفني الكامل الذي لخصته دراسة الحالة التجارية.[1]

5.1 تسلسل الفشل

الأصلي 176 تسبب مولد كيلوواط في عدم استقرار المولد وفشل ASD المتكرر. بعد توصية الشركة المصنعة للمولد, ل 500 تم تركيب مولد كيلو وات. أدى هذا إلى تقليل المشكلات التشغيلية لـ ASD، لكنه لم يحلها - حيث كانت التيارات التوافقية لا تزال موجودة, لا يزال يسبب الخسائر, لا تزال تشوه الجهد. كان المولد الضخم كبيرًا بما يكفي لاستيعاب العواقب دون أن يفشل بشكل كارثي.

5.2 محاكاة ثلاثية: لا يوجد مرشح, مفاعل التيار المتردد, WSHF

تم إجراء محاكاة حاسوبية لـ 500 مولد كيلوواط يزود 200 HP ASD في 90% تحميل تحت ثلاثة شروط. المفاعلة الفرعية للمولد X”د = 11.8%, عامل القدرة = 0.8.[1]

المعلمة لا يوجد تخفيف 3% مفاعل التيار المتردد WSHF
THDفي7.6%5.4%1.7%
THDأنا44.7%32.0%6.6%
حالي (A)198.8191.5180.3
القوة الحقيقية (كيلوواط)147.2146.9148.3

5.3 القياسات الميدانية - مفاعل التيار المتردد مقابل. WSHF على 500 مولد كيلوواط

تم أخذ القياسات الميدانية بمعدل تدفق المضخة 240 تضخم البروستاتا الحميد, يتم التحكم فيها بواسطة حلقة تحكم منفصلة. المقارنة بين 3% مفاعل التيار المتردد (موجود) وWSHF (تم تثبيته كبديل) أكدت نتائج المحاكاة، وكشفت عن فائدة إضافية غير متوقعة:[1]

المعلمة 3% مفاعل التيار المتردد WSHF تحسين
THDفي6.0%2.3%62% تخفيض
THDأنا23.7%5.7%76% تخفيض
حالي (A)18113724% تخفيض
القوة الحقيقية (كيلوواط)137.5111.519% تخفيض بنفس معدل التدفق
غير المتوقع 19% تخفيض الطاقة
سلمت المضخة نفس الشيء 240 استهلاك إنتاجية BPH 111.5 كيلوواط مع WSHF مقارنة بـ 137.5 كيلوواط مع مفاعل التيار المتردد - أ 19% انخفاض في استهلاك الطاقة الحقيقي عند مخرجات إنتاج مماثلة. ولم تتنبأ المحاكاة بهذا. من المحتمل أن ساهمت آليتان: يتمتع WSHF بخسارة إدخال أقل من مفاعل التيار المتردد (انخفاض الجهد الأقل = الجهد الطرفي العالي للمحرك = تيار أقل لنفس عزم الدوران), والقضاء على تشويه الجهد التوافقي يسمح لـ ASD بالعمل بكفاءة أكبر. هذا 19% كان توفير الطاقة بإنتاجية ثابتة غير متوقع وأدى إلى تحسين اقتصاديات المشروع بشكل كبير.

5.4 الحقوق إلى 350 مولد كيلوواط – المحاكاة والقياس الميداني

مع ثدأنا أقل من 10%, انخفض عامل تخفيض أداء المولد من 2–2.5× إلى 1.4×. المضخة مطلوبة الآن فقط 111.5 كيلووات من الطاقة الحقيقية - مما يبرر مولدًا صغيرًا مثل 200 كيلوواط من خلال الحسابات. المشغل, حذر بشكل مفهوم نظرا لتاريخ الفشل, اختار أ 350 كيلوواط مولد الغاز الطبيعي بدلا من ذلك, التحويل من الديزل إلى غاز الشعلة المتوفر.[1]

المعلمة محاكاة الكمبيوتر (350 كيلوواط الجنرال) القياسات الميدانية (350 كيلوواط الجنرال)
THDفي2.3%2.5%
THDأنا6.2%5.8%
حالي (A)180.6144
القوة الحقيقية (كيلوواط)148.5117.6
صحيح الجبهة الوطنية0.990.99

تم الاتفاق بشكل وثيق على المحاكاة والقياسات الميدانية على THDفي و ثدأنا. تتوافق كلتا القيمتين مع IEEE 519 المتطلبات بشكل مريح على المولد الأصغر.[2] عامل القوة الحقيقي القريب من الوحدة (0.99) يعكس مكثفات WSHF التي تعوض الطاقة التفاعلية الحثية للمحرك - مما يقلل من تحميل المولد ويحسن كفاءة النظام.

06 استهلاك الوقود والانبعاثات: قياس حالة الأعمال

قام تحليل الوقود والانبعاثات بمقارنة ثلاثة سيناريوهات تشغيل في نفس الوقت 240 إنتاجية BPH: 500 مولد كيلوواط مع مفاعل التيار المتردد (خط الأساس), 500 مولد كيلوواط مع WSHF, و 300 مولد كيلوواط مع WSHF. تكلفة الديزل: $3.80 دولار أمريكي/جالون. عامل انبعاث ثاني أكسيد الكربون: 10.2 كجم/جالون. عملية: 24 ساعة/يوم, 7 أيام / أسبوع.[1]

المعلمة 500 كيلوواط + مفاعل التيار المتردد 500 كيلوواط + WSHF 300 كيلوواط + WSHF
حمولة (كيلوواط)137.5111.5117.2
حمولة %27.4%22.2%39.2%
معدل الوقود (جالون/ساعة)11.810.17.3
الوقود الشهري (غال / مو)8,4967,2725,256
تكلفة الوقود الشهرية (دولار أمريكي)$32,285$27,634$19,973
توفير الوقود شهريا-$4,651 (14.4%)$12,312 (38.1%)
ثاني أكسيد الكربون الشهري (كجم)86,40074,16053,280
تخفيض ثاني أكسيد الكربون شهريًا (كجم)-12,24033,120
مستويين من الفائدة
مستوى 1 - WSHF على نفسه 500 مولد كيلوواط: $4,651/توفير الوقود لمدة شهر, 12,240 كجم ثاني أكسيد الكربون/التخفيض الشهري. تصفية الاسترداد: 1.5 شهور.

مستوى 2 - حجم الحقوق ل 300 مولد كيلوواط + WSHF: $12,312/توفير الوقود لمدة شهر, 33,120 كجم ثاني أكسيد الكربون/التخفيض الشهري (يعادل إزالة 84 السيارات من الخدمة). يؤدي تحديد حجم المولد إلى زيادة توفير الوقود بشكل يتجاوز بكثير ما يحققه الفلتر وحده.

و 500 مولد كيلوواط يعمل بحمل 22-27% يعمل في المنطقة الأقل كفاءة. مولد الحجم بشكل صحيح في 39% لا يستخدم الحمل وقودًا أقل بالقيمة المطلقة فحسب، بل يستخدم وقودًا أقل لكل كيلووات ساعة يتم تسليمه لأنه يعمل بجزء حمل أعلى حيث تكون كفاءة محرك الديزل أفضل. والأثران مركبان: محرك أصغر, كفاءة أفضل لكل وحدة من الناتج.

07 منظور PQ: الحجة الهندسية الكاملة

7.1 لماذا تنتمي هذه المقالة إلى سلسلة PQ

تعد مقالة EGSA Powerline التي كتبها Hoevenaars وMcGraw هي المعالجة الأكثر اكتمالاً من الناحية الفنية لعلاقة المولد والتوافقيات وحجم الحجم في سلسلة IPQDF هذه. وهو يقدم ما لم توفره دراسات الحالة التجارية: فيزياء المولدات الأساسية (X”د, حساسية AVR, تأثير الجلد), نظرية مقاومة المصدر التي تشرح العلاقة بين THDi/THDv, منهجية المحاكاة, جداول البيانات, وتقدير كمية الانبعاثات - كل ذلك في وثيقة واحدة تستهدف جمهور صناعة المولدات.

من خلفية جودة طاقة المرافق, الحجج هنا مألوفة ولكن الإطار مختلف. يعتقد مهندس المرافق أن التوافقيات هي مشكلة تلوث الشبكة - تؤثر التوافقيات المحقونة من أحد العملاء على العملاء المجاورين. يفكر مهندس المولد في التوافقيات باعتبارها مشكلة تتعلق بالقدرة والكفاءة - لا يستطيع المولد تقديم مخرجاته المقدرة لأن التوافقيات تستهلك القدرة وتزيد من الخسائر. كلا الإطارين صحيحان. الحل – تقليل التيار التوافقي عند المصدر – هو نفسه في كلتا الحالتين.

7.2 انتقال عامل التدهور عند 10% THDأنا

العتبة المحددة التي ذكرتها الشركات المصنعة للمولدات - تقليل THDأنا أقل من 10% وينخفض ​​عامل التخفيض من 2–2.5× إلى 1.4× - وهي النقطة المحورية الهندسية التي تدور حولها حجة التخصيص بالكامل. يحقق Lineator AUHF وLineator WSHF بشكل موثوق 5-8% THDأنا في حمولة كاملة, بشكل مريح تحت هذا الحد. A 3% يحقق مفاعل التيار المتردد عادة 20-30% THDأنا - فوق العتبة, وبالتالي فإن التخفيض 2× لا يزال ساريًا. هذا التمييز الفردي في الأداء هو ما يجعل المرشح السلبي واسع النطاق هو التكنولوجيا التمكينية لتحديد حقوق المولد.

7.3 محاكاة + القياس الميداني - المنهجية الصحيحة

يتبع التحليل في هذه المقالة نفس المنهجية الموضحة عبر سلسلة دراسة حالة ميروس: المحاكاة التوافقية قبل التثبيت لتأكيد الحل, قياس المجال بعد التثبيت للتحقق من الأداء. الاتفاق الوثيق بين المحاكاة والقياس الميداني على THDفي و ثدأنا (في حدود 0.2-0.4 نقطة مئوية) التحقق من صحة نموذج المحاكاة والنهج. إن التناقض غير المتوقع في الطاقة الحقيقية - القياسات الميدانية تظهر باستمرار استهلاكًا أقل للطاقة مقارنة بالمحاكاة - تم الاعتراف به بأمانة ويُعزى إلى التأثيرات الفيزيائية (انخفاض فقدان الإدراج, تحسين كفاءة ASD) أن برنامج المحاكاة لم يصمم. وهذا النوع من الشفافية بشأن قيود المحاكاة هو بالضبط ما يجب أن يتضمنه التحليل الهندسي الموثوق.

المراجع

  1. [1] T. Hoevenaars, عين المهندس. وM. ماكجرو, “المولدات والأحمال غير الخطية - التخفيف التوافقي يلغي متطلبات الحجم الزائد,” EGSA باورلاين, س3 2019, ص. 17-23. جمعية أنظمة توليد الكهرباء, بوكا راتون, FL. شركة ميروس الدولية, برامبتون, أونتاريو, كندا.
  2. [2] IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 519-2022, “معيار IEEE للتحكم التوافقي في أنظمة الطاقة الكهربائية,” IEEE, نيويورك, NY, 2022.
قم بالتمرير إلى الأعلى