データセンターのディーゼル発電機でよく発生する容量性負荷の問題

まず、ゆるくなりすぎないように、議論の範囲を限定しましょう。 ここで説明する発電機とは、ブラシレス三相交流同期発電機を指し、以下では単に「発電機」と呼びます。
このタイプのジェネレーターは、少なくとも次の 3 つの主要な部分で構成されており、これらについては次の説明で説明します。
メインステーターとメインローターに分かれるメインジェネレーター。 メイン ローターは磁場を提供し、メイン ステーターは負荷に供給するために電気を生成します。 エキサイター、エキサイターステーター、ローター。 エキサイタステータは磁場を提供し、ロータは電気を生成し、回転する整流子によって整流された後、メインロータに電力を供給します。 自動電圧調整器 (AVR) は、メイン発電機の出力電圧を検出し、励磁機ステーター コイルの電流を制御してメイン ステーターの出力電圧を安定させます。
AVR電圧調整の仕事内容
AVR の動作目標は、発電機の出力電圧を安定させることであり、一般的な用語で「レギュレーター」とも呼ばれます。
その動作は次のとおりです。発電機の出力電圧が設定値より低い場合、励磁機ステータ電流が増加します。これは主回転子の励磁電流を増加することと同じであり、主発電機電圧が設定値まで上昇します。 そうしないと、励磁電流が減少し、電圧が低下します。 発電機の出力電圧が設定値と等しい場合、AVR は調整せずに既存の出力を維持します。
次に、負荷は、電流と電圧の位相関係に応じて分類され、AC 負荷は 3 つのカテゴリに分類できます。
電流が印加される電圧と同相の抵抗負荷。 誘導負荷。電流位相が電圧より遅れます。 容量性負荷、電流位相が電圧より進んでいます。 3 つの負荷の特性を比較することは、容量性負荷をより深く理解するのに役立ちます。
抵抗負荷の場合、負荷が大きくなるほど、（発電機の出力電圧を安定させるために）メインローターに必要な励磁電流も大きくなります。
以下の説明では、抵抗負荷によって必要とされる励磁電流を参照基準として取り上げます。つまり、これを「より大きい」と呼びます。 それより小さいものはすべて小型と呼ばれます。
発電機の負荷が誘導性の場合、安定した出力電圧を維持するためにメインローターはより多くの励磁電流を必要とします。
容量性負荷
発電機が容量性負荷に遭遇すると、メインローターに必要な励磁電流が少なくなります。つまり、発電機の出力電圧を安定させるために励磁電流を減らす必要があります。
なぜこのようなことが起こるのでしょうか?
また、容量性負荷の電流は電圧よりも進んでおり、これらの進んだ電流 (メインステータを流れる) がメインロータに誘導電流を生成し、励磁電流とちょうど正の重畳状態になることも覚えておく必要があります。メインローターの磁界が強化されます。 したがって、発電機の出力電圧を安定に保つために、励磁機からの電流を減らす必要があります。
容量性負荷が大きいほど、励磁器の出力は小さくする必要があります。 容量性負荷がある程度大きくなると、励磁器の出力をゼロにする必要があります。 励磁機の出力はゼロであり、これが発電機の限界です。 現時点では、発電機の出力電圧は自己安定化されないため、この電源は認定されません。 この制限は「過少励磁制限」とも呼ばれます。
発電機は限られた負荷容量しか受け入れることができません。 (もちろん、特定の発電機では、抵抗負荷または誘導負荷のサイズ制限もあります。)
プロジェクトが容量性負荷によって問題を抱えている場合は、電力 1 キロワットあたりの容量性の低い IT 電源を使用することを選択できます。また、インダクタを使用して補償し、発電機セットを「過小励起限界」に近い領域で動作させないようにすることもできます。