พลังงานปฏิกิริยาเกิดการใช้เชื้อเพลิงแบบพิเศษใน UPS ดีเซลหรือไม่?

มันเป็นเรื่องเชิงทฤษฎีที่ใช้งานได้จริงเพียงเล็กน้อย แต่ฉันแค่ต้องการเข้าใจฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลัง ฉันรู้ว่าฉันทำสิ่งต่าง ๆ ได้ง่ายขึ้นเล็กน้อย

ในพลังงานไฟฟ้าเราแยกความแตกต่างของพลังงานจริงปฏิกิริยาและพลังงานที่ชัดเจนและแน่นอนว่าเราต้องการชิ้นส่วนปฏิกิริยาที่มีขนาดเล็ก

เมื่อวันก่อนเพื่อนร่วมงานของฉันและฉันกำลังพูดคุยกับ UPS ดีเซล Rotary ขนาดหลายเมกะวัตต์ (การสาธิตใช้เวลาสักครู่ในการโหลด)ในหนึ่งในศูนย์ข้อมูลของเราและคำถามต่อไปนี้อยู่ในใจซึ่งเราไม่สามารถตอบตัวเองได้ :

สมมติว่าโหลดบนเครื่อง UPS นั้นทำให้ไม่เหมาะสำหรับUPS นั้นทำให้เกิด Reactive Powerถูกส่งผ่านสายไฟไปมา เครื่องยนต์ดีเซลจะยังคงใช้เชื้อเพลิงสำหรับส่วนพลังงานจริงหรือพลังงานปฏิกิริยามีผลต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงหรือไม่ พลังงานปฏิกิริยาเชิงทฤษฎีไม่ได้ถูกใช้ไป แต่มันให้ความรู้สึกแปลก ๆ เมื่อพลังงานกริดถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์ดีเซล พลังงานปฏิกิริยามีอยู่ในโลกเชิงกลหรือไม่?$\text{cos(}\varphi\text{)}$$Q > 0$

พลังงานรีแอกทีฟจะไม่เพิ่มภาระให้กับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหากทุกอย่างสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตามเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แท้จริงมีการสูญเสียที่แท้จริงกับบางส่วนของสัดส่วนกับตารางของปัจจุบัน ภาระการตอบสนองทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในสายไฟมากกว่าที่จะเกิดขึ้นกับโหลดตัวต้านทานที่แท้จริงของพลังงานจริงเดียวกัน กระแสไฟฟ้าพิเศษที่เพิ่มขึ้นทำให้พลังที่แท้จริงสูญเสียไป

ดังนั้นคำตอบก็คือเครื่องยนต์จะเห็นภาระที่ค่อนข้างสูงและใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย นี่เป็นเพราะความไร้ประสิทธิภาพและการสูญเสียมากขึ้นในระบบไม่ได้เป็นพลังงานปฏิกิริยาที่ตัวเองทำให้เครื่องกำเนิดยากที่จะเปิด

ที่เพิ่ม:

ฉันควรจะพูดถึงเรื่องนี้มาก่อน แต่อย่างใดมันลื่นผ่านใจของฉันในเวลา

โหลดปฏิกิริยาบนตัวสร้างที่สมบูรณ์แบบไม่ต้องการกำลังเพลามากกว่าโดยเฉลี่ยในรอบ แต่มันจะเพิ่ม "การกระแทก" ให้กับแรงบิด คุณลักษณะหนึ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสคือแรงบิดคงที่ตลอดวงจรที่มีโหลดตัวต้านทาน อย่างไรก็ตามด้วยชิ้นส่วนที่รับปฏิกิริยาของวัฏจักรจะต้องใช้พลังงานมากขึ้นและชิ้นส่วนอื่น ๆ น้อยลง กำลังเฉลี่ยยังคงเหมือนเดิม แต่การผลักดันไปข้างหน้าและข้างหลังอย่างต่อเนื่องเมื่อเทียบกับแรงบิดเฉลี่ยอาจทำให้เกิดความเค้นเชิงกลและการสั่นสะเทือนที่ไม่พึงประสงค์

คุณอาจคิดว่าเรื่องนี้เหมือนกับการย้ายแม่เหล็กสองอันที่ผ่านมา สมมติว่าพวกเขามุ่งเน้นที่จะขับไล่ ระยะทางมีแรงเล็กน้อย คุณต้องบังคับใช้เพื่อเคลื่อนย้ายพวกมันเข้าด้วยกันหมายความว่าคุณจะต้องใส่พลังงานเข้าไปในระบบ แม่เหล็กผลักไปในทิศทางของการเคลื่อนไหวในขณะที่มันเคลื่อนที่ไปดังนั้นจะให้พลังงานกลับคืนมาก่อนหน้านี้ พลังงานสุทธิที่ใช้คือ 0 แต่มีพลังงานไหลกลับไปกลับมา มีการสูญเสียอยู่เสมอเมื่อพลังงานถูกเคลื่อนย้ายไปมาหรือเปลี่ยนไปมาในระบบจริง

อีกครั้งพลังงานปฏิกิริยาเองไม่ได้ทำให้เกิดปัญหา แต่พลังที่แท้จริงจะหายไปเพราะพลังงานไม่สามารถเคลื่อนย้ายไปมาและแปลงด้วยประสิทธิภาพที่สมบูรณ์แบบ การสูญเสียพลังงานที่แท้จริงนี้จะต้องทำขึ้นด้วยกำลังไฟฟ้าที่แท้จริงมากขึ้น นอกจากนี้พลังเชิงกลพิเศษสามารถลดอายุการใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนได้

เช่นเดียวกับ Olin Lathrop ตอบคำถามแรกของคุณ

พลังงานปฏิกิริยามีอยู่ในโลกเชิงกลหรือไม่?

ในระบบกลไกพลังงานปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น แต่ไม่มีวิธีง่าย ๆ ที่จะอธิบายสิ่งนี้โดยไม่ต้องทำท่าทางฮาร์มอนิกอย่างง่าย

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

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

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

และคุณต้องเร่งมันดังนั้นคุณจำเป็นต้องป้อนพลังบางอย่างให้คุณทำการหว่านแรง F ให้กับสิ่งนี้เช่น F lagsจากมุมปัจจุบัน$\alpha$

[ดูรูป] ดังนั้นส่วนประกอบของ F ซึ่งขนานกับความเร็วเชิงเส้นของมันจะใช้งานพลังงานบางอย่างเท่านั้น ซึ่งเป็น ,$F \cos(\alpha)$

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

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

แต่คนที่มองสิ่งนี้จะคิดว่าฉันใช้กำลัง 'F' และมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเป็น 'v' ดังนั้นพลังงานควรเป็น Fv แต่เนื่องจากความแตกต่างของวลีมันจะไม่เกิดขึ้น นี่เกิดขึ้นกับมิเตอร์วัตต์ของคุณด้วย เนื่องจากมันไม่ได้นับความแตกต่างของวลีระหว่างกระแสและแรงดันรวมทั้งในตัวอย่างเชิงกลด้านบนจึงไม่นับทิศทางของแรงเทียบกับทิศทางของการเคลื่อนที่

องค์ประกอบของปฏิกิริยาที่บริสุทธิ์จะไม่สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น

การไหลของพลังงานขององค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยาจะทำให้การเปลี่ยนทิศทางรักษาค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์ เมื่อพลังงานไหลไปทางด้านหลังแรงบิดที่ใช้กับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดลง (สำหรับสองสามมิลลิวินาทีทุกสองสามมิลลิวินาที) เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำหน้าที่เหมือนมอเตอร์ แต่ส่วนใหญ่จะเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ส่วนการเผาไหม้ของเครื่องจักรจะเห็นภาระเฉลี่ยเท่ากับส่วนประกอบที่ใช้งานเท่านั้น กล่าวว่าถ้าเส้นทางการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงคือการรักษาความเร็วคงที่การเปลี่ยนแปลงแรงบิด (โหลด) จะถูกสะท้อนในปริมาณเชื้อเพลิง แรงบิดที่มากขึ้นหมายถึงเชื้อเพลิงที่มากขึ้นใช้พลังงานที่ใช้งานมากขึ้นด้วยความเร็วเท่ากัน

การทดลองขนาดเล็กคือการหมุนเพลามอเตอร์ AC แม่เหล็กถาวรด้วยนิ้วเมื่อมันถูกตัดการเชื่อมต่อ จากนั้นเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและเปรียบเทียบ

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นแรงบิดที่จำเป็นสำหรับการทำปฏิกิริยาแบบ 3 เฟสที่สมดุลนั้นมีค่าคงที่และเป็นศูนย์ สิ่งนี้ซ่อนความจริงที่ว่าครึ่งหนึ่งของแต่ละรอบโหลดที่ทำปฏิกิริยาแต่ละครั้งจะผลักดันพลังงานกลับเข้าสู่เฟส / เฟสที่ / กำลังรับพลังงาน

หากโหลดปฏิกิริยาไม่สมดุลพลังงานจะถูกป้อนเข้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คุณไม่สามารถกู้คืนพลังงานเคมีและพลังงานบางส่วนที่ป้อนกลับไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหายไป แต่พลังงานบางส่วนถูกส่งกลับไปเป็นพลังงานจลน์หมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งทำให้เครื่องกำเนิดหมุนได้ช้าลงเร็วขึ้นช้าลงเป็นต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กไม่มีพลังงานจลน์หมุนมากดังนั้นพลังงานนี้ส่วนใหญ่จะหายไปและมันก็แค่เน้นระบบ

ที่ซ่อนอยู่ก็คือความจริงที่ว่าถ้าเครื่องกำเนิดหมุนเร็วกว่าพลังงานจะเข้าสู่โหลดแบบคาปาซิทีฟและพลังงานออกมาจากโหลดอุปนัย

สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีพลังงานสะสมไว้อย่างมีนัยสำคัญการกลับมาของพลังงานรีแอกทีฟจากเครือข่ายอุปนัยสามารถทำให้ความถี่ในการส่งเพิ่มขึ้นและทำให้ระบบทั้งหมดไม่เสถียร (ความถี่สูงกว่ามากขึ้น เครื่องกำเนิดหมุนออกจากการควบคุมและการทำลายตนเอง) ด้วยเหตุนี้กริดพลังงานได้รับการออกแบบให้ทำงานกับโหลด capacitive เล็กน้อยแม้จะเพิ่มกระแสสูงสุดและลดประสิทธิภาพของกริด

ย้อนกลับไปที่คำถามดั้งเดิมของคุณเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนขึ้นมันจะเทพลังงานลงในโหลดปฏิกิริยาที่แนบมาทั้งหมดแม้กระทั่งเครื่องชั่งที่สมดุลเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้น อาจจะเล็กน้อย แต่คุณกลับไม่สามารถดึงพลังงานนั้นกลับมาได้ เมื่อคุณแยกตัวกำเนิดคุณจะไม่ได้รับพลังงานเคมีกลับมาอีก

ฉันคิดว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างพลังงานไฟฟ้าซึ่งอยู่ใน KVA ของพลังงาน KVA ที่สร้างขึ้นนี้ส่วนแรก kvar จะถูกใช้โดยโหลดอุปนัยเพื่อให้อุปกรณ์มีประจุแม่เหล็กและส่วนที่สองจะนำไปใช้ในการผลิตแรงบิดซึ่งจะขึ้นอยู่กับโหลด ที่โหลดที่สูงกว่า kvar จะเล็กน้อยเมื่อเทียบกับ kw แต่เครื่องกำเนิดยังคงต้องผลิตมัน หากขดลวดเหนี่ยวนำบริสุทธิ์เชื่อมต่อกับโหลดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสร้างองค์ประกอบ kvar ในรูปปอนด์และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจะมากกว่าภาระ