کنترل صحیح بار از آسیب به مجموعه ژنراتور با قاب باز جلوگیری می‌کند.

تنش حرارتی و تخریب سیم‌پیچ ناشی از بار زیاد مداوم

هنگامی که ژنراتورها برای مدت‌های طولانی در شرایط بار اضافی کار می‌کنند، گرمای بسیار زیادی تولید می‌کنند که این امر باعث تسریع فرآیند تخریب عایق‌بندی سیم‌پیچ‌های آنها می‌شود. حتی اجرای ژنراتور در حدود ۱۰ درصد بالاتر از ظرفیت طراحی‌شده، به مدت چندین ماه، می‌تواند عمر عایق‌ها را تقریباً نصف کند، زیرا آسیب‌های حرارتی زیادی درون سیم‌پیچ‌ها ایجاد می‌شود. گرما باعث می‌شود وارنیش‌های روی سیم‌پیچ‌ها با گذشت زمان شکننده شوند، ترک‌هایی ایجاد شود و در نهایت مشکلاتی بین دورهای سیم‌پیچ به وجود آید. هادی‌های مسی نیز زمانی که تحت چرخه‌های مداوم گرمایش و سرد شدن قرار می‌گیرند، دچار آسیب می‌شوند. این تنش‌های حرارتی مکرر به تدریج باعث تضعیف آنها می‌شوند و در نتیجه سیستم کلی کارایی کمتری پیدا می‌کند و در شرایط اوج تقاضای برق، بسیار مستعد خرابی می‌شود. به همین دلیل مدیریت مناسب بار تنها یک اقدام مهم نیست، بلکه برای حفظ پایداری حرارتی و به حداکثر رساندن عمر مفید هر سیستم ژنراتوری ضروری است.

ناپایداری ولتاژ و تأخیر AVR در شرایط تغییرات سریع بار

هنگامی که بارها به سرعت تغییر می‌کنند، مشکلاتی در سرعت واکنش تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار (AVR) آشکار می‌شود که منجر به نوسانات ولتاژ خارج از محدوده معمول ±5٪ می‌شود. افزایش ناگهانی کیلووات باعث کاهش سرعت تطبیق سیستم می‌شود و منجر به افت ولتاژ می‌گردد که گاهی اوقات به زیر 90٪ مقدار مورد انتظار سقوط می‌کند. این تنها اعداد و ارقام روی صفحه نیست. هنگام رخ دادن این اتفاقات، پیامدهای واقعی در دنیای واقعی رخ می‌دهد. قطعات الکترونیکی حساس آسیب می‌بینند و موتورها ممکن است کاملاً متوقف شوند. از سوی دیگر، زمانی که کاهش ناگهانی در تقاضای بار رخ می‌دهد، به جای آن شاهد پرش‌های ولتاژ خواهیم بود. این پرش‌های ولتاژ استرس اضافی بر تمام تجهیزات متصل به سیستم وارد می‌کنند و ممکن است در نهایت به مرور زمان مواد عایقی را از بین ببرند. نتیجه نهایی برای هر کسی که روزانه با سیستم‌های برق سروکار دارد ساده است: اگر این تغییرات بار را به درستی مدیریت نکنیم، هم خود ژنراتورها و هم دستگاه‌هایی که از آنها توان می‌گیرند، در نهایت با مشکلات قابلیت اطمینان مواجه خواهند شد.

پایش بار لحظه‌ای و کاهش هوشمند برای مجموعه‌های ژنراتور فریم باز

ادغام سنسورهای هوشمند و PLCها برای مدیریت تطبیقی بار

سنسورهای حرارتی و ارتعاشی که از طریق فناوری اینترنت اشیا (IoT) به هم متصل شده‌اند، حدود هر 500 میلی‌ثانیه یکبار وضعیت ژنراتورهای فریم باز را زیر نظر دارند و اطلاعات زنده را مستقیماً به PLCهایی که همه آن‌ها را می‌شناسیم و دوست داریم، ارسال می‌کنند. بعد از این اتفاق چه می‌افتد؟ این سیستم‌های هوشمند عرضه سوخت و خنک‌کنندگی را بر اساس نیاز واقعی بار تنظیم می‌کنند که این امر تأخیر آزاردهنده استارت را در مقایسه با روش‌های دستی قدیمی حدود 40 درصد کاهش می‌دهد. وقتی صحبت از حفظ روند منظم کار می‌شود، کنترل‌های تطبیقی هم عملکرد شگفت‌انگیزی دارند. آن‌ها حتی در دوره‌های پردردسر انتقال، سطح ولتاژ را بالای 90 درصد حفظ می‌کنند، هارمونیک‌های مضر را کاهش داده و از آسیب دیدن سیم‌پیچ‌ها جلوگیری می‌کنند. تمام این رفتارهای پاسخگو باعث می‌شوند ژنراتورها بدون هیچ مشکلی بتوانند به نیازهای متغیر پاسخ دهند.

پروتکل‌های قطع بار اولویت‌دار: اولین اولویت، حفاظت از بارهای حیاتی

هنگامی که تقاضای سیستم به حداکثر ظرفیت نزدیک می‌شود، مدارهای قطع بار خودکار فعال شده و بارهای غیرضروری را در عرض تنها دو ثانیه از شبکه خارج می‌کنند. تجهیزات مهمی مانند چراغ‌های اضطراری و دستگاه‌های پزشکی به شبکه متصل می‌مانند، چرا که این موارد در بالاترین سطح لیست‌های اولویت‌بندی شده ما قرار دارند. هدف اصلی این سیستم، جلوگیری از خرابی کامل سیستم در شرایط بارگذاری بیش از حد است و همچنین این روش هزینه‌های سوخت را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد—بین ۱۵ تا حدود ۲۲ درصد—به ویژه زمانی که قطعی برق به چندین روز ادامه می‌یابد. با بررسی کاربردهای واقعی این سیستم در کارخانه‌ها و تأسیسات، مدیریت هوشمند بار باعث کاهش قابل توجه در زمان توقف ژنراتورها می‌شود—حدود ۵۷ درصد بر اساس آزمایش‌های میدانی. این امر عمدتاً به دلیل جلوگیری از واکنش‌های زنجیره‌ای خطرناک رخ می‌دهد؛ یعنی اینکه گرمای یک قطعه باعث خرابی متوالی سایر بخش‌های سیستم نشود.

تطبیق تقاضای واقعی کیلووات با ظرفیت نامی مجموعه ژنراتور فریم باز

عوامل کاهش ظرفیت: اثرات ارتفاع، دما و اعوجاج هارمونیکی

مجموعه‌های ژنراتور فریم باز باید در شرایطی فراتر از شرایط استاندارد، دچار کاهش ظرفیت شوند. در ارتفاعات بالاتر از ۱۰۰۰ متر، هوا رقیق‌تر شده و بازده موتور را کاهش می‌دهد که منجر به از دست دادن تا ۳٪ قدرت در هر افزایش ۳۰۰ متری می‌شود، مطابق دستورالعمل ISO 8528. دمای محیط بالاتر از ۴۰°C نیازمند کاهش ظرفیت به میزان ۱ تا ۲٪ در هر افزایش ۵٫۵°C است تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

هنگامی که بارهای غیرخطی مانند درایوهای فرکانس متغیر وجود دارند، معمولاً باعث ایجاد مشکلات اعوجاج هارمونیکی می‌شوند. جریان‌هایی که بیش از ۱۰٪ اعوجاج هارمونیکی کلی (THD) داشته باشند، در واقع حرارت اضافی در داخل سیم‌پیچ‌ها تولید می‌کنند. این بدین معناست که مهندسان اغلب نیاز دارند تا ظرفیت سیستم را بین ۵ تا ۱۵ درصد کاهش دهند تا از آسیب دیدن عایق جلوگیری شود. اگر این موارد نادیده گرفته شوند چه اتفاقی می‌افتد؟ خب، مطالعات نشان می‌دهند که نرخ خرابی در سیستم‌هایی که به درستی تنظیم نشده‌اند، حدود ۲۷ درصد افزایش می‌یابد. برای هر کسی که واقعاً به مدیریت توان اهمیت می‌دهد، محاسبات صحیح kW باید الزاماً شامل الزامات کاهش ظرفیت خاص محل نصب باشد. در غیر این صورت، انتظار عملکرد بدون مشکل در طول سال‌ها از تجهیزاتی که تحت این نوع تنش‌ها قرار دارند، بیش از حد انتظار است.