柴发技术|柴油发电机组常遇的容性负载问题

数据中心应用中经常遇到的容性负载的问题。
首先，我们要限定一下讨论的范围，以免论述太不严谨。这里讨论的发电机，是指无刷的、三相交流同步发电机，以下仅简称为“发电机”。这种发电机至少包含下面三个主要部分，下面的论述中会提及：

主发电机，分为主定子和主转子；主转子提供磁场，主定子发电向负载供应；

励磁机，分励磁机定子和转子；励磁机定子提供磁场，转子发电，经旋转整流子整流之后，向主转子供电；

自动电压调节器 (AVR)，检测主发电机输出电压，控制励磁机定子线圈的电流，以达到稳定主定子输出电压的目的。

AVR的稳压工作描述

AVR的操作目标是稳定的发电机输出电压，通俗的称呼也叫“稳压器”。
它的操作是：当发电机输出电压低于设定值时，增大励磁机定子电流，也就是相当于增大主转子的励磁电流，让主发电机电压上升至设定值；反之，则减小励磁电流，让电压下降；如果发电机输出电压等于设定值时，AVR 保持现有输出，不作调整。

再说负载

按电流与电压的相位关系分类，交流电的负载可分为三类：

阻性负载，电流与施于其上的电压同相位；

感性负载，电流的相位滞后于电压；

容性负载，电流的相位超前于电压。

对三种负载特性的比较，有助于我们更好地理解容性负载。
对于阻性负载，负载量越大，则 (为了稳定发电机的输出电压) 主转子需要的励磁电流越大。
在后面的讨论中，我们把阻性负载所需要的励磁电流作为一个参考的标准，也就是说，比它大的我们称这更大；比它小的我们称为更小。
当发电机的负载为感性时，主转子会需要更大的励磁电流，发电机才能维持稳定的输出电压。

容性负载

当发电机遇上容性负载时，主转子需要的励磁电流更小，也就是说，必须减少励磁电流，才能稳定发电机的输出电压。

为什么会出现这样的情况呢？

我们应该还记得，容性负载上的电流是超前于电压的，这些 (流经主定子的) 超前的电流会在主转子上产生感应电流，刚好与励磁电流是正向叠加，使主转子磁场增强。所以从励磁机来的电流必须减少，才能让发电机输出电压保持稳定。

容性负载越大，励磁机的输出必须越小；当容性负载增大到一定程度时，励磁机的输出必须减到零。励磁机的输出为零，就是发电机的极限；此时，发电机输出电压将不能自我稳定，这种电源就不合格了。这种限制又称为“欠励限制”。

发电机只能接受有限的负载容性；(当然，对于一台指定的发电机来讲，对阻性或感性负载一样也有大小的限制)如果一个项目为容性负载所困扰，可以选择使用每千瓦功率的容性更小的 IT 电源，也可以使用电感进行补偿，切勿让发电机组工作在“欠励限制”附近区域。