無効電力により、ディーゼルUPSで追加の燃料が使用されますか？

それは少し理論的なものであり、ほとんど実用的ではありませんが、私はその背後にある物理学を理解したいだけです。私は物事をかなり簡略化していることを認識しています。

電力では、実電力、無効電力、皮相電力を区別します。もちろん、無効電力部分を小さくしたいのですが、実際の負荷では、これはまれです。

先日、私の同僚と私は、データセンターの1つでマルチMWのロータリーディーゼルUPS（デモの読み込みにはしばらく時間がかかります）について話し合っていましたが、次の質問が頭に浮かびました。 ：

$\text{cos(}\varphi\text{)}$$Q > 0$

すべてが完璧であれば、無効電力は発電機シャフトに余分な負荷をかけません。ただし、実際の発電機には実際の損失があり、その一部は電流の2乗に比例します。無効負荷は、同じ有効電力の純粋な抵抗負荷の場合よりも多くの電流をワイヤに発生させます。追加の電流により、追加の有効電力が失われます。

したがって、答えは、エンジンの負荷がいくらか高くなるため、もう少し多くの燃料を使用することです。これは、システムの非効率性と損失が増えるためであり、無効電力そのものではないため、発電機の回転が難しくなります。

追加：

私は前にこれについて述べるべきでしたが、どういうわけか、当時それは私の心をすり抜けました。

完全な発電機の無効負荷は、サイクル全体で平均されるより多くのシャフト出力を必要としませんが、トルクに「バンプ」を追加します。3相AC発電機の属性の1つは、トルクが抵抗性負荷のサイクルにわたって一定であることです。ただし、リアクティブ負荷を使用すると、サイクルの一部でより多くの電力が必要になり、他の部分では少なくなります。平均パワーは同じですが、平均トルクに対して前後に押し続けると、望ましくない機械的応力と振動が発生する可能性があります。

これは、2つの磁石を互いに移動させるようなものと考えることができます。それらが反発するように向けられているとしましょう。遠くでは力はほとんどありません。それらを互いに近づけるには力を加える必要があります。つまり、システムにエネルギーを投入します。磁石は離れるにつれて動きの方向に押し、それによって以前に入れたエネルギーを取り戻します。消費された正味エネルギーは0ですが、エネルギーのやり取りは確かにありました。実際のシステムでエネルギーが移動したり変換されたりすると、常にある程度の損失が生じます。

繰り返しになりますが、無効電力自体は問題の原因にはなりませんが、完全な効率でエネルギーを移動および変換できないため、実際の電力は失われます。この実際の電力損失は、より多くの実際の電力入力で補う必要があります。さらに、余分な機械的力により、発電機とそれを駆動するエンジンの寿命が短くなる可能性があります。

Olin Lathropがあなたの最初の質問に答えたように。

機械の世界には無効電力がありますか？

機械システムには無効電力が存在します。しかし、これを単純な調和運動にせずに説明する簡単な方法はありません。

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

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

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

$\alpha$

$F \cos(\alpha)$

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

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

しかし、これを見る人は、私が力 'F'を適用していて、 'v'の速度で動いていると思うので、パワーはFvであるはずですが、フレーズの違いのためにそうなりません。これはあなたのワットメーターにも起こります。電流と電圧のフレーズの違いはカウントされないため、上記の機械的な例と同様に、力の方向とモーションの方向はカウントされません。

電力の純粋な無効成分は余分な燃料を消費しません。

無効成分のエネルギーフローは、平均ゼロを維持しながら方向を変え続けます。エネルギーの流れが逆方向に向けられると、ジェネレーターはモーターのように動作しますが、ほとんどジェネレーターのままであるので、ジェネレーターシャフトに適用されるトルクは減少します（数ミリ秒ごとに数ミリ秒）。

機械の燃焼部分には、アクティブなコンポーネントのみに等しい平均負荷がかかります。燃料供給経路の機能が一定速度を維持することである場合、トルク（負荷）の変動は燃料量に反映されます。トルクが大きいほど、同じ速度で、燃料が多くなり、有効電力がより多く消費されます。

小規模な実験では、永久磁石ACモーターシャフトを切り離したときに指で回転させます。次に、コンデンサを接続して比較します。

上記のように、平衡3相無効負荷に必要なトルクは一定でゼロです。これにより、各サイクルの半分で、各無効負荷がエネルギーを受け入れているフェーズに電力を押し戻しているという事実が見えなくなります。

無効負荷がバランスしていない場合、エネルギーは発電機にフィードバックされます。化学エネルギーを回復することはできず、発電機にフィードバックされたエネルギーの一部は失われますが、一部のエネルギーは発電機の回転運動エネルギーにフィードバックされます。これにより、発電機はより速く、遅く、速く、ゆっくりと回転します。小型の発電機には回転運動エネルギーがあまりないため、このエネルギーのほとんどが失われ、システムにストレスがかかります。

また、発電機がより速く回転する場合、より多くのエネルギーが容量性負荷に入り、エネルギーが誘導性負荷から出るという事実も隠されています。

非常に大規模な発電機セットの場合、蓄積されたエネルギーが大きいと、誘導ネットワークからの無効電力の戻りにより伝送周波数が増加し、最終的にシステム全体が不安定になります（高周波、無効電力、高周波数、無効電力）。 、ジェネレーターが制御不能になり、自己破壊します）。このため、電力グリッドはわずかな容量性負荷で動作するように設計されています。これにより、ピーク電流が増加し、グリッド効率が低下します。

元の質問に戻ると、発電機セットが回転すると、電圧が上がると、接続されているすべての無効負荷（平衡負荷であっても）にエネルギーが注がれます。小さいかもしれませんが、あなたは本当にそのエネルギーを取り戻すことはできません。ジェネレーターを取り外すと、化学エネルギーを再び取り戻すことはできません。

発電機はKVAである電気エネルギーを生成すると思いました。この生成されたKVAエネルギーのうち、最初の部分kvarは誘導負荷によって利用され、機器を磁気的に充電します。2番目の部分kwは、負荷に依存するトルクを生成するために利用されます。より高い負荷では、kvarはkwと比較して無視できます。しかし、それでもジェネレータはそれを生成する必要があります。純粋な誘導コイルが負荷に接続されている場合、発電機はポンド単位のkvarコンポーネントのみを生成し、燃料消費量は無負荷以上になります