Los grupos electrógenos diésel (generadores diésel) adoptados actualmente por los principales centros de datos generalmente están equipados con un sistema de excitación sin escobillas de generador de imán permanente (PMG) más excitador, es decir, que incluye tanto PMG como excitador de CA. Esta estructura se denomina excitación sin escobillas de dos-etapas o sistema de excitación PMG y es una configuración estándar para los motores diésel modernos-de alto rendimiento.
I. Configuración típica: PMG más excitador de CA (excitación sin escobillas de dos-etapas)
El sistema de excitación de los generadores de centros de datos modernos suele estar compuesto por las tres partes siguientes:
1.1. Generador de imanes permanentes (PMG)
o Se instala en el eje principal y gira a la misma velocidad que el rotor principal.
o El rotor es un imán permanente y el estator genera corriente alterna trifásica-.
o No se ve afectado por las fluctuaciones de voltaje en el terminal principal del generador y proporciona un suministro de energía inicial estable y confiable.
2.2. Excitante
o También es un motor rotativo y su devanado del estator es accionado por PMG.
o La armadura del rotor gira junto con el eje, generando corriente alterna de alta-frecuencia.
o La salida se rectifica a corriente continua mediante un rectificador giratorio (puente de diodos).
3.3. Rectificador giratorio + devanado de excitación del rotor del generador principal
o La CC rectificada se suministra directamente al devanado de excitación del rotor del generador principal.
o Sin escobillas, sin anillos colectores, consiguiendo una excitación sin escobillas.
o núcleo de control:
Regulador automático de voltaje (AVR): recibe retroalimentación sobre el voltaje de salida del generador principal y regula
El ángulo de conducción (o señal de control equivalente) del tiristor entre el PMG y el estator del excitador, controlando así con precisión la magnitud de la corriente de excitación.
II. ¿Por qué los centros de datos necesitan utilizar generadores de excitadores y PMG simultáneamente?
¿Si solo se usa PMG para la rectificación directa al rotor principal? La teoría es factible, pero tiene defectos fatales:
o No se puede lograr una excitación fuerte y rápida (excitación forzada) del AVR;
o El voltaje de salida del PMG es fijo, lo que dificulta el ajuste dinámico de la corriente de excitación.
o En caso de cortocircuito o aumento repentino de la carga, no puede proporcionar una corriente de excitación instantánea suficientemente grande (tensión de pico insuficiente).
En la actualidad, las principales marcas como Caterpillar, Cummins, MTU, Volvo Penta, Weichai, Yuchai, etc., tienen los siguientes modelos de motores diésel estándar para centros de datos (como C32, QSK60, 16V4000, etc.)
o Excitador de par de imanes permanentes PMG
o Excitador principal AC + rectificador rotativo
o AVR digitales (como Basler, Woodward, ComAp)