Urządzenia zabezpieczające przed niskim napięciem

Rozważ różne systemy ochrony produkcji przemysłowej przed spadkami napięcia (koło zamachowe, statyczny zasilacz bezprzerwowy (UPS), dynamiczny kompensator zniekształceń napięcia, kompensator statyczny (STATCOM), dioda LED połączona równolegle, przetwornica podwyższająca napięcie, filtr aktywny i wzmacniacz szeregowy bez transformatorów).

Redukcja napięcia to jedno z najdroższych zjawisk w branży. Najprostszym sposobem zabezpieczenia wrażliwych procesów przed uszkodzeniem jest instalacja UPS-ów... Jednak ze względu na wysokie koszty ich zakupu i eksploatacji, UPSy instaluje się tylko w dużych obiektach konstrukcyjnych, w miejscach, gdzie uszkodzenia spowodowane problemami z zasilaniem mogą spowodować znaczne szkody, na przykład w szpitalach, przy produkcji komputerów, w instytucjach finansowych.

Decydując się na instalację urządzeń ochronnych, należy wykonać studium wykonalności, aby pokazać wykonalność instalacji UPS dla określonego procesu produkcyjnego.

Problem ochrony silników elektrycznych o różnych prędkościach w produkcji przemysłowej przed spadkami napięcia został już rozwiązany. Ze względu na dużą różnorodność marek takich systemów nie jest łatwo znaleźć optymalne rozwiązanie techniczne i ekonomiczne tego problemu.

Rodzaje sprzętu korekcyjnego

Koło zamachowe zespołu silnik-generator (D-G) może chronić krytyczne zakłócenia produkcji przed wszystkimi spadkami napięcia w systemie elektroenergetycznym C. Gdy występuje spadek napięcia, spadek napięcia na obciążeniu jest spowalniany przez koło zamachowe. Różne schematy łączenia koła zamachowego z generatorem silnikowym są podobne do tych pokazanych na rysunku 1.

Ryż. 1. Schemat wykorzystania koła zamachowego do kompensacji spadków napięcia

Główne elementy niezależnego statycznego UPS pokazano na ryc. 2, których akumulatory (kondensatory) przechowują energię jedynie w celu ochrony przed spadkami napięcia przez krótki czas. W przypadku spadku napięcia obciążenie jest zasilane z akumulatora przez przetwornicę DC-AC.

Ryż. 2. Schemat wykorzystania UPS do kompensacji spadków napięcia

Kompensator dynamicznych odkształceń napięcia podczas spadku napięcia pozostaje podłączony do sieci elektrycznej 1 przez transformator 2 i określa brakującą część napięcia (ryc. 3). Dodaje tę brakującą część napięcia przez uzwojenia pierwotne 4 i wtórne 3 autotransformatora połączone szeregowo z obciążeniem 7. W zależności od przeznaczenia energia do zasilania obciążenia 7 przez przetwornicę napięcia 5 podczas spadku napięcia może być pobierane z sieci lub z dodatkowego źródła zasilania (głównie z kondensatorów c).

Rozważ dwie modyfikacje różnych producentów. Pierwsza (zwana dalej DKIN-1) nie zawiera źródeł zasilania i jest podłączona na stałe. Ta opcja jest opłacalna, aby zwiększyć napięcie do 50%. Istnieje modyfikacja urządzenia DKIN z możliwością zwiększenia napięcia o 30%. Uważa się, że począwszy od tej modyfikacji urządzenia DKIN (30%) wskazane jest ich wykorzystanie w produkcji.

Ryż. 3. Schemat wykorzystania DKIN do kompensacji spadków napięcia

Druga modyfikacja (DKIN-2) zawiera źródło zasilania przeznaczone do dużych obciążeń.Dwumegawatowe urządzenie może zwiększyć napięcie obciążenia obciążenia 4 MW o 50% lub obciążenia 8 MW o 23%. W przeciwieństwie do większości innych urządzeń, źródło zasilania jest w stanie wytrzymać długotrwałe upadki.

Kompensator statyczny (STATCOM) Urządzenie do kompensacji spadku napięcia jest podłączone równolegle do obciążenia (rys. 4). Urządzenie STATCOM może redukować spadki napięcia poprzez zmianę obciążenia biernego na złączu.

Zdolność do zmniejszania spadków można poprawić, dodając dodatkowe źródło zasilania, takie jak nadprzewodzące magnetyczne źródło zasilania. Chociaż kompensatory STATCOM (rys. 4) są w stanie absorbować i oddawać moc bierną VStatystycznie, ich zastosowanie jest zwykle ograniczone do kompensacji statycznej ze względów ekonomicznych.

W trybie obniżania napięcia system STATCOM przełącza się w tryb źródła prądu stałego. Napięcie na zaciskach kondensatora może być utrzymywane na stałym poziomie.

Ryż. 4. Dylatacja statyczna

Równoległy silnik synchroniczny (SM) jest nieco podobny do STATCOM, ale nie zawiera energoelektroniki (rys. 5). Zdolność silnika synchronicznego do dostarczania dużego obciążenia biernego pozwala takiemu układowi kompensować spadki napięcia do 60% głębokości w ciągu 6 s. Jednocześnie małe koło zamachowe chroni obciążenie przed całkowitym zanikiem zasilania przez 100 ms.

Ryż. 5. Dioda LED i koło zamachowe połączone równolegle: 1 — układ zasilania; 2 — transformator; 3 — przełącznik

Przetwornica podwyższająca napięcie Jest to przetwornica DC / DC, która zwiększa napięcie szyny DC (na przykład silnik o zmiennej częstotliwości) do poziomu nominalnego (ryc. 6).

Największy możliwy do skompensowania spadek napięcia zależy od prądu znamionowego przetwornicy podwyższającej napięcie. Przetwornica podwyższająca napięcie zaczyna działać, gdy tylko zostanie wykryty spadek napięcia na szynach DC urządzenia. Oprócz możliwości kompensacji symetrycznych spadków napięcia do 50%, przetwornica podwyższająca napięcie ma możliwość kompensacji głębokich asymetrycznych spadków, takich jak całkowita awaria jednej z faz. Przetwornicę podwyższającą napięcie można uzupełnić akumulatorami w celu zabezpieczenia przed całkowitym zanikiem zasilania.

Filtr aktywny (rys. 7) to przekształtnik działający jak prostownik, wykorzystujący tyrystory IGBT zamiast diod.

Aktywny filtr może utrzymywać napięcie w sposób ciągły przez spadek napięcia. Prąd znamionowy filtra aktywnego określa maksymalną wartość korekcji spadku napięcia.

Ryż. 7. Aktywny filtr

W przypadku spadku napięcia beztransformatorowy obwód kompensacji napięcia (rys. 8) otwiera się i obciążenie jest podawane przez falownik.Zasilanie szyny DC falownika jest obsługiwane przez dwa kondensatory ładowane szeregowo.

Ryż. 8. Szeregowa kompensacja spadku napięcia bez transformatorów

Dla napięcia szczątkowego 50% można zapewnić poziom napięcia znamionowego. W tym urządzeniu dodatkowe zasilanie (kondensatory) może złagodzić całkowitą przerwę w działaniu przez ograniczony czas. Urządzenie zapewnia możliwość przywracania napięcia nawet przy asymetrycznych spadkach napięcia.