Συσκευές προστασίας χαμηλής τάσης

Εξετάστε διαφορετικά συστήματα για την προστασία της βιομηχανικής παραγωγής από πτώσεις τάσης (βολάν, στατικό αδιάλειπτο τροφοδοτικό (UPS), αντισταθμιστής παραμόρφωσης δυναμικής τάσης, αντισταθμιστής στατικής τάσης (STATCOM), παράλληλη σύνδεση LED, μετατροπέας ενίσχυσης, ενεργό φίλτρο και σειριακός ενισχυτής χωρίς μετασχηματιστές.

Η μείωση της τάσης είναι ένα από τα πιο ακριβά φαινόμενα στον κλάδο. Ο ευκολότερος τρόπος για την προστασία των ευαίσθητων διεργασιών από οποιαδήποτε ζημιά είναι η εγκατάσταση του UPS... Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους αγοράς και συντήρησής τους, τα UPS εγκαθίστανται μόνο σε μεγάλα δομικά αντικείμενα, σε σημεία όπου η ζημιά που προκαλείται από προβλήματα τροφοδοσίας μπορεί να προκαλούν σημαντικές ζημιές, για παράδειγμα σε νοσοκομεία, στην παραγωγή ηλεκτρονικών υπολογιστών, σε χρηματοπιστωτικά ιδρύματα.

Όταν αποφασίζετε να εγκαταστήσετε προστατευτικό εξοπλισμό, θα πρέπει να πραγματοποιηθεί μελέτη σκοπιμότητας για να δείξει τη σκοπιμότητα εγκατάστασης ενός UPS για μια συγκεκριμένη παραγωγική διαδικασία.

Το πρόβλημα της προστασίας των ηλεκτροκινητήρων με διαφορετικές ταχύτητες στη βιομηχανική παραγωγή από πτώσεις τάσης έχει πλέον λυθεί. Λόγω της μεγάλης ποικιλίας εμπορικών σημάτων τέτοιων συστημάτων, δεν είναι πολύ εύκολο να βρεθεί η βέλτιστη τεχνική και οικονομική λύση σε αυτό το πρόβλημα.

Τύποι διορθωτικού εξοπλισμού

Ένας σφόνδυλος γεννήτριας κινητήρα (D-G) μπορεί να προστατεύσει κρίσιμες διαταραχές παραγωγής από όλες τις πτώσεις τάσης στο σύστημα ισχύος C. Όταν εμφανίζεται πτώση τάσης, η πτώση τάσης στο φορτίο επιβραδύνεται από τον σφόνδυλο. Τα διάφορα σχήματα για τη σύνδεση του σφονδύλου με τη γεννήτρια κινητήρα είναι παρόμοια με αυτά που φαίνονται στο 1.

Ρύζι. 1. Σχέδιο χρήσης σφονδύλου για αντιστάθμιση πτώσεων τάσης

Τα κύρια εξαρτήματα ενός ανεξάρτητου στατικού UPS φαίνονται στην εικ. 2, του οποίου οι μπαταρίες (πυκνωτές) αποθηκεύουν ενέργεια μόνο για προστασία από πτώσεις τάσης για μικρό χρονικό διάστημα. Εάν συμβεί πτώση τάσης, το φορτίο τροφοδοτείται από την μπαταρία μέσω ενός μετατροπέα DC-σε-AC.

Ρύζι. 2. Σχέδιο χρήσης UPS για αντιστάθμιση πτώσεων τάσης

Ο αντισταθμιστής της δυναμικής παραμόρφωσης τάσης κατά την πτώση τάσης παραμένει συνδεδεμένος στο ηλεκτρικό δίκτυο 1 μέσω του μετασχηματιστή 2 και καθορίζει το τμήμα της τάσης που λείπει (Εικ. 3). Προσθέτει αυτό το τμήμα της τάσης που λείπει μέσω των πρωτευόντων 4 και δευτερευόντων 3 περιελίξεων του αυτομετασχηματιστή που συνδέεται σε σειρά με το φορτίο 7. Ανάλογα με τον σκοπό, η ενέργεια για την παροχή του φορτίου 7 μέσω του μετατροπέα τάσης 5 κατά τη διάρκεια της πτώσης τάσης μπορεί να είναι λαμβάνονται από το δίκτυο ή από πρόσθετη πηγή ενέργειας (κυρίως από πυκνωτές c).

Εξετάστε δύο τροποποιήσεις από διαφορετικούς κατασκευαστές. Το πρώτο (στο εξής θα αναφέρεται ως DKIN-1) δεν περιέχει πηγές ρεύματος και είναι μόνιμα συνδεδεμένο. Αυτή η επιλογή είναι οικονομικά αποδοτική για την αύξηση της τάσης έως και 50%. Υπάρχει τροποποίηση της συσκευής DKIN με δυνατότητα αύξησης της τάσης κατά 30%. Πιστεύεται ότι ξεκινώντας με αυτήν την τροποποίηση της συσκευής DKIN (30%), συνιστάται η χρήση τους στην παραγωγή.

Ρύζι. 3. Σχέδιο για τη χρήση του DKIN για την αντιστάθμιση των πτώσεων τάσης

Η δεύτερη τροποποίηση (DKIN-2) περιέχει μια πηγή ισχύος σχεδιασμένη για βαρύ φορτίο Η συσκευή των δύο μεγαβάτ μπορεί να αυξήσει την τάση φορτίου ενός φορτίου 4 MW κατά 50% ή ενός φορτίου 8 MW κατά 23%. Σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες συσκευές, η πηγή τροφοδοσίας μπορεί να αντέξει παρατεταμένες πτώσεις.

Στατικός αντισταθμιστής (STATCOM) Μια συσκευή αντιστάθμισης πτώσης τάσης συνδέεται παράλληλα με το φορτίο (Εικ. 4). Μια συσκευή STATCOM μπορεί να μειώσει τις πτώσεις τάσης αλλάζοντας το άεργο φορτίο στη διασταύρωση.

Η ικανότητα μείωσης των βυθίσεων μπορεί να βελτιωθεί με την προσθήκη μιας πρόσθετης πηγής ενέργειας, όπως μια υπεραγώγιμη μαγνητική πηγή ενέργειας. Αν και οι αντισταθμιστές STATCOM (Εικ. 4) είναι ικανοί να απορροφούν και να επιστρέφουν άεργο ισχύ VΣτατιστικά, η χρήση τους συνήθως περιορίζεται σε στατική αντιστάθμιση για οικονομικούς λόγους.

Στη λειτουργία βήμα προς τα κάτω, το σύστημα STATCOM μεταβαίνει σε λειτουργία πηγής DC. Η τάση στους ακροδέκτες του πυκνωτή μπορεί να διατηρηθεί σταθερή.

Ρύζι. 4. Στατικός αρμός διαστολής

Ένας παράλληλα συνδεδεμένος σύγχρονος κινητήρας (SM) είναι κάπως παρόμοιος με έναν STATCOM, αλλά δεν περιέχει ηλεκτρονικά ισχύος (Εικ. 5). Η ικανότητα του σύγχρονου κινητήρα να παρέχει μεγάλο άεργο φορτίο επιτρέπει σε ένα τέτοιο σύστημα να αντισταθμίζει πτώσεις τάσης έως και 60% σε βάθος εντός 6 δευτερολέπτων. Ταυτόχρονα, ένας μικρός σφόνδυλος προστατεύει το φορτίο από πλήρη διακοπή ρεύματος για 100ms.

Ρύζι. 5. Η λυχνία LED και ο σφόνδυλος συνδέονται παράλληλα: 1 — σύστημα ισχύος. 2 — μετασχηματιστής. 3 — διακόπτης

Μετατροπέας αναβάθμισης Αυτός είναι ένας μετατροπέας DC/DC που αυξάνει την τάση διαύλου DC (για παράδειγμα, κινητήρας μεταβλητής συχνότητας) στο ονομαστικό επίπεδο (Εικ. 6).

Η μεγαλύτερη πτώση τάσης που μπορεί να αντισταθμιστεί εξαρτάται από το ονομαστικό ρεύμα του μετατροπέα ενίσχυσης. Ο μετατροπέας ενίσχυσης ξεκινά να λειτουργεί μόλις ανιχνευτεί πτώση τάσης στους διαύλους DC της συσκευής. Μαζί με τη δυνατότητα αντιστάθμισης συμμετρικών πτώσεων τάσης έως και 50%, ο μετατροπέας ενίσχυσης έχει τη δυνατότητα να αντισταθμίζει βαθιές ασύμμετρες πτώσεις, όπως πλήρη αστοχία μιας από τις φάσεις. Ο μετατροπέας ενίσχυσης μπορεί να συμπληρωθεί με μπαταρίες για προστασία από πλήρη διακοπή ρεύματος.

Ένα ενεργό φίλτρο (εικ. 7) είναι ένας μετατροπέας που λειτουργεί σαν ανορθωτής, χρησιμοποιώντας θυρίστορ IGBT αντί για διόδους.

Ένα ενεργό φίλτρο μπορεί να διατηρήσει την τάση συνεχώς μέσω της πτώσης τάσης. Η τιμή ρεύματος του ενεργού φίλτρου καθορίζει τη μέγιστη τιμή διόρθωσης πτώσης τάσης.

Ρύζι. 7. Ενεργό φίλτρο

Σε περίπτωση πτώσης τάσης, ανοίγει ένα κύκλωμα αντιστάθμισης τάσης χωρίς μετασχηματιστή (Εικ. 8) και το φορτίο τροφοδοτείται μέσω του μετατροπέα.Το τροφοδοτικό του διαύλου DC του μετατροπέα υποστηρίζεται από δύο πυκνωτές φορτισμένους σε σειρά.

Ρύζι. 8. Αντιστάθμιση πτώσης τάσης σειράς χωρίς μετασχηματιστές

Για υπολειπόμενη τάση 50%, μπορεί να παρέχεται το ονομαστικό επίπεδο τάσης. Σε αυτήν τη συσκευή, πρόσθετες παροχές (πυκνωτές) μπορούν να μετριάσουν την πλήρη διακοπή για περιορισμένο χρονικό διάστημα. Η συσκευή παρέχει τη δυνατότητα επαναφοράς της τάσης ακόμη και με ασύμμετρες πτώσεις τάσης.