Nízkonapäťové ochranné zariadenia

Zvážte rôzne systémy na ochranu priemyselnej výroby pred poklesmi napätia (zotrvačník, statický neprerušiteľný zdroj napájania (UPS), dynamický kompenzátor skreslenia napätia, statický kompenzátor (STATCOM), paralelne zapojené LED, zosilňovací konvertor, aktívny filter a sériový zosilňovač bez transformátorov).

Zníženie napätia je jedným z najdrahších fenoménov v tomto odvetví. Najjednoduchší spôsob, ako ochrániť citlivé procesy pred akýmkoľvek poškodením, je inštalácia UPS... Z dôvodu vysokých nákladov na ich nákup a údržbu sa však UPS inštalujú len do veľkých stavebných objektov, na miestach, kde môže dôjsť k poškodeniu spôsobenému problémami s napájaním. spôsobiť značné škody napríklad v nemocniciach, pri výrobe počítačov, vo finančných inštitúciách.

Pri rozhodovaní o inštalácii ochranných prostriedkov by sa mala vykonať štúdia uskutočniteľnosti, ktorá by preukázala realizovateľnosť inštalácie UPS pre konkrétny výrobný proces.

Problém ochrany elektromotorov s rôznymi rýchlosťami v priemyselnej výrobe pred poklesmi napätia je teraz vyriešený. Vzhľadom na širokú škálu značiek takýchto systémov nie je veľmi jednoduché nájsť optimálne technické a ekonomické riešenie tohto problému.

Druhy korekčných zariadení

Zotrvačník motorgenerátora (D-G) môže chrániť kritické výrobné poruchy pred všetkými poklesmi napätia v napájacom systéme C. Keď dôjde k poklesu napätia, pokles napätia na záťaži je spomalený zotrvačníkom. Rôzne schémy pripojenia zotrvačníka k motorgenerátoru sú podobné tým, ktoré sú znázornené na obrázku 1.

Ryža. 1. Schéma použitia zotrvačníka na kompenzáciu úbytkov napätia

Hlavné komponenty nezávislého statického UPS sú znázornené na obr. 2, ktorého batérie (kondenzátory) uchovávajú energiu len na krátkodobú ochranu pred poklesom napätia. Ak dôjde k poklesu napätia, záťaž je napájaná z batérie cez menič jednosmerného prúdu na striedavý prúd.

Ryža. 2. Schéma použitia UPS na kompenzáciu poklesu napätia

Kompenzátor dynamického skreslenia napätia pri poklese napätia zostáva pripojený k elektrickej sieti 1 cez transformátor 2 a určuje chýbajúcu časť napätia (obr. 3). Túto chýbajúcu časť napätia pridáva cez primárne 4 a sekundárne 3 vinutie autotransformátora zapojené do série so záťažou 7. V závislosti od účelu môže byť energia na napájanie záťaže 7 cez menič napätia 5 počas poklesu napätia zo siete alebo z prídavného zdroja energie (hlavne z kondenzátorov c).

Zvážte dve úpravy od rôznych výrobcov. Prvý (ďalej len DKIN-1) neobsahuje napájacie zdroje a je trvalo pripojený. Táto možnosť je nákladovo efektívna na zvýšenie napätia až o 50%. Existuje úprava zariadenia DKIN so schopnosťou zvýšiť napätie o 30%. Predpokladá sa, že počnúc touto úpravou zariadenia DKIN (30%) je vhodné ich použiť vo výrobe.

Ryža. 3. Schéma použitia DKIN na kompenzáciu poklesu napätia

Druhá modifikácia (DKIN-2) obsahuje napájací zdroj určený pre veľkú záťaž.Dvojmegawattové zariadenie dokáže zvýšiť záťažové napätie záťaže 4 MW o 50% alebo záťaže 8 MW o 23%. Na rozdiel od väčšiny iných zariadení je zdroj energie schopný odolať dlhším pádom.

Statický kompenzátor (STATCOM) Paralelne so záťažou je zapojené zariadenie na kompenzáciu poklesu napätia (obr. 4). Zariadenie STATCOM môže znížiť poklesy napätia zmenou reaktívnej záťaže na križovatke.

Schopnosť znížiť poklesy možno zlepšiť pridaním dodatočného zdroja energie, ako je supravodivý zdroj magnetickej energie. Aj keď sú kompenzátory STATCOM (obr. 4) schopné absorbovať a vracať jalový výkon VŠtatisticky je ich použitie z ekonomických dôvodov zvyčajne obmedzené na statickú kompenzáciu.

V režime zníženia sa systém STATCOM prepne do režimu zdroja jednosmerného prúdu. Napätie na svorkách kondenzátora môže byť udržiavané konštantné.

Ryža. 4. Statická dilatačná škára

Paralelne zapojený synchrónny motor (SM) je trochu podobný STATCOM, ale neobsahuje výkonovú elektroniku (obr. 5). Schopnosť synchrónneho motora poskytnúť veľkú reaktívnu záťaž umožňuje takémuto systému kompenzovať poklesy napätia až o 60% hlboko v priebehu 6 s. Malý zotrvačník zároveň chráni záťaž pred úplným výpadkom prúdu na 100 ms.

Ryža. 5. LED a zotrvačník zapojené paralelne: 1 — systém napájania; 2 — transformátor; 3 — vypínač

Zvyšovací menič Ide o jednosmerný / jednosmerný menič, ktorý zvyšuje napätie jednosmernej zbernice (napríklad motor s premenlivou frekvenciou) na nominálnu úroveň (obr. 6).

Najväčší pokles napätia, ktorý možno kompenzovať, závisí od menovitého prúdu zosilňovacieho meniča. Zosilňovací menič začne pracovať hneď, ako sa zistí pokles napätia na jednosmerných zberniciach zariadenia. Spolu so schopnosťou kompenzovať symetrické poklesy napätia až do 50% má boost konvertor schopnosť kompenzovať hlboké asymetrické poklesy, ako napríklad úplné zlyhanie jednej z fáz. Boost konvertor je možné doplniť batériami na ochranu pred úplným výpadkom prúdu.

Aktívny filter (obr. 7) je prevodník, ktorý funguje ako usmerňovač, pričom namiesto diód používa IGBT tyristory.

Aktívny filter dokáže udržiavať napätie nepretržite cez pokles napätia. Menovitý prúd aktívneho filtra určuje maximálnu hodnotu korekcie poklesu napätia.

Ryža. 7. Aktívny filter

V prípade poklesu napätia sa otvorí beztransformátorový obvod kompenzácie napätia (obr. 8) a záťaž je napájaná cez menič.Napájanie DC zbernice meniča je podporované dvoma sériovo nabíjanými kondenzátormi.

Ryža. 8. Kompenzácia poklesu napätia v sérii bez transformátorov

Pre zvyškové napätie 50% je možné poskytnúť úroveň menovitého napätia. V tomto zariadení môžu dodatočné zdroje (kondenzátory) zmierniť úplné prerušenie na obmedzený čas. Zariadenie poskytuje schopnosť obnoviť napätie aj pri asymetrických poklesoch napätia.