Zemsprieguma aizsardzības ierīces

Apsveriet dažādas sistēmas, lai aizsargātu rūpniecisko ražošanu no sprieguma kritumiem (spararats, statiskā nepārtrauktās barošanas avots (UPS), dinamisko sprieguma kropļojumu kompensators, statisko kompensatoru (STATCOM), paralēli savienotu LED, pastiprināšanas pārveidotāju, aktīvo filtru un sērijas pastiprinātāju bez transformatoriem).

Sprieguma samazināšana ir viena no dārgākajām parādībām nozarē. Vienkāršākais veids, kā aizsargāt jutīgos procesus no jebkādiem bojājumiem, ir UPS uzstādīšana... Tomēr to iegādes un uzturēšanas augsto izmaksu dēļ UPS tiek uzstādīti tikai lielos konstrukciju objektos, vietās, kur var rasties elektroapgādes problēmu izraisīti bojājumi. radīt būtisku kaitējumu, piemēram, slimnīcās, datoru ražošanā, finanšu iestādēs.

Pieņemot lēmumu par aizsardzības aprīkojuma uzstādīšanu, jāveic priekšizpēte, lai parādītu UPS uzstādīšanas iespējamību konkrētam ražošanas procesam.

Tagad ir atrisināta problēma, kā rūpnieciskajā ražošanā aizsargāt dažādu ātrumu elektromotorus no sprieguma kritumiem. Tā kā šādu sistēmu zīmoli ir ļoti dažādi, nav ļoti viegli atrast optimālo tehnisko un ekonomisko risinājumu šai problēmai.

Koriģējošā aprīkojuma veidi

Motora ģeneratora spararats (D-G) var aizsargāt kritiskus ražošanas traucējumus no visiem sprieguma kritumiem energosistēmā C. Kad notiek sprieguma kritums, spararats palēnina sprieguma kritumu pāri slodzei. Dažādās shēmas spararata savienošanai ar motora ģeneratoru ir līdzīgas tām, kas parādītas 1.

Rīsi. 1. Spararata izmantošanas shēma sprieguma kritumu kompensēšanai

Neatkarīga statiskā UPS galvenās sastāvdaļas ir parādītas attēlā. 2, kuru baterijas (kondensatori) uzglabā enerģiju tikai, lai īslaicīgi aizsargātu pret sprieguma kritumiem. Ja notiek sprieguma kritums, slodze tiek darbināta no akumulatora, izmantojot DC-AC pārveidotāju.

Rīsi. 2. UPS izmantošanas shēma sprieguma kritumu kompensēšanai

Dinamiskās sprieguma deformācijas kompensators sprieguma krituma laikā paliek pieslēgts elektrotīklam 1 caur transformatoru 2 un nosaka trūkstošo sprieguma daļu (3. att.). Tas pievieno šo trūkstošo sprieguma daļu caur autotransformatora primārajiem 4 un sekundārajiem 3 tinumiem, kas savienoti virknē ar slodzi 7. Atkarībā no mērķa, enerģija slodzes 7 padevei caur sprieguma pārveidotāju 5 sprieguma krituma laikā var būt ņemts no tīkla vai no papildu barošanas avota (galvenokārt no kondensatoriem c).

Apsveriet divas dažādu ražotāju modifikācijas. Pirmais (turpmāk tekstā DKIN-1) nesatur barošanas avotus un ir pastāvīgi savienots. Šī opcija ir rentabla, lai palielinātu spriegumu līdz 50%. Ir DKIN ierīces modifikācija ar iespēju palielināt spriegumu par 30%. Tiek uzskatīts, ka sākot ar šo DKIN ierīces modifikāciju (30%), tos vēlams izmantot ražošanā.

Rīsi. 3. Shēma DKIN izmantošanai sprieguma kritumu kompensēšanai

Otrā modifikācija (DKIN-2) satur lielai slodzei paredzētu barošanas avotu Divu megavatu ierīce var palielināt slodzes spriegumu 4 MW slodzei par 50% vai 8 MW slodzei par 23%. Atšķirībā no vairuma citu ierīču, strāvas avots spēj izturēt ilgstošus kritienus.

Statiskais kompensators (STATCOM) Paralēli slodzei ir pievienota sprieguma krituma kompensācijas ierīce (4. att.). STATCOM ierīce var samazināt sprieguma kritumus, mainot reaktīvo slodzi krustojumā.

Iespēju samazināt kritumus var uzlabot, pievienojot papildu strāvas avotu, piemēram, supravadošu magnētisko strāvas avotu. Lai gan STATCOM kompensatori (4. att.) spēj uzņemt un atgriezt reaktīvo jaudu Vstatistiski, to izmantošana parasti aprobežojas ar statisko kompensāciju ekonomisku apsvērumu dēļ.

Pazemināšanas režīmā STATCOM sistēma pārslēdzas uz līdzstrāvas avota režīmu. Spriegumu uz kondensatora spailēm var uzturēt nemainīgu.

Rīsi. 4. Statiskais izplešanās savienojums

Paralēli savienots sinhronais motors (SM) ir nedaudz līdzīgs STATCOM, taču tajā nav jaudas elektronikas (5. att.). Sinhronā motora spēja nodrošināt lielu reaktīvo slodzi ļauj šādai sistēmai 6 s laikā kompensēt sprieguma kritumus līdz 60% dziļumā. Tajā pašā laikā neliels spararats aizsargā slodzi no pilnīgas strāvas padeves pārtraukuma 100 ms.

Rīsi. 5. Paralēli savienota LED un spararata: 1 — energosistēma; 2 — transformators; 3 — slēdzis

Pakāpenisks pārveidotājs Tas ir līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājs, kas palielina līdzstrāvas kopnes spriegumu (piemēram, mainīgas frekvences motors) līdz nominālajam līmenim (6. att.).

Lielākais sprieguma kritums, ko var kompensēt, ir atkarīgs no pastiprināšanas pārveidotāja nominālās strāvas. Pastiprināšanas pārveidotājs sāk darboties, tiklīdz tiek konstatēts sprieguma kritums ierīces līdzstrāvas kopnēs. Līdztekus iespējai kompensēt simetriskus sprieguma kritumus līdz 50%, pastiprināšanas pārveidotājam ir iespēja kompensēt dziļus asimetriskus kritumus, piemēram, pilnīgu vienas fāzes atteici. Pastiprināšanas pārveidotāju var papildināt ar akumulatoriem, lai aizsargātu pret pilnīgu strāvas padeves pārtraukumu.

Aktīvais filtrs (7. att.) ir pārveidotājs, kas darbojas kā taisngriezis, diožu vietā izmantojot IGBT tiristorus.

Aktīvs filtrs var nepārtraukti uzturēt spriegumu caur sprieguma kritumu. Aktīvā filtra strāvas vērtība nosaka maksimālo sprieguma krituma korekcijas vērtību.

Rīsi. 7. Aktīvais filtrs

Sprieguma krituma gadījumā atveras beztransformatora sprieguma kompensācijas ķēde (8. att.) un slodze tiek padota caur invertoru.Invertora līdzstrāvas kopnes barošanas bloku atbalsta divi kondensatori, kas uzlādēti virknē.

Rīsi. 8. Sērijveida sprieguma krituma kompensācija bez transformatoriem

Ja atlikušais spriegums ir 50%, var nodrošināt nominālo sprieguma līmeni. Šajā ierīcē papildu barošanas avoti (kondensatori) var mazināt pilnīgu pārtraukumu uz ierobežotu laika periodu. Ierīce nodrošina iespēju atjaunot spriegumu pat ar asimetriskiem sprieguma kritumiem.