Niskonaponski zaštitni uređaji

Razmotrite različite sustave za zaštitu industrijske proizvodnje od padova napona (zamašnjak, statički neprekinuti izvor napajanja (UPS), dinamički kompenzator izobličenja napona, statički kompenzator (STATCOM), paralelno spojeni LED, pojačalni pretvarač, aktivni filtar i serijsko pojačalo bez transformatora) .

Smanjenje napona jedan je od najskupljih fenomena u industriji. Osjetljive procese najlakše ćete zaštititi od bilo kakvog oštećenja instalacijom UPS-a... Međutim, zbog visokih troškova njihove nabave i održavanja, UPS-ovi se ugrađuju samo u velike građevinske objekte, na mjestima gdje oštećenja uzrokovana problemima u napajanju mogu biti prouzročiti značajnu štetu, primjerice u bolnicama, u proizvodnji računala, u financijskim institucijama.

Prilikom odluke o ugradnji zaštitne opreme potrebno je izraditi studiju izvedivosti koja će pokazati izvedivost ugradnje UPS-a za određeni proizvodni proces.

Problem zaštite elektromotora s različitim brzinama u industrijskoj proizvodnji od padova napona sada je riješen. Zbog velike raznolikosti marki ovakvih sustava, nije baš lako pronaći optimalno tehničko i ekonomsko rješenje ovog problema.

Vrste korektivne opreme

Zamašnjak motor-generatora (D-G) može zaštititi kritične poremećaje proizvodnje od svih pada napona u elektroenergetskom sustavu C. Kada dođe do pada napona, pad napona na opterećenju usporava zamašnjak. Različite sheme za spajanje zamašnjaka na motor-generator slične su onima prikazanim u 1.

Riža. 1. Shema korištenja zamašnjaka za kompenzaciju padova napona

Glavne komponente neovisnog statičkog UPS-a prikazane su na sl. 2, čije baterije (kondenzatori) pohranjuju energiju samo za kratkotrajnu zaštitu od pada napona. Ako dođe do pada napona, opterećenje se napaja iz baterije preko DC-u-AC pretvarača.

Riža. 2. Shema korištenja UPS-a za kompenzaciju padova napona

Kompenzator dinamičkog izobličenja napona tijekom pada napona ostaje spojen na električnu mrežu 1 preko transformatora 2 i određuje dio napona koji nedostaje (slika 3). Dodaje ovaj nedostajući dio napona kroz primarne 4 i sekundarne 3 namotaje autotransformatora spojene u seriju s opterećenjem 7. Ovisno o namjeni, energija za napajanje opterećenja 7 kroz pretvarač napona 5 tijekom pada napona može biti uzeti iz mreže ili iz dodatnog izvora napajanja (uglavnom iz kondenzatora c).

Razmotrite dvije izmjene različitih proizvođača. Prvi (u daljnjem tekstu DKIN-1) ne sadrži izvore napajanja i stalno je priključen. Ova opcija je isplativa za povećanje napona do 50%. Postoji modifikacija DKIN uređaja s mogućnošću povećanja napona za 30%. Vjeruje se da je počevši od ove izmjene DKIN uređaja (30%) preporučljivo koristiti ih u proizvodnji.

Riža. 3. Shema za korištenje DKIN za kompenzaciju padova napona

Druga modifikacija (DKIN-2) sadrži izvor energije dizajniran za velika opterećenja.Uređaj od dva megavata može povećati napon opterećenja 4 MW opterećenja za 50% ili 8 MW opterećenja za 23%. Za razliku od većine drugih uređaja, izvor napajanja može izdržati dugotrajne padove.

Statički kompenzator (STATCOM) Uređaj za kompenzaciju pada napona spojen je paralelno s opterećenjem (slika 4). STATCOM uređaj može smanjiti padove napona promjenom reaktivnog opterećenja na spoju.

Sposobnost smanjenja padova može se poboljšati dodavanjem dodatnog izvora energije, kao što je supravodljivi magnetski izvor energije. Iako su STATCOM kompenzatori (slika 4) sposobni apsorbirati i vraćati jalovu snagu V Statistički, njihova je upotreba obično ograničena na statičku kompenzaciju iz ekonomskih razloga.

U smanjenom načinu rada, STATCOM sustav se prebacuje u način rada istosmjernog izvora. Napon na stezaljkama kondenzatora može se održavati konstantnim.

Riža. 4. Statički dilatacijski spoj

Paralelno spojeni sinkroni motor (SM) donekle je sličan STATCOM-u, ali ne sadrži energetsku elektroniku (slika 5). Sposobnost sinkronog motora da osigura veliko reaktivno opterećenje omogućuje takvom sustavu da kompenzira padove napona do 60% duboko unutar 6 s. U isto vrijeme, mali zamašnjak štiti opterećenje od potpunog nestanka struje u trajanju od 100 ms.

Riža. 5. LED i zamašnjak spojeni paralelno: 1 — elektroenergetski sustav; 2 — transformator; 3 — prekidač

Povećavajući pretvarač Ovo je DC/DC pretvarač koji povećava napon istosmjerne sabirnice (na primjer, motor s promjenjivom frekvencijom) na nominalnu razinu (slika 6).

Najveći pad napona koji se može kompenzirati ovisi o nazivnoj struji pretvarača pojačanja. Boost pretvarač počinje raditi čim se detektira pad napona na DC sabirnicama uređaja. Uz mogućnost kompenzacije simetričnih padova napona do 50%, boost pretvarač ima mogućnost kompenzacije dubokih asimetričnih padova, kao što je potpuni kvar jedne od faza. Pretvarač pojačanja može se nadopuniti baterijama za zaštitu od potpunog nestanka struje.

Aktivni filtar (slika 7) je pretvarač koji radi kao ispravljač, koristeći IGBT tiristore umjesto dioda.

Aktivni filtar može kontinuirano održavati napon kroz pad napona. Strujna vrijednost aktivnog filtra određuje najveću vrijednost korekcije pada napona.

Riža. 7. Aktivni filter

U slučaju pada napona otvara se kompenzacijski krug napona bez transformatora (slika 8) i trošilo se napaja kroz pretvarač.Napajanje DC sabirnice pretvarača podržavaju dva kondenzatora napunjena u seriju.

Riža. 8. Serijska kompenzacija pada napona bez transformatora

Za preostali napon od 50%, može se osigurati nazivna razina napona. U ovom uređaju dodatna napajanja (kondenzatori) mogu ublažiti potpuni prekid na ograničeno vremensko razdoblje. Uređaj pruža mogućnost vraćanja napona čak i kod asimetričnih padova napona.