Pienjännitesuojalaitteet

Harkitse erilaisia ​​järjestelmiä teollisuustuotannon suojaamiseksi jännitehäviöiltä (vauhtipyörä, staattinen keskeytymätön virtalähde (UPS), dynaaminen jännitteen vääristymän kompensaattori, staattinen kompensaattori (STATCOM), rinnan kytketty LED, tehostinmuunnin, aktiivinen suodatin ja sarjavahvistin ilman muuntajia).

Jännitteen aleneminen on yksi alan kalleimmista ilmiöistä. Helpoin tapa suojata herkkiä prosesseja kaikilta vaurioilta on UPS-asennus... Kuitenkin niiden korkeiden hankinta- ja ylläpitokustannusten vuoksi UPS-laitteet asennetaan vain suuriin rakennekohteisiin, paikkoihin, joissa virtalähteen ongelmien aiheuttamat vauriot voivat vahingoittua. aiheuttaa merkittäviä vahinkoja esimerkiksi sairaaloissa, tietokoneiden tuotannossa, rahoituslaitoksissa.

Kun päätetään suojalaitteiden asentamisesta, on suoritettava toteutettavuustutkimus, joka osoittaa UPS:n asennuksen toteutettavuuden tiettyä tuotantoprosessia varten.

Teollisuustuotannon erinopeuksisten sähkömoottoreiden suojaus jännitehäviöiltä on nyt ratkaistu. Tällaisten järjestelmien laajan merkkivalikoiman vuoksi ei ole kovin helppoa löytää optimaalista teknistä ja taloudellista ratkaisua tähän ongelmaan.

Korjauslaitteiden tyypit

Moottorigeneraattorin vauhtipyörä (D-G) voi suojata kriittisiä tuotantohäiriöitä kaikilta sähköjärjestelmän C jännitteen laskuilta. Kun jännitehäviö tapahtuu, vauhtipyörä hidastaa jännitteen pudotusta kuorman yli. Eri kaaviot vauhtipyörän kytkemiseksi moottorigeneraattoriin ovat samanlaisia ​​kuin kohdassa 1.

Riisi. 1. Kaavio vauhtipyörän käyttämisestä jännitehäviöiden kompensoimiseksi

Riippumattoman staattisen UPS:n pääkomponentit on esitetty kuvassa. 2, jonka akut (kondensaattorit) varastoivat energiaa vain suojatakseen jännitehäviöiltä lyhyen aikaa. Jos jännite putoaa, kuorma saa virtaa akusta DC-AC-muuntimen kautta.

Riisi. 2. Kaavio UPS:n käyttämisestä jännitehäviöiden kompensoimiseksi

Dynaamisen jännitteen vääristymän kompensaattori jännitehäviön aikana jää kytkettynä sähköverkkoon 1 muuntajan 2 kautta ja määrittää puuttuvan osan jännitteestä (kuva 3). Se lisää tämän puuttuvan osan jännitteestä kuorman 7 kanssa sarjaan kytketyn automuuntajan ensiökäämien 4 ja toisiokäämien 3 kautta. Käyttötarkoituksesta riippuen energiaa kuorman 7 syöttämiseen jännitemuuntajan 5 kautta jännitteen pudotuksen aikana voidaan otettu verkosta tai lisävirtalähteestä (pääasiassa kondensaattoreista c).

Harkitse kahta muutosta eri valmistajilta. Ensimmäinen (jäljempänä DKIN-1) ei sisällä virtalähteitä ja on kiinteästi kytketty. Tämä vaihtoehto on kustannustehokas nostaa jännite jopa 50 %. DKIN-laitteessa on muunnos, joka pystyy nostamaan jännitettä 30%. Uskotaan, että tästä DKIN-laitteen muutoksesta alkaen (30%) on suositeltavaa käyttää niitä tuotannossa.

Riisi. 3. Kaavio DKIN:n käyttämiseksi jännitehäviöiden kompensoimiseksi

Toinen muunnos (DKIN-2) sisältää raskaaseen kuormaan suunnitellun virtalähteen, jonka kahden megawatin laite pystyy nostamaan 4 MW:n kuorman kuormitusjännitettä 50 % tai 8 MW:n kuorman 23 %. Toisin kuin useimmat muut laitteet, virtalähde kestää pitkiäkin pudotuksia.

Staattinen kompensaattori (STATCOM) Jännitehäviön kompensointilaite on kytketty rinnan kuorman kanssa (kuva 4). STATCOM-laite voi vähentää jännitehäviöitä muuttamalla reaktiivista kuormaa risteyksessä.

Kykyä pienentää laskuja voidaan parantaa lisäämällä lisävirtalähde, kuten suprajohtava magneettinen teholähde. Vaikka STATCOM-kompensaattorit (kuva 4) pystyvät absorboimaan ja palauttamaan loistehoa Vtilastollisesti, niiden käyttö rajoittuu yleensä staattiseen kompensointiin taloudellisista syistä.

Askeleessa STATCOM-järjestelmä vaihtaa tasavirtalähdetilaan. Kondensaattorin liittimien jännite voidaan pitää vakiona.

Riisi. 4. Staattinen liikuntasauma

Rinnakkain kytketty synkroninen moottori (SM) on jossain määrin samanlainen kuin STATCOM, mutta se ei sisällä tehoelektroniikkaa (kuva 5). Synkronisen moottorin kyky tuottaa suuri reaktiivinen kuorma mahdollistaa tällaisen järjestelmän kompensoida jännitteen pudotukset jopa 60 % syvälle 6 sekunnissa. Samaan aikaan pieni vauhtipyörä suojaa kuormaa täydelliseltä sähkökatkoukselta 100 ms:n ajan.

Riisi. 5. LED ja vauhtipyörä kytketty rinnan: 1 — voimajärjestelmä; 2 — muuntaja; 3 — kytkin

Step-up-muunnin Tämä on DC/DC-muunnin, joka nostaa tasavirtaväylän jännitteen (esimerkiksi taajuusmuuttajamoottori) nimellisarvolle (kuva 6).

Suurin kompensoitavissa oleva jännitehäviö riippuu tehostusmuuntimen nimellisvirrasta. Tehostusmuunnin alkaa toimia heti, kun laitteen DC-väylissä havaitaan jännitehäviö. Sen lisäksi, että tehostusmuunnin pystyy kompensoimaan jopa 50 % symmetrisiä jännitehäviöitä, se pystyy kompensoimaan syviä epäsymmetrisiä pudotuksia, kuten yhden vaiheen täydellisen epäonnistumisen. Tehostusmuunninta voidaan täydentää paristoilla suojaamaan täydeltä sähkökatkon varalta.

Aktiivinen suodatin (kuva 7) on tasasuuntaajan tavoin toimiva muuntaja, joka käyttää IGBT-tyristoreita diodien sijaan.

Aktiivinen suodatin voi ylläpitää jännitettä jatkuvasti jännitehäviön kautta. Aktiivisen suodattimen nykyinen arvo määrittää suurimman jännitehäviön korjausarvon.

Riisi. 7. Aktiivinen suodatin

Jännitehäviön sattuessa muuntajaton jännitteenkompensointipiiri (kuva 8) avautuu ja kuorma syötetään invertterin kautta.Taajuusmuuttajan tasavirtaväylän teholähdettä tukee kaksi sarjaan ladattua kondensaattoria.

Riisi. 8. Sarjajännitehäviön kompensointi ilman muuntajia

50 %:n jäännösjännitteelle voidaan antaa nimellisjännitetaso. Tässä laitteessa lisäsyöttölaitteet (kondensaattorit) voivat lieventää täydellistä keskeytystä rajoitetun ajan. Laite tarjoaa mahdollisuuden palauttaa jännite myös epäsymmetrisillä jännitehäviöillä.