ميزات أنظمة الإمداد بالطاقة باستخدام DDIBP

بوتسيف آي في.
[البريد الإلكتروني محمي]

ميزات أنظمة إمداد الطاقة باستخدام مصادر الطاقة الديناميكية غير المنقطعة بالديزل (DDIUPS)

في العرض التالي، سيحاول المؤلف تجنب الكليشيهات التسويقية وسيعتمد حصريًا على الخبرة العملية. سيتم وصف DDIBPs من HITEC Power Protection كمواضيع اختبار.

جهاز تثبيت DDIBP

يبدو جهاز DDIBP، من وجهة نظر كهروميكانيكية، بسيطًا جدًا ويمكن التنبؤ به.
المصدر الرئيسي للطاقة هو محرك الديزل (DE)، الذي يتمتع بقدرة كافية، مع الأخذ في الاعتبار كفاءة التركيب، لتوفير الطاقة المستمرة للحمل على المدى الطويل. وهذا بالتالي يفرض متطلبات صارمة للغاية على موثوقيتها واستعدادها للانطلاق واستقرار عملها. لذلك، من المنطقي تمامًا استخدام DDs الخاصة بالسفن، والتي يعيد البائع طلاءها من اللون الأصفر إلى اللون الخاص به.

كمحول عكسي للطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية وعكسية، يشتمل التثبيت على مولد محرك بقوة تتجاوز الطاقة المقدرة للتركيب لتحسين الخصائص الديناميكية لمصدر الطاقة أثناء العمليات العابرة، أولاً وقبل كل شيء.

نظرًا لأن الشركة المصنعة تدعي إمدادات الطاقة غير المنقطعة، فإن التثبيت يحتوي على عنصر يحافظ على الطاقة للحمل أثناء التحولات من وضع تشغيل إلى آخر. يخدم المجمع بالقصور الذاتي أو اقتران الحث هذا الغرض. إنه جسم ضخم يدور بسرعة عالية ويتراكم الطاقة الميكانيكية. تصف الشركة المصنعة جهازها بأنه محرك غير متزامن داخل محرك غير متزامن. أولئك. هناك الجزء الثابت والدوار الخارجي والدوار الداخلي. علاوة على ذلك، فإن الدوار الخارجي متصل بشكل صارم بالعمود المشترك للتركيب ويدور بشكل متزامن مع عمود مولد المحرك. بالإضافة إلى ذلك، يدور الدوار الداخلي مقارنة بالدوار الخارجي وهو في الواقع جهاز تخزين. لتوفير الطاقة والتفاعل بين الأجزاء الفردية، يتم استخدام وحدات الفرشاة ذات الحلقات المنزلقة.

ولضمان نقل الطاقة الميكانيكية من المحرك إلى الأجزاء المتبقية من التركيب، يتم استخدام القابض الزائد.

الجزء الأكثر أهمية في التثبيت هو نظام التحكم الآلي، والذي، من خلال تحليل معلمات التشغيل للأجزاء الفردية، يؤثر على التحكم في التثبيت ككل.
كما أن العنصر الأكثر أهمية في التركيب هو المفاعل، وهو عبارة عن خنق ثلاثي الطور مزود بصنبور متعرج، مصمم لدمج التثبيت في نظام إمداد الطاقة والسماح بالتبديل الآمن نسبيًا بين الأوضاع، مما يحد من تكافؤ التيارات.
وأخيرًا، الأنظمة الفرعية المساعدة، ولكن ليست ثانوية بأي حال من الأحوال - التهوية وإمدادات الوقود والتبريد وعادم الغاز.

أوضاع التشغيل لتثبيت DDIBP

أعتقد أنه سيكون من المفيد وصف الحالات المختلفة لتثبيت DDIBP:

• وضع التشغيل OFF

الجزء الميكانيكي من التثبيت ثابت. يتم توفير الطاقة لنظام التحكم، ونظام التسخين المسبق للسيارة، ونظام الشحن العائم لبطاريات التشغيل، ووحدة تهوية إعادة التدوير. بعد التسخين المسبق، يكون التثبيت جاهزًا للبدء.

• وضع التشغيل ابدأ

عندما يتم إعطاء الأمر START، يبدأ تشغيل DD، الذي يقوم بتدوير الدوار الخارجي لمحرك الأقراص ومولد المحرك من خلال القابض الزائد. عندما يسخن المحرك، يتم تنشيط نظام التبريد الخاص به. بعد الوصول إلى سرعة التشغيل، يبدأ الدوار الداخلي لمحرك الأقراص في الدوران (الشحن). يتم الحكم على عملية شحن جهاز التخزين بشكل غير مباشر من خلال التيار الذي يستهلكه. تستغرق هذه العملية 5-7 دقائق.

في حالة توفر طاقة خارجية، يستغرق الأمر بعض الوقت للمزامنة النهائية مع الشبكة الخارجية، وعندما يتم تحقيق درجة كافية من الطور، يتم توصيل التثبيت بها.

يقوم محرك الدفع المباشر بتقليل سرعة الدوران ويدخل في دورة تبريد تستغرق حوالي 10 دقائق يتبعها توقف. يتم فك تعشيق القابض الزائد ويتم دعم الدوران الإضافي للتركيب بواسطة مولد المحرك مع تعويض الخسائر في المجمع. التثبيت جاهز لتشغيل الحمل والتبديل إلى وضع UPS.

في حالة عدم وجود مصدر طاقة خارجي، يكون التثبيت جاهزًا لتزويد الحمل واحتياجاته الخاصة من مولد المحرك ويستمر في العمل في وضع الديزل.

• وضع التشغيل ديزل

في هذا الوضع، مصدر الطاقة هو DD. يقوم مولد المحرك الذي يدور بواسطته بتشغيل الحمل. يتمتع مولد المحرك كمصدر للجهد باستجابة ترددية واضحة وله قصور ذاتي ملحوظ، ويستجيب بتأخير للتغيرات المفاجئة في حجم الحمل. لأن تكمل الشركة المصنعة التركيبات باستخدام عملية DD البحرية في هذا الوضع يقتصر فقط على احتياطيات الوقود والقدرة على الحفاظ على الظروف الحرارية للتركيب. في وضع التشغيل هذا، يتجاوز مستوى ضغط الصوت بالقرب من التثبيت 105 ديسيبل.

• وضع التشغيل UPS

في هذا الوضع، مصدر الطاقة هو الشبكة الخارجية. يعمل مولد المحرك، المتصل عبر مفاعل بكل من الشبكة الخارجية والحمل، في وضع المعوض المتزامن، حيث يعوض ضمن حدود معينة المكون التفاعلي لطاقة الحمل. بشكل عام، يؤدي تركيب DDIBP المتصل على التوالي بشبكة خارجية، حسب التعريف، إلى تفاقم خصائصه كمصدر للجهد، مما يزيد من المعاوقة الداخلية المكافئة. في وضع التشغيل هذا، يكون مستوى ضغط الصوت بالقرب من التثبيت حوالي 100 ديسيبل.

في حالة وجود مشاكل في الشبكة الخارجية، يتم فصل الوحدة عنها، ويتم إعطاء أمر لبدء تشغيل محرك الديزل وتتحول الوحدة إلى وضع الديزل. تجدر الإشارة إلى أن إطلاق محرك ساخن باستمرار يحدث بدون تحميل حتى تتجاوز سرعة دوران عمود المحرك الأجزاء المتبقية من التثبيت مع إغلاق القابض الزائد. الوقت النموذجي لبدء التشغيل والوصول إلى سرعات تشغيل DD هو 3-5 ثوانٍ.

• تجاوز وضع التشغيل

إذا لزم الأمر، على سبيل المثال، أثناء الصيانة، يمكن نقل طاقة التحميل إلى الخط الالتفافي مباشرة من الشبكة الخارجية. يحدث التبديل إلى الخط الالتفافي والعودة مع تداخل في وقت استجابة أجهزة التبديل، مما يسمح لك بتجنب حتى فقدان الطاقة على المدى القصير للحمل بسبب يسعى نظام التحكم إلى الحفاظ على الطور بين جهد الخرج الخاص بتركيب DDIBP والشبكة الخارجية. في هذه الحالة، لا يتغير وضع تشغيل التثبيت نفسه، أي. إذا كان DD يعمل، فسيستمر في العمل، أو تم تشغيل التثبيت نفسه من شبكة خارجية، فسيستمر.

• وضع التشغيل توقف

عند إعطاء أمر STOP، يتم تحويل طاقة التحميل إلى الخط الجانبي، وينقطع إمداد الطاقة إلى مولد المحرك وجهاز التخزين. يستمر التثبيت في التدوير بالقصور الذاتي لبعض الوقت وبعد إيقافه ينتقل إلى وضع إيقاف التشغيل.

مخططات اتصال DDIBP وميزاتها

تركيب واحد

هذا هو الخيار الأبسط لاستخدام DDIBP مستقل. يمكن أن يحتوي التثبيت على مخرجين - NB (بدون انقطاع، طاقة غير منقطعة) دون انقطاع مصدر الطاقة وSB (انقطاع قصير، طاقة مضمونة) مع انقطاع قصير المدى للطاقة. يمكن أن يكون لكل مخرج تجاوز خاص به (انظر الشكل 1).

Ris.1

عادة ما يكون خرج NB متصلاً بحمل حرج (تكنولوجيا المعلومات، ومضخات دوران التبريد، ومكيفات الهواء الدقيقة)، ويكون خرج SB عبارة عن حمل لا يعد انقطاع إمدادات الطاقة على المدى القصير أمرًا بالغ الأهمية (مبردات التبريد). من أجل تجنب الفقدان الكامل لإمدادات الطاقة بسبب الحمل الحرج، يتم تنفيذ تبديل مخرجات التثبيت والدائرة الالتفافية مع تداخل الوقت، ويتم تقليل تيارات الدائرة إلى قيم آمنة بسبب المقاومة المعقدة للجزء من لف المفاعل.

وينبغي إيلاء اهتمام خاص لإمدادات الطاقة من DDIBP إلى الحمل غير الخطي، أي. الحمل الذي يتميز بوجود كمية ملحوظة من التوافقيات في التركيب الطيفي للتيار المستهلك. نظرًا لخصائص تشغيل المولد المتزامن ومخطط الاتصال، فإن ذلك يؤدي إلى تشويه شكل موجة الجهد عند خرج التثبيت، فضلاً عن وجود المكونات التوافقية للتيار المستهلك عند تشغيل التثبيت من شبكة الجهد المتردد الخارجية.

فيما يلي صور للشكل (انظر الشكل 2) والتحليل التوافقي لجهد الخرج (انظر الشكل 3) عند تشغيله من شبكة خارجية. تجاوز معامل التشوه التوافقي 10% مع حمل متواضع غير خطي على شكل محول تردد. في الوقت نفسه، لم يتحول التثبيت إلى وضع الديزل، مما يؤكد أن نظام التحكم لا يراقب معلمة مهمة مثل معامل التشوه التوافقي لجهد الخرج. ووفقا للملاحظات فإن مستوى التشوه التوافقي لا يعتمد على قوة الحمل، بل على نسبة قوى الحمل غير الخطي والخطي، وعند اختباره على حمل حراري نشط نقي، فإن شكل الجهد عند خرج الجهد التثبيت قريب جدًا من الجيبية. لكن هذا الوضع بعيد جدًا عن الواقع، خاصة عندما يتعلق الأمر بتزويد المعدات الهندسية بالطاقة، بما في ذلك محولات التردد، وأحمال تكنولوجيا المعلومات التي تحتوي على مصادر طاقة تحويلية غير مجهزة دائمًا بتصحيح عامل الطاقة (PFC).

Ris.2

Ris.3

في هذا المخطط والرسوم البيانية اللاحقة، هناك ثلاثة ظروف جديرة بالملاحظة:

• اتصال كلفاني بين مدخلات ومخرجات التثبيت.
• عدم توازن حمل الطور من الخرج يصل إلى المدخلات.
• الحاجة إلى تدابير إضافية لتقليل التوافقيات الحالية الحمل.
• المكونات التوافقية لتيار الحمل والتشويه الناجم عن تدفق العابرين من الإخراج إلى الإدخال.

التوصيل بالتوازي

من أجل تعزيز نظام إمداد الطاقة، يمكن توصيل وحدات DDIBP على التوازي، وربط دوائر الإدخال والإخراج للوحدات الفردية. في الوقت نفسه، من الضروري أن نفهم أن التثبيت يفقد استقلاله ويصبح جزءًا من النظام عندما يتم استيفاء شروط التزامن والطور؛ في الفيزياء يشار إلى ذلك بكلمة واحدة - التماسك. من الناحية العملية، هذا يعني أن جميع التثبيتات المضمنة في النظام يجب أن تعمل في نفس الوضع، على سبيل المثال، خيار التشغيل الجزئي من DD، والتشغيل الجزئي من الشبكة الخارجية غير مقبول. في هذه الحالة، يتم إنشاء خط الالتفافية المشترك للنظام بأكمله (انظر الشكل 4).

مع نظام الاتصال هذا، هناك وضعان يحتمل أن يكونا خطيرين:

• توصيل التثبيتات الثانية واللاحقة بناقل إخراج النظام مع الحفاظ على شروط التماسك.
• فصل تثبيت واحد عن ناقل الإخراج مع الحفاظ على شروط التماسك حتى يتم فتح مفاتيح الإخراج.

Ris.4

يمكن أن يؤدي إيقاف التشغيل الطارئ لتثبيت واحد إلى موقف حيث يبدأ في التباطؤ، ولكن جهاز تبديل الإخراج لم يفتح بعد. في هذه الحالة، في وقت قصير، يمكن أن يصل فرق الطور بين التثبيت وبقية النظام إلى قيم الطوارئ، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي.

تحتاج أيضًا إلى الانتباه إلى موازنة التحميل بين عمليات التثبيت الفردية. في المعدات المذكورة هنا، يتم إجراء التوازن بسبب خاصية الحمل المتساقط للمولد. نظرًا لخصائصها غير المثالية وغير المتطابقة لمثيلات التثبيت بين التثبيتات، فإن التوزيع غير متساوٍ أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، عند الاقتراب من قيم الحمل القصوى، يبدأ التوزيع بالتأثر بعوامل تبدو غير مهمة مثل طول الخطوط المتصلة، ونقاط الاتصال بشبكة توزيع التركيبات والأحمال، وكذلك الجودة (مقاومة الانتقال ) من الاتصالات نفسها.

يجب أن نتذكر دائمًا أن DDIBPs وأجهزة التبديل هي أجهزة كهروميكانيكية ذات لحظة كبيرة من القصور الذاتي وأوقات تأخير ملحوظة استجابةً لإجراءات التحكم من نظام التحكم الآلي.

دائرة متوازية مع توصيل الجهد "المتوسط".

وفي هذه الحالة يتم توصيل المولد بالمفاعل عن طريق محول بنسبة تحويل مناسبة. وبالتالي، يعمل المفاعل وآلات التبديل عند مستوى جهد "متوسط"، ويعمل المولد عند مستوى 0.4 كيلو فولت (انظر الشكل 5).

Ris.5

في حالة الاستخدام هذه، عليك الانتباه إلى طبيعة الحمل النهائي ومخطط الاتصال الخاص به. أولئك. إذا تم توصيل الحمل النهائي من خلال محولات تنحي، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن توصيل المحول بشبكة الإمداد من المحتمل جدًا أن يكون مصحوبًا بعملية عكس مغنطة النواة، والتي بدورها تؤدي إلى تدفق الاستهلاك الحالي و، وبالتالي انخفاض الجهد (انظر الشكل 6).

قد لا تعمل المعدات الحساسة بشكل صحيح في هذه الحالة.

تومض الإضاءة ذات القصور الذاتي المنخفض على الأقل ويتم إعادة تشغيل محولات تردد المحرك الافتراضية.

Ris.6

دائرة مزودة بحافلة إخراج "منفصلة".

من أجل تحسين عدد التركيبات في نظام إمداد الطاقة، تقترح الشركة المصنعة استخدام مخطط مع ناقل إخراج "منفصل"، حيث تكون التركيبات متوازية في كل من الإدخال والإخراج، مع توصيل كل تركيب على حدة بأكثر من واحد حافلة الإخراج. وفي هذه الحالة، يجب أن يكون عدد الخطوط الالتفافية مساوياً لعدد ناقلات الإخراج (انظر الشكل 7).

يجب أن يكون مفهوما أن نواقل الإخراج ليست مستقلة ومتصلة ببعضها البعض بشكل جلفاني من خلال أجهزة التبديل لكل تركيب.

وبالتالي، على الرغم من تأكيدات الشركة المصنعة، فإن هذه الدائرة تمثل مصدر طاقة واحدًا مع تكرار داخلي، في حالة الدائرة المتوازية، التي تحتوي على عدة مخرجات مترابطة جلفانيًا.

Ris.7

هنا، كما في الحالة السابقة، من الضروري الانتباه ليس فقط لموازنة التحميل بين التركيبات، ولكن أيضًا بين حافلات الإخراج.

كما أن بعض العملاء يعترضون بشكل قاطع على توريد الأطعمة "القذرة"، أي. باستخدام تجاوز للتحميل في أي وضع التشغيل. باستخدام هذا النهج، على سبيل المثال في مراكز البيانات، تؤدي مشكلة (الحمل الزائد) على أحد المتحدثين إلى تعطل النظام مع إيقاف تشغيل الحمولة بالكامل.

دورة حياة DDIBP وتأثيرها على نظام إمداد الطاقة ككل

يجب ألا ننسى أن تركيبات DDIBP هي أجهزة كهروميكانيكية تتطلب، على أقل تقدير، موقفًا موقرًا وصيانة دورية.

يتضمن جدول الصيانة إيقاف التشغيل، وإيقاف التشغيل، والتنظيف، والتشحيم (مرة كل ستة أشهر)، بالإضافة إلى تحميل المولد على حمل اختباري (مرة واحدة سنويًا). عادةً ما يستغرق الأمر يومي عمل لخدمة عملية تثبيت واحدة. ويؤدي عدم وجود دائرة مصممة خصيصًا لتوصيل المولد بحمل الاختبار إلى الحاجة إلى إلغاء تنشيط الحمولة.

على سبيل المثال، لنأخذ نظامًا متكررًا مكونًا من 15 وحدة DDIUPS للتشغيل المتوازي متصلة بجهد "متوسط" بحافلة "منفصلة" مزدوجة في حالة عدم وجود دائرة مخصصة لتوصيل حمل الاختبار.

باستخدام هذه البيانات الأولية، لخدمة النظام لمدة 30 (!) يومًا تقويميًا في كل وضع يومي، سيكون من الضروري إلغاء تنشيط إحدى ناقلات الإخراج لتوصيل حمل الاختبار. وبالتالي، فإن توفر الطاقة لحمولة إحدى حافلات الإخراج هو - 0,959، وفي الواقع حتى 0,92.

بالإضافة إلى ذلك، فإن العودة إلى دائرة إمداد طاقة الحمولة الصافية القياسية ستتطلب تشغيل العدد المطلوب من محولات خفض الجهد، والتي بدورها ستتسبب في انخفاضات متعددة في الجهد في جميع أنحاء النظام بأكمله (!) المرتبط بعكس مغنطة المحولات.

توصيات لاستخدام DDIBP

مما سبق، هناك استنتاج غير مريح - عند إخراج نظام إمداد الطاقة باستخدام DDIBP، يوجد جهد عالي الجودة (!) دون انقطاع عند استيفاء جميع الشروط التالية:

• إمدادات الطاقة الخارجية ليس لها عيوب كبيرة.
• يكون حمل النظام ثابتًا بمرور الوقت، ونشطًا وخطيًا بطبيعته (لا تنطبق الخاصيتان الأخيرتان على معدات مركز البيانات)؛
• لا توجد أي تشوهات في النظام ناتجة عن تبديل العناصر التفاعلية.

وخلاصة القول، يمكن صياغة التوصيات التالية:

• افصل أنظمة إمداد الطاقة للمعدات الهندسية وتكنولوجيا المعلومات، وقسم الأخيرة إلى أنظمة فرعية لتقليل التأثير المتبادل.
• تخصيص شبكة منفصلة لضمان القدرة على خدمة تركيب واحد مع القدرة على توصيل حمل اختبار خارجي بسعة تساوي تركيبًا واحدًا. إعداد الموقع ومرافق الكابلات للتوصيل لهذه الأغراض.
• راقب باستمرار توازن الحمل بين حافلات الطاقة والتركيبات والمراحل الفردية.
• تجنب استخدام محولات التنحي المتصلة بمخرج DDIBP.
• اختبار وتسجيل تشغيل أجهزة الأتمتة وتبديل الطاقة بعناية من أجل جمع الإحصائيات.
• للتحقق من جودة إمداد الطاقة للحمل، قم باختبار التركيبات والأنظمة باستخدام حمل غير خطي.
• عند الصيانة، قم بتفكيك بطاريات البداية واختبارها بشكل فردي، لأن... على الرغم من وجود ما يسمى المعادلات ولوحة بدء النسخ الاحتياطي (RSP)، بسبب بطارية معيبة واحدة، قد لا يبدأ DD.
• اتخاذ تدابير إضافية لتقليل التوافقيات الحالية التحميل.
• توثيق المجالات الصوتية والحرارية للمنشآت ونتائج اختبارات الاهتزاز للاستجابة السريعة للمظاهر الأولى لمختلف أنواع المشاكل الميكانيكية.
• تجنب توقف التركيبات على المدى الطويل، واتخذ التدابير اللازمة لتوزيع موارد المحرك بالتساوي.
• أكمل التثبيت باستخدام أجهزة استشعار الاهتزاز لمنع حالات الطوارئ.
• في حالة تغير المجالات الصوتية والحرارية، أو ظهور اهتزازات أو روائح غريبة، قم بإخراج التركيبات من الخدمة على الفور لإجراء مزيد من التشخيص.

ملاحظة: سيكون المؤلف ممتنًا لتعليقاته حول موضوع المقال.

المصدر: www.habr.com