ИБП и рекуперация электроэнергии: как скрестить ежа с ужом?

Из курса физики мы знаем, что электродвигатель может работать и как генератор, этот эффект используют для рекуперации электроэнергии. Если у нас нечто массивное приводится в движение электродвигателем, то при торможении механическую энергию можно снова преобразовать в электрическую и направить обратно в систему. Такой подход активно применяют в промышленности и на транспорте: он позволяет снизить энергопотребление, но плохо совместим с источниками бесперебойного питания. В системе с рекуперацией их следует использовать с большой осторожностью.

Когда рекуперация встречается с ИБП?

Проблема возникает с определенными типами индустриальной нагрузки, чаще всего это какие-то станки или другие устройства с механическим приводом. Ими управляют так называемые частотные преобразователи или сервоприводы, которые по сути тоже являются частотными преобразователями с обратной связью. Когда на двигатель такой установки перестают подавать питание, он может переключиться в режим генератора, начать вырабатывать электроэнергию во время торможения и подавать ее во входную сеть.

Современные промышленные установки с рекуперацией часто защищают с помощью ИБП от сбоев по питанию. Для примера можно рассмотреть станки с ЧПУ, использующиеся для высокоточной обработки дорогостоящих заготовок. Технологический цикл должен завершиться корректно, а если процесс прервется, восстановить его не получится и заготовку придется утилизировать. Стоить она может не один миллион рублей, если говорить о машиностроении, судостроении и авиастроении, а также о военной и космической технике.

Почему ИБП несовместимы с рекуперацией?

Частотный преобразователь пропускает вырабатываемую электроэнергию и выдает ее на вход. Система управления электроснабжением при этом должна изначально предполагать возможность возврата энергии в сеть для полезного использования. Такая система тщательно рассчитывается и стоит дороже, но она позволяет снизить энергозатраты и избежать аварий. Если несколько защищенных ИБП установок работает одновременно, вырабатываемую одной из них энергию могут потреблять соседние. Если же с управлением и расчетом нагрузки имеются проблемы или в системе работает только одна установка, рекуперация будет воздействовать на ИБП. Построенные по классической схеме устройства на такое просто не рассчитаны: энергия проходит через инвертор, который начинает играть роль своеобразного бустера, что приводит к росту напряжения на шине постоянного тока. Практически ни один современный ИБП не способен полностью справиться с этой проблемой, после срабатывания защиты он перейдет в режим байпаса.

Где же выход?

Чтобы не взорвался частотный преобразователь, через который вырабатываемая установкой при рекуперации энергия идет в систему, монтируются специальные модули с тормозными резисторами. Они включаются в цепь в нужный момент, рассеивают лишнюю энергию в виде тепла и помимо промышленного оборудования защищают также ИБП. Задача, повторимся, решается уже на стадии проектирования технологического комплекса: нагрузка и система управления электроэнергией должны быть правильно сконфигурированы. Можно также подключить несколько ИБП параллельно на маленькую нагрузку – в этом случае рекуперацию «задавливают» мощностью и она уже не сможет вывести систему бесперебойного электроснабжения из строя.

Источник: habr.com