DDIBP-d kasutavate toitesüsteemide omadused

Butev I.V.
[meiliga kaitstud]

Diisli dünaamilisi katkematuid toiteallikaid (DDUIPS) kasutavate toitesüsteemide omadused

Järgnevas esitluses püüab autor vältida turundusklišeesid ja tugineb üksnes praktilistele kogemustele. HITEC Power Protectioni DDIBP-sid kirjeldatakse katsealustena.

DDIBP paigaldusseade

DDIBP seade näeb elektromehaanilisest vaatenurgast välja üsna lihtne ja etteaimatav.
Peamiseks energiaallikaks on diiselmootor (DE), millel on paigaldise efektiivsust arvestades piisav võimsus koormuse pikaajaliseks pidevaks toiteks. Sellest tulenevalt seab see üsna ranged nõuded selle töökindlusele, käivitusvalmidusele ja töö stabiilsusele. Seetõttu on igati loogiline kasutada laeva DD-sid, mille müüja värvib kollasest oma värvi ümber.

Mehaanilise energia pöördmuundurina elektrienergiaks ja tagasi on paigaldises mootor-generaator, mille võimsus ületab paigaldise nimivõimsust, et parandada eelkõige toiteallika dünaamilisi omadusi siirdeprotsesside ajal.

Kuna tootja väidab katkematut toiteallikat, sisaldab paigaldus elementi, mis säilitab koormuse voolu ühelt töörežiimilt teisele üleminekul. Seda eesmärki täidab inertsiaalne aku või induktsioonside. See on massiivne keha, mis pöörleb suurel kiirusel ja akumuleerib mehaanilist energiat. Tootja kirjeldab oma seadet asünkroonse mootorina asünkroonse mootori sees. Need. Seal on staator, välimine rootor ja sisemine rootor. Lisaks on väline rootor jäigalt ühendatud paigaldise ühise võlliga ja pöörleb sünkroonselt mootorigeneraatori võlliga. Sisemine rootor pöörleb lisaks välise suhtes ja on tegelikult salvestusseade. Üksikute osade võimsuse ja koostoime tagamiseks kasutatakse libisemisrõngastega harjaüksusi.

Mootori mehaanilise energia ülekande tagamiseks paigaldise ülejäänud osadele kasutatakse ülekäigusidurit.

Paigalduse kõige olulisem osa on automaatjuhtimissüsteem, mis üksikute osade tööparameetreid analüüsides mõjutab paigaldise kui terviku juhtimist.
Samuti on paigaldise kõige olulisem element reaktor, kolmefaasiline mähiskraaniga drossel, mis on loodud paigaldise integreerimiseks toitesüsteemi ja võimaldama suhteliselt ohutut režiimide vahelist ümberlülitamist, piirates tasandusvoolusid.
Ja lõpuks abi-, kuid mitte mingil juhul sekundaarsed alamsüsteemid - ventilatsioon, kütusevarustus, jahutus ja gaasi väljatõmbesüsteem.

DDIBP installi töörežiimid

Arvan, et oleks kasulik kirjeldada DDIBP installi erinevaid olekuid:

• töörežiim OFF

Paigalduse mehaaniline osa on liikumatu. Toide antakse juhtsüsteemile, mootorsõiduki eelsoojendussüsteemile, käivitusakude ujuvlaadimissüsteemile ja tsirkulatsiooniventilatsiooniseadmele. Pärast eelkuumutamist on paigaldamine alustamiseks valmis.

• töörežiim START

Kui antakse START-käsk, käivitub DD, mis keerutab ajami välisrootori ja mootorigeneraatorit läbi jooksusiduri. Kui mootor soojeneb, aktiveerub selle jahutussüsteem. Pärast töökiiruse saavutamist hakkab ajami sisemine rootor üles pöörlema ​​(laadima). Salvestusseadme laadimise protsessi hinnatakse kaudselt selle tarbitava voolu järgi. See protsess võtab aega 5-7 minutit.

Kui väline toide on saadaval, kulub lõplikuks sünkroonimiseks välisvõrguga veidi aega ja kui on saavutatud piisav faaside tase, ühendatakse installatsioon sellega.

DD vähendab pöörlemiskiirust ja läheb jahutustsüklisse, mis kestab umbes 10 minutit, millele järgneb peatus. Mootor-generaator toetab paigaldise edasist pöörlemist, kompenseerides samal ajal akumulaatoris tekkivaid kadusid. Installatsioon on valmis koormuse toiteks ja lülitub UPS-i režiimi.

Välise toiteallika puudumisel on paigaldis valmis koormuse ja oma vajaduste toiteks mootorigeneraatorist ning jätkab tööd DIISEL-režiimis.

• töörežiim DIISEL

Selles režiimis on energiaallikaks DD. Selle poolt pöörlev mootorgeneraator annab koormuse. Mootor-generaatoril kui pingeallikal on väljendunud sageduskarakteristik ja märgatav inerts, reageerides koormuse suuruse järskudele muutustele viivitusega. Sest Tootja komplekteerib paigaldised laeva DD-ga, mis on selles režiimis piiratud ainult kütusevarude ja paigaldise soojustingimuste säilitamise võimalusega. Selles töörežiimis ületab helirõhutase paigaldise läheduses 105 dBA.

• UPSi töörežiim

Selles režiimis on energiaallikaks välisvõrk. Mootor-generaator, mis on reaktori kaudu ühendatud nii välisvõrgu kui ka koormusega, töötab sünkroonkompensaatori režiimis, kompenseerides teatud piirides koormuse võimsuse reaktiivkomponenti. Üldiselt halvendab välisvõrguga järjestikku ühendatud DDIBP-paigaldis oma pingeallika omadusi, suurendades samaväärset sisemist impedantsi. Selles töörežiimis on helirõhu tase paigaldise läheduses umbes 100 dBA.

Välisvõrguga seotud probleemide korral lülitatakse seade sellest lahti, antakse käsk diiselmootori käivitamiseks ja seade lülitub DIESEL-režiimile. Tuleb märkida, et pidevalt kuumutatud mootori käivitamine toimub ilma koormuseta, kuni mootori võlli pöörlemiskiirus ületab paigaldise ülejäänud osad koos ülekäigusiduri sulgemisega. Tüüpiline aeg DD käivitamiseks ja töökiiruse saavutamiseks on 3-5 sekundit.

• BYPASS töörežiim

Vajadusel, näiteks hoolduse käigus, saab koormusvõimsuse üle kanda möödaviiguliinile otse välisvõrgust. Ümberlülitamine möödaviiguliinile ja tagasi toimub lülitusseadmete reaktsiooniaja kattumisega, mis võimaldab vältida isegi lühiajalist võimsuse kadumist koormuse jaoks, kuna Juhtimissüsteem püüab säilitada faasis DDIBP-paigaldise väljundpinge ja välisvõrgu vahel. Sellisel juhul ei muutu installatsiooni enda töörežiim, s.t. kui DD töötas, siis see töötab edasi või installiti ennast välisvõrgust, siis see jätkub.

• töörežiim STOP

STOP-käskluse andmisel lülitatakse koormustoide ümbervooluliinile ning mootori-generaatori ja salvestusseadme toide katkeb. Installatsioon jätkab mõnda aega inertsist pöörlemist ja pärast seiskamist lülitub see OFF-režiimi.

DDIBP ühendusskeemid ja nende omadused

Ühekordne paigaldus

See on lihtsaim võimalus sõltumatu DDIBP kasutamiseks. Installatsioonil võib olla kaks väljundit - NB (ilma katkestuseta, katkematu toide) ilma toiteallikat katkestamata ja SB (lühike katkestus, garanteeritud võimsus) lühiajalise toitekatkestusega. Igal väljundil võib olla oma möödaviik (vt joonis 1.).

Joonis 1

NB väljund on tavaliselt ühendatud kriitilise koormusega (IT, külmutusseadmete tsirkulatsioonipumbad, täppiskliimaseadmed) ja SB väljund on koormus, mille puhul lühiajaline toitekatkestus ei ole kriitiline (külmutusjahutid). Et vältida kriitilise koormuse toiteallika täielikku kadumist, toimub paigaldusväljundi ja möödaviiguahela lülitamine ajaliselt kattudes ning ahela voolud vähendatakse osa keeruka takistuse tõttu ohututele väärtustele. reaktori mähisest.

Erilist tähelepanu tuleks pöörata toiteallikale DDIBP-st mittelineaarsele koormusele, st. koormus, mida iseloomustab märgatava hulga harmooniliste olemasolu tarbitud voolu spektraalses koostises. Sünkroongeneraatori töö iseärasuste ja ühendusskeemi tõttu põhjustab see paigaldise väljundis pinge lainekuju moonutamist, samuti tarbitava voolu harmooniliste komponentide olemasolu, kui paigaldise toiteallikaks on väline vahelduvpingevõrk.

Allpool on pildid kujust (vt joonis 2) ja väljundpinge harmooniline analüüs (vt joonis 3), kui see toidetakse välisvõrgust. Harmooniliste moonutuste koefitsient ületas tagasihoidliku mittelineaarse koormuse korral sagedusmuunduri näol 10%. Samal ajal ei lülitunud installatsioon diiselrežiimile, mis kinnitab, et juhtimissüsteem ei jälgi nii olulist parameetrit nagu väljundpinge harmooniliste moonutuste koefitsient. Vaatluste kohaselt ei sõltu harmooniliste moonutuste tase mitte koormuse võimsusest, vaid mittelineaarse ja lineaarse koormuse võimsuste suhtest ning puhtal aktiivkoormusel, termilisel koormusel testimisel, pinge kujust väljundi väljundis. paigaldus on tõesti sinusoidilähedane. Kuid see olukord on tegelikkusest väga kaugel, eriti kui tegemist on sagedusmuundureid sisaldavate inseneriseadmete ja IT-koormustega, millel on lülitustoiteallikad, mis pole alati varustatud võimsusteguri korrigeerimisega (PFC).

Joonis 2

Joonis 3

Selles ja järgmistes diagrammides väärivad tähelepanu kolm asjaolu:

• Galvaaniline ühendus paigaldise sisendi ja väljundi vahel.
• Väljundi faasikoormuse tasakaalustamatus jõuab sisendini.
• Vajadus täiendavate meetmete järele koormusvoolu harmooniliste vähendamiseks.
• Väljundist sisendisse voolavad koormusvoolu ja siirdetest põhjustatud moonutuste harmoonilised komponendid.

Paralleelahel

Toitesüsteemi täiustamiseks saab DDIBP-seadmeid ühendada paralleelselt, ühendades üksikute seadmete sisend- ja väljundahelad. Samas tuleb mõista, et installatsioon kaotab iseseisvuse ja muutub süsteemi osaks, kui sünkroonsuse ja faasi tingimused on täidetud, füüsikas nimetatakse seda ühe sõnaga – koherentsus. Praktilisest küljest tähendab see seda, et kõik süsteemi kuuluvad paigaldised peavad töötama samas režiimis, st näiteks DD-st osalise tööga võimalus ja osaline töötamine välisvõrgust ei ole vastuvõetav. Sel juhul luuakse möödaviiguliin kogu süsteemile ühine (vt joonis 4).

Selle ühendusskeemi puhul on kaks potentsiaalselt ohtlikku režiimi:

• Teise ja järgnevate installatsioonide ühendamine süsteemi väljundsiiniga, säilitades samas sidususe tingimused.
• Ühe paigalduse lahtiühendamine väljundsiinist, säilitades samal ajal sidusustingimused kuni väljundlülitite avamiseni.

Joonis 4

Ühe paigalduse hädaseiskamine võib viia olukorrani, kus see hakkab aeglustuma, kuid väljundi lülitusseade pole veel avanenud. Sellisel juhul võib paigalduse ja ülejäänud süsteemi faaside erinevus lühikese aja jooksul jõuda avariiväärtusteni, põhjustades lühise.

Samuti peate pöörama tähelepanu koormuse tasakaalustamisele üksikute paigalduste vahel. Siin vaadeldavates seadmetes toimub tasakaalustamine generaatorile iseloomuliku langeva koormuse tõttu. Selle mitteideaalsuse ja paigalduseksemplaride mitteidentsete omaduste tõttu paigaldiste vahel on ka jaotus ebaühtlane. Lisaks hakkavad jaotust maksimaalsetele koormusväärtustele lähenedes mõjutama sellised näiliselt tähtsusetud tegurid nagu ühendatud liinide pikkus, paigaldiste ja koormuste jaotusvõrguga liitumispunktid, aga ka kvaliteet (üleminekutakistus). ) ühendustest endist.

Peame alati meeles pidama, et DDIBP-d ja lülitusseadmed on elektromehaanilised seadmed, millel on märkimisväärne inertsimoment ja märgatavad viiteajad vastuseks automaatse juhtimissüsteemi juhtimistoimingutele.

"Keskpinge" ühendusega paralleelahel

Sel juhul ühendatakse generaator reaktoriga sobiva teisendussuhtega trafo kaudu. Seega töötavad reaktor ja lülitusmasinad “keskmisel” pingetasemel ning generaator 0.4 kV tasemel (vt joonis 5).

Joonis 5

Selle kasutusjuhtumi puhul peate pöörama tähelepanu lõppkoormuse olemusele ja selle ühendusskeemile. Need. kui lõppkoormus on ühendatud alandavate trafode kaudu, tuleb arvestada, et trafo ühendamisega toitevõrku kaasneb suure tõenäosusega südamiku magnetiseerimise ümberpööramisprotsess, mis omakorda põhjustab voolutarbimise tõusu ja järelikult pinge langus (vt joonis 6).

Tundlikud seadmed ei pruugi sellises olukorras korralikult töötada.

Vähemalt väikese inertsiga valgustus vilgub ja mootori vaikesagedusmuundurid taaskäivitatakse.

Joonis 6

"Jagatud" väljundsiiniga vooluahel

Toitesüsteemi paigaldiste arvu optimeerimiseks teeb tootja ettepaneku kasutada "jaotatud" väljundsiiniga skeemi, milles paigaldised on nii sisendis kui ka väljundis paralleelsed, kusjuures iga installatsioon on eraldi ühendatud rohkem kui ühega. väljundsiin. Sel juhul peab möödaviiguliinide arv võrduma väljundsiinide arvuga (vt joonis 7).

Tuleb mõista, et väljundsiinid ei ole sõltumatud ja on omavahel galvaaniliselt ühendatud iga paigaldise lülitusseadmete kaudu.

Seega, hoolimata tootja kinnitustest, kujutab see vooluahel endast üht sisemise liiasusega toiteallikat, paralleellülituse korral millel on mitu galvaaniliselt ühendatud väljundit.

Joonis 7

Siin, nagu ka eelmisel juhul, tuleb pöörata tähelepanu mitte ainult paigaldiste, vaid ka väljundsiinide vahelisele koormuse tasakaalustamisele.

Samuti on osa kliente kategooriliselt vastu “määrdunud” toidu pakkumisele, s.t. koormast möödaviigu kasutamine mis tahes töörežiimis. Sellise lähenemise korral, näiteks andmekeskustes, põhjustab ühe kodara probleem (ülekoormus) süsteemi krahhi koos kasuliku koormuse täieliku väljalülitamisega.

DDIBP elutsükkel ja selle mõju toitesüsteemile tervikuna

Me ei tohi unustada, et DDIBP-paigaldised on elektromehaanilised seadmed, mis nõuavad tähelepanelikku, pehmelt öeldes aupaklikku suhtumist ja perioodilist hooldust.

Hooldusgraafik sisaldab dekomisjoneerimist, seiskamist, puhastamist, määrimist (üks kord kuue kuu jooksul), samuti generaatori laadimist proovikoormusele (üks kord aastas). Tavaliselt kulub ühe paigalduse hooldamiseks kaks tööpäeva. Ja generaatori katsekoormusega ühendamiseks spetsiaalselt loodud vooluringi puudumine toob kaasa vajaduse kasulik koormus pingest välja lülitada.

Näiteks võtame üleliigse süsteemi, mis koosneb 15 paralleelselt töötavast DDUIPS-ist, mis on "keskmise" pingega ühendatud kahekordse "jaotatud" siiniga, kui testkoormuse ühendamiseks pole spetsiaalset vooluringi.

Selliste algandmete korral on süsteemi teenindamiseks 30(!) kalendripäeva ülepäevarežiimis vaja üks väljundsiinidest pingest välja lülitada, et ühendada testkoormus. Seega on ühe väljundsiinide kasuliku koormuse toiteallika kättesaadavus - 0,959 ja tegelikult isegi 0,92.

Lisaks nõuab standardse kasuliku koormuse toiteahela juurde naasmine vajaliku arvu alandavate trafode sisselülitamist, mis omakorda põhjustab kogu (!) süsteemis mitmeid pingelangusi, mis on seotud trafode magnetiseerimise ümberpööramisega.

Soovitused DDIBP kasutamiseks

Ülaltoodust viitab mitte lohutav järeldus - DDIBP-d kasutava toitesüsteemi väljundis on kvaliteetne (!) katkematu pinge, kui kõik järgmised tingimused on täidetud:

• Välisel toiteallikal pole olulisi puudusi;
• Süsteemi koormus on ajas konstantne, olemuselt aktiivne ja lineaarne (kaks viimast omadust ei kehti andmekeskuse seadmete kohta);
• Reaktiivelementide ümberlülitamisest tulenevaid moonutusi süsteemis ei esine.

Kokkuvõtteks võib sõnastada järgmised soovitused:

• Eraldage inseneri- ja IT-seadmete toitesüsteemid ning jagage viimased alamsüsteemideks, et minimeerida vastastikust mõju.
• Pühendage eraldi võrk, et tagada ühe paigalduse teenindamine koos võimalusega ühendada välistingimustes töötav katsekoormus, mille võimsus on võrdne ühe paigaldusega. Valmistage nendel eesmärkidel ühendamiseks ette koht ja kaablirajatised.
• Jälgige pidevalt koormuse tasakaalu jõuliinide, üksikute paigalduste ja faaside vahel.
• Vältige DDIBP väljundiga ühendatud alandatud trafode kasutamist.
• Statistika kogumiseks testige ja registreerige hoolikalt automaatika ja toitelülitusseadmete tööd.
• Koormuse toitekvaliteedi kontrollimiseks testige seadmeid ja süsteeme mittelineaarse koormuse abil.
• Hooldamisel võtke käivitusakud lahti ja testige neid eraldi, sest... Vaatamata nn ekvalaiserite ja varustardipaneeli (RSP) olemasolule ei pruugi DD ühe vigase aku tõttu käivituda.
• Võtke täiendavaid meetmeid koormusvoolu harmooniliste minimeerimiseks.
• Dokumenteerige paigaldiste heli- ja soojusväljad, vibratsioonitestide tulemused, et kiiresti reageerida erinevat tüüpi mehaaniliste probleemide esimestele ilmingutele.
• Vältige paigaldiste pikaajalist seisakut, võtke kasutusele meetmed mootoriressursside ühtlaseks jaotamiseks.
• Hädaolukordade vältimiseks viige paigaldamine lõpule vibratsioonianduritega.
• Kui heli- ja soojusväljad muutuvad, ilmneb vibratsioon või võõrad lõhnad, võtke paigaldised edasiseks diagnostikaks kohe kasutusest välja.

PS Autor oleks tänulik tagasiside eest artikli teema kohta.

Allikas: www.habr.com