ویژگی های سیستم های منبع تغذیه با استفاده از DDIBP

Butsev I.V.
[ایمیل محافظت شده]

ویژگی های سیستم های منبع تغذیه با استفاده از منابع برق اضطراری دینامیک دیزل (DDIUPS)

در ارائه بعدی، نویسنده سعی خواهد کرد از کلیشه های بازاریابی پرهیز کند و صرفاً بر تجربه عملی تکیه کند. DDIBP ها از HITEC Power Protection به عنوان سوژه های آزمایشی توصیف خواهند شد.

دستگاه نصب DDIBP

دستگاه DDIBP از دیدگاه الکترومکانیکی بسیار ساده و قابل پیش بینی به نظر می رسد.
منبع اصلی انرژی یک موتور دیزل (DE) است که با در نظر گرفتن راندمان نصب، قدرت کافی برای تامین برق مداوم طولانی مدت به بار دارد. بر این اساس، این امر الزامات کاملاً دقیقی را بر قابلیت اطمینان، آمادگی برای راه اندازی و پایداری عملیات تحمیل می کند. بنابراین، استفاده از DD های کشتی که فروشنده آن ها را از زرد به رنگ خود رنگ می کند، کاملاً منطقی است.

به عنوان یک مبدل برگشت پذیر انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و برگشتی، این نصب شامل یک موتور ژنراتور با توانی بیش از توان نامی نصب است تا اول از همه ویژگی های دینامیکی منبع نیرو را در طی فرآیندهای گذرا بهبود بخشد.

از آنجایی که سازنده ادعا می کند منبع تغذیه بدون وقفه است، نصب شامل عنصری است که قدرت بار را در طول انتقال از یک حالت عملیاتی به حالت دیگر حفظ می کند. یک انباشته کننده اینرسی یا کوپلینگ القایی این هدف را انجام می دهد. این یک جسم عظیم است که با سرعت زیاد می چرخد ​​و انرژی مکانیکی را جمع می کند. سازنده دستگاه خود را به عنوان یک موتور آسنکرون در داخل یک موتور ناهمزمان توصیف می کند. آن ها یک استاتور، یک روتور بیرونی و یک روتور داخلی وجود دارد. علاوه بر این، روتور خارجی به طور صلب به شفت مشترک تاسیسات متصل است و همزمان با شفت موتور ژنراتور می چرخد. روتور داخلی علاوه بر این نسبت به روتور خارجی می چرخد ​​و در واقع یک وسیله ذخیره سازی است. برای تامین قدرت و تعامل بین قطعات مجزا، از واحدهای برس با حلقه های لغزنده استفاده می شود.

برای اطمینان از انتقال انرژی مکانیکی از موتور به قسمت‌های باقی‌مانده نصب، از کلاچ اوررانینگ استفاده می‌شود.

مهمترین بخش نصب، سیستم کنترل خودکار است که با تجزیه و تحلیل پارامترهای عملیاتی تک تک قطعات، بر کنترل نصب به عنوان یک کل تأثیر می گذارد.
همچنین مهمترین عنصر نصب، یک راکتور است، یک چوک سه فاز با یک شیر سیم پیچ، که برای ادغام نصب با سیستم منبع تغذیه طراحی شده و امکان سوئیچ نسبتاً ایمن بین حالت ها را فراهم می کند و جریان های یکسان سازی را محدود می کند.
و در نهایت، زیرسیستم های کمکی، اما به هیچ وجه ثانویه - تهویه، تامین سوخت، خنک کننده و اگزوز گاز.

حالت های عملیاتی نصب DDIBP

من فکر می کنم توصیف وضعیت های مختلف نصب DDIBP مفید باشد:

• حالت عملیات خاموش

قسمت مکانیکی نصب بدون حرکت است. برق به سیستم کنترل، سیستم پیش گرمایش وسیله نقلیه موتوری، سیستم شارژ شناور برای باتری های استارت و واحد تهویه چرخشی تامین می شود. پس از گرم کردن، نصب آماده شروع است.

• حالت عملیات START

هنگامی که فرمان START داده می شود، DD شروع به کار می کند، که روتور خارجی درایو و موتور ژنراتور را از طریق کلاچ اوررانینگ می چرخاند. با گرم شدن موتور، سیستم خنک کننده آن فعال می شود. پس از رسیدن به سرعت کار، روتور داخلی درایو شروع به چرخش (شارژ) می کند. فرآیند شارژ یک دستگاه ذخیره سازی به طور غیرمستقیم بر اساس جریان مصرفی آن ارزیابی می شود. این فرآیند 5-7 دقیقه طول می کشد.

اگر برق خارجی در دسترس باشد، همگام سازی نهایی با شبکه خارجی مدتی طول می کشد و هنگامی که درجه کافی از داخل فاز به دست آمد، نصب به آن متصل می شود.

DD سرعت چرخش را کاهش می دهد و وارد یک چرخه خنک کننده می شود که حدود 10 دقیقه طول می کشد و به دنبال آن توقف می کند. کلاچ اوررانینگ جدا می شود و چرخش بیشتر نصب توسط موتور ژنراتور پشتیبانی می شود در حالی که تلفات در باتری را جبران می کند. نصب برای تغذیه بار آماده است و به حالت UPS سوئیچ می شود.

در صورت عدم وجود منبع تغذیه خارجی، تاسیسات آماده تغذیه بار و نیازهای خود از موتور ژنراتور بوده و در حالت دیزل به کار خود ادامه می دهد.

• حالت کار دیزل

در این حالت منبع انرژی DD است. موتور ژنراتور چرخانده شده توسط آن بار را تغذیه می کند. موتور ژنراتور به عنوان منبع ولتاژ پاسخ فرکانسی مشخصی دارد و اینرسی قابل توجهی دارد و با تاخیر به تغییرات ناگهانی مقدار بار پاسخ می دهد. زیرا سازنده نصب ها را با عملیات DD دریایی تکمیل می کند در این حالت فقط با ذخایر سوخت و توانایی حفظ شرایط حرارتی نصب محدود می شود. در این حالت عملکرد، سطح فشار صدا در نزدیکی محل نصب بیش از 105 دسی‌بل است.

• حالت عملکرد یو پی اس

در این حالت منبع انرژی شبکه خارجی است. موتور ژنراتور که از طریق یک راکتور به شبکه خارجی و بار متصل می شود، در حالت جبران کننده سنکرون کار می کند و در حدود معینی مولفه راکتیو توان بار را جبران می کند. به طور کلی، نصب DDIBP که به صورت سری به یک شبکه خارجی متصل می شود، طبق تعریف، ویژگی های آن را به عنوان منبع ولتاژ بدتر می کند و امپدانس داخلی معادل را افزایش می دهد. در این حالت عملیاتی، سطح فشار صدا در نزدیکی محل نصب حدود 100 dBA است.

در صورت بروز مشکل در شبکه خارجی، دستگاه از آن جدا می شود، فرمان راه اندازی موتور دیزل داده می شود و واحد به حالت دیزل سوئیچ می شود. لازم به ذکر است که راه اندازی یک موتور دائماً گرم شده بدون بار اتفاق می افتد تا زمانی که سرعت چرخش شفت موتور با بسته شدن کلاچ بیش از حد از قسمت های باقی مانده نصب بیشتر شود. زمان معمول برای راه اندازی و رسیدن به سرعت عملکرد DD 3-5 ثانیه است.

• حالت عملیات BYPASS

در صورت لزوم، به عنوان مثال، در طول تعمیر و نگهداری، توان بار را می توان مستقیماً از شبکه خارجی به خط بای پس منتقل کرد. جابجایی به خط بای پس و عقب با همپوشانی در زمان پاسخ دستگاه های سوئیچینگ اتفاق می افتد، که به شما امکان می دهد حتی از اتلاف کوتاه مدت نیرو برای بار جلوگیری کنید. سیستم کنترل تلاش می کند تا بین ولتاژ خروجی نصب DDIBP و شبکه خارجی در فاز حفظ کند. در این مورد، حالت عملیاتی خود نصب تغییر نمی کند، یعنی. اگر DD کار می کرد، پس به کار خود ادامه می دهد، یا خود نصب از یک شبکه خارجی تغذیه می شد، سپس ادامه می یابد.

• حالت عملیات STOP

هنگامی که فرمان STOP داده می شود، برق بار به خط بای پس سوئیچ می شود و منبع تغذیه موتور ژنراتور و دستگاه ذخیره قطع می شود. نصب مدتی با اینرسی به چرخش ادامه می دهد و پس از توقف به حالت OFF می رود.

نمودارهای اتصال DDIBP و ویژگی های آنها

نصب تک

این ساده ترین گزینه برای استفاده از DDIBP مستقل است. نصب می تواند دو خروجی داشته باشد - NB (بدون قطع، برق بدون وقفه) بدون قطع منبع تغذیه و SB (وقفه کوتاه، برق تضمین شده) با قطعی کوتاه مدت برق. هر یک از خروجی ها می تواند بای پس مخصوص به خود را داشته باشد (شکل 1 را ببینید).

عکس. 1

خروجی NB معمولاً به یک بار بحرانی (IT، پمپ‌های سیرکولاسیون تبرید، تهویه مطبوع دقیق) وصل می‌شود و خروجی SB باری است که قطع کوتاه‌مدت منبع تغذیه برای آن حیاتی نیست (چیلرهای تبرید). برای جلوگیری از اتلاف کامل منبع تغذیه برای بار بحرانی، سوئیچینگ خروجی نصب و مدار بای پس با همپوشانی زمانی انجام می شود و جریان مدار به دلیل مقاومت پیچیده قطعه به مقادیر ایمن کاهش می یابد. از سیم پیچی راکتور

توجه ویژه باید به منبع تغذیه از DDIBP به بار غیرخطی، یعنی. بار، که با وجود مقدار قابل توجهی هارمونیک در ترکیب طیفی جریان مصرفی مشخص می شود. با توجه به ویژگی های عملکرد ژنراتور سنکرون و نمودار اتصال، این منجر به اعوجاج شکل موج ولتاژ در خروجی نصب و همچنین وجود اجزای هارمونیک جریان مصرفی در هنگام تغذیه نصب می شود. یک شبکه ولتاژ متناوب خارجی

در زیر تصاویر شکل (نگاه کنید به شکل 2) و تجزیه و تحلیل هارمونیک ولتاژ خروجی (نگاه کنید به شکل 3) هنگام تغذیه از یک شبکه خارجی وجود دارد. ضریب اعوجاج هارمونیک با یک بار غیرخطی متوسط ​​در قالب مبدل فرکانس از 10٪ فراتر رفت. در همان زمان، نصب به حالت دیزل تغییر نمی کند، که تأیید می کند که سیستم کنترل پارامتر مهمی مانند ضریب اعوجاج هارمونیک ولتاژ خروجی را کنترل نمی کند. با توجه به مشاهدات، سطح اعوجاج هارمونیک به توان بار بستگی ندارد، بلکه به نسبت توان بار غیرخطی و خطی بستگی دارد و هنگامی که روی یک بار فعال و حرارتی خالص آزمایش می شود، شکل ولتاژ در خروجی نصب واقعاً نزدیک به سینوسی است. اما این وضعیت بسیار دور از واقعیت است، به خصوص وقتی صحبت از برق رسانی به تجهیزات مهندسی که شامل مبدل های فرکانس است، و بارهای IT که دارای منابع تغذیه سوئیچینگ هستند که همیشه به تصحیح ضریب توان (PFC) مجهز نیستند، می رسد.

عکس. 2

عکس. 3

در این نمودار و نمودارهای بعدی، سه مورد قابل توجه است:

• اتصال گالوانیکی بین ورودی و خروجی نصب.
• عدم تعادل بار فاز از خروجی به ورودی می رسد.
• نیاز به اقدامات اضافی برای کاهش هارمونیک های جریان بار.
• اجزای هارمونیک جریان بار و اعوجاج ناشی از گذرا از خروجی به ورودی جریان می یابد.

مدار موازی

به منظور تقویت سیستم منبع تغذیه، واحدهای DDIBP را می توان به صورت موازی متصل کرد و مدارهای ورودی و خروجی واحدهای جداگانه را متصل کرد. در عین حال، درک این نکته ضروری است که نصب استقلال خود را از دست می دهد و زمانی که شرایط همزمانی و درون فازی برآورده شود، بخشی از سیستم می شود؛ در فیزیک به این موضوع در یک کلمه اشاره می شود - انسجام. از نقطه نظر عملی، این بدان معنی است که تمام تاسیسات موجود در سیستم باید در یک حالت کار کنند، به عنوان مثال، گزینه ای با عملکرد جزئی از DD، و عملیات جزئی از شبکه خارجی قابل قبول نیست. در این مورد، خط بای پس مشترک برای کل سیستم ایجاد می شود (شکل 4 را ببینید).

با این طرح اتصال، دو حالت بالقوه خطرناک وجود دارد:

• اتصال دومین و بعد از آن به گذرگاه خروجی سیستم با حفظ شرایط انسجام.
• جدا کردن یک نصب واحد از گذرگاه خروجی با حفظ شرایط انسجام تا زمانی که کلیدهای خروجی باز شوند.

عکس. 4

خاموش شدن اضطراری یک نصب می تواند منجر به وضعیتی شود که شروع به کند شدن کند، اما دستگاه سوئیچینگ خروجی هنوز باز نشده است. در این حالت در مدت زمان کوتاهی اختلاف فاز بین نصب و بقیه قسمت های سیستم می تواند به مقادیر اضطراری برسد و باعث اتصال کوتاه شود.

همچنین باید به تعادل بار بین نصب های جداگانه توجه کنید. در تجهیزات در نظر گرفته شده در اینجا، تعادل به دلیل مشخصه بار سقوط ژنراتور انجام می شود. به دلیل غیر ایده آل بودن و ویژگی های غیر یکسان نمونه های نصب بین تاسیسات، توزیع نیز ناهموار است. علاوه بر این، هنگام نزدیک شدن به مقادیر حداکثر بار، توزیع شروع به تحت تأثیر عوامل به ظاهر ناچیز مانند طول خطوط متصل، نقاط اتصال به شبکه توزیع تاسیسات و بارها و همچنین کیفیت (مقاومت انتقال) می کند. ) از خود اتصالات.

همیشه باید به یاد داشته باشیم که DDIBP ها و دستگاه های سوئیچینگ، دستگاه های الکترومکانیکی با ممان اینرسی قابل توجه و زمان تأخیر قابل توجه در پاسخ به اقدامات کنترلی سیستم کنترل خودکار هستند.

مدار موازی با اتصال ولتاژ "متوسط".

در این حالت ژنراتور از طریق ترانسفورماتور با نسبت تبدیل مناسب به راکتور متصل می شود. بنابراین، راکتور و ماشین های سوئیچینگ در سطح ولتاژ "متوسط" کار می کنند و ژنراتور در سطح 0.4 کیلو ولت کار می کند (شکل 5 را ببینید).

عکس. 5

با استفاده از این مورد، باید به ماهیت بار نهایی و نمودار اتصال آن توجه کنید. آن ها اگر بار نهایی از طریق ترانسفورماتورهای کاهنده متصل شود، باید در نظر داشت که اتصال ترانسفورماتور به شبکه تامین به احتمال زیاد با فرآیند برگشت مغناطیسی هسته همراه است، که به نوبه خود باعث هجوم مصرف جریان و در نتیجه، افت ولتاژ (شکل 6 را ببینید).

تجهیزات حساس ممکن است در این شرایط به درستی کار نکنند.

حداقل نور اینرسی کم چشمک می زند و مبدل های فرکانس موتور پیش فرض دوباره راه اندازی می شوند.

عکس. 6

مدار با یک گذرگاه خروجی "شکاف".

به منظور بهینه‌سازی تعداد نصب‌ها در سیستم منبع تغذیه، سازنده پیشنهاد می‌کند از طرحی با گذرگاه خروجی "تقسیم" استفاده کنید که در آن نصب‌ها هم در ورودی و هم در خروجی موازی هستند و هر نصب به طور جداگانه به بیش از یک خروجی متصل است. اتوبوس. در این مورد، تعداد خطوط بای پس باید با تعداد گذرگاه های خروجی برابر باشد (شکل 7 را ببینید).

باید درک کرد که باس های خروجی مستقل نیستند و از طریق دستگاه های سوئیچینگ هر تاسیسات به صورت گالوانیکی به یکدیگر متصل می شوند.

بنابراین، علی‌رغم اطمینان‌های سازنده، این مدار یک منبع تغذیه با افزونگی داخلی را نشان می‌دهد، در مورد یک مدار موازی که دارای چندین خروجی گالوانیکی متصل به هم است.

عکس. 7

در اینجا، مانند مورد قبلی، لازم است نه تنها به تعادل بار بین تاسیسات، بلکه بین اتوبوس های خروجی توجه شود.

همچنین، برخی از مشتریان به طور قاطع به عرضه مواد غذایی "کثیف" اعتراض دارند، یعنی. با استفاده از یک بای پس برای بار در هر حالت عملیاتی. با این رویکرد، برای مثال در مراکز داده، یک مشکل (اورلود) در یکی از پره ها منجر به از کار افتادن سیستم با خاموش شدن کامل محموله می شود.

چرخه عمر DDIBP و تأثیر آن بر سیستم منبع تغذیه به عنوان یک کل

ما نباید فراموش کنیم که تاسیسات DDIBP دستگاه های الکترومکانیکی هستند که حداقل به نگرش محترمانه و نگهداری دوره ای نیاز دارند.

برنامه تعمیر و نگهداری شامل از کار انداختن، خاموش کردن، تمیز کردن، روغن کاری (هر شش ماه یک بار)، و همچنین بارگیری ژنراتور در بار آزمایشی (یک بار در سال) است. به طور معمول دو روز کاری طول می کشد تا یک نصب نصب شود. و عدم وجود مدار طراحی شده ویژه برای اتصال ژنراتور به بار آزمایشی منجر به نیاز به تخلیه بار محموله می شود.

برای مثال، بیایید یک سیستم اضافی از 15 DDIUPS موازی را که با ولتاژ «متوسط» به یک گذرگاه «تقسیم‌شده» دوگانه متصل شده‌اند، در غیاب یک مدار اختصاصی برای اتصال بار آزمایشی، در نظر بگیریم.

با چنین داده های اولیه، برای سرویس دهی به سیستم به مدت 30 (!) روز تقویمی در حالت یک روز در میان، لازم است یکی از گذرگاه های خروجی برای اتصال بار آزمایشی خاموش شود. بنابراین، در دسترس بودن منبع تغذیه برای محموله یکی از اتوبوس های خروجی - 0,959 و در واقع حتی 0,92 است.

علاوه بر این، بازگشت به مدار منبع تغذیه بار استاندارد مستلزم روشن کردن تعداد مورد نیاز ترانسفورماتورهای کاهنده است که به نوبه خود باعث کاهش ولتاژهای متعدد در کل سیستم (!) مرتبط با برگشت مغناطیسی ترانسفورماتورها می شود.

توصیه هایی برای استفاده از DDIBP

از موارد فوق، یک نتیجه گیری راحت نشان می دهد - در خروجی سیستم منبع تغذیه با استفاده از DDIBP، ولتاژ بدون وقفه با کیفیت بالا (!) در صورت رعایت تمام شرایط زیر وجود دارد:

• منبع تغذیه خارجی هیچ اشکال قابل توجهی ندارد.
• بار سیستم در طول زمان ثابت است، ماهیت فعال و خطی دارد (دو ویژگی آخر برای تجهیزات مرکز داده اعمال نمی شود).
• هیچ اعوجاجی در سیستم ناشی از تعویض عناصر راکتیو وجود ندارد.

به طور خلاصه می توان توصیه های زیر را تدوین کرد:

• سیستم های منبع تغذیه تجهیزات مهندسی و فناوری اطلاعات را از هم جدا کنید و دومی را به زیرسیستم هایی تقسیم کنید تا تأثیر متقابل را به حداقل برسانید.
• اختصاص یک شبکه جداگانه برای اطمینان از قابلیت سرویس دهی به یک نصب با قابلیت اتصال یک بار آزمایشی در فضای باز با ظرفیتی برابر با یک نصب. برای این منظور سایت و امکانات کابل را برای اتصال آماده کنید.
• به طور مداوم تعادل بار بین اتوبوس های برق، تاسیسات و فازهای جداگانه را کنترل کنید.
• از استفاده از ترانسفورماتورهای کاهنده متصل به خروجی DDIBP خودداری کنید.
• به منظور جمع آوری آمار، عملکرد دستگاه های اتوماسیون و سوئیچینگ برق را به دقت تست و ثبت کنید.
• برای بررسی کیفیت منبع تغذیه بار، تاسیسات و سیستم ها را با استفاده از بار غیر خطی آزمایش کنید.
• هنگام سرویس، باتری های استارت را جدا کرده و به صورت جداگانه تست کنید، زیرا ... علیرغم وجود به اصطلاح اکولایزرها و پانل شروع پشتیبان (RSP)، به دلیل یک باتری معیوب، DD ممکن است راه اندازی نشود.
• اقدامات اضافی برای به حداقل رساندن هارمونیک های جریان بار انجام دهید.
• زمینه های صوتی و حرارتی تاسیسات، نتایج آزمایش های ارتعاش را برای پاسخ سریع به اولین تظاهرات انواع مختلف مشکلات مکانیکی مستند کنید.
• از توقف طولانی مدت تاسیسات خودداری کنید، اقداماتی را برای توزیع یکنواخت منابع موتور انجام دهید.
• برای جلوگیری از شرایط اضطراری، نصب را با سنسورهای لرزش کامل کنید.
• اگر میدان های صوتی و حرارتی تغییر کرد، لرزش یا بوی خارجی ظاهر شد، فوراً تأسیسات را برای تشخیص بیشتر از سرویس خارج کنید.

PS نویسنده از بازخورد خود در مورد موضوع مقاله سپاسگزار خواهد بود.

منبع: www.habr.com