Буцев И.В.
[электрондық пошта қорғалған]
Дизельдік динамикалық үзіліссіз қуат көздерін (DDIUPS) пайдаланатын электрмен жабдықтау жүйелерінің ерекшеліктері
Келесі презентацияда автор маркетингтік клишелерден аулақ болуға тырысады және тек практикалық тәжірибеге сүйенеді. HITEC Power Protection ұсынған DDIBP сынақ субъектілері ретінде сипатталады.
DDIBP орнату құрылғысы
DDIBP құрылғысы, электромеханикалық тұрғыдан алғанда, өте қарапайым және болжамды көрінеді.
Энергияның негізгі көзі - дизельдік қозғалтқыш (ДҚ), орнатудың тиімділігін ескере отырып, жеткілікті қуатқа ие, жүктемені ұзақ уақыт үздіксіз электрмен жабдықтау үшін. Бұл, тиісінше, оның сенімділігіне, іске қосуға дайындығына және жұмыс тұрақтылығына айтарлықтай қатаң талаптар қояды. Сондықтан, сатушы сарыдан өз түсіне бояйтын кеме DD-терін пайдалану толығымен қисынды.
Механикалық энергияны электр энергиясына және кері түрлендіргіш ретінде қондырғыға, ең алдымен, өтпелі процестер кезінде қуат көзінің динамикалық сипаттамаларын жақсарту үшін қондырғының номиналды қуатынан асатын қуаты бар қозғалтқыш-генератор кіреді.
Өндіруші үзіліссіз қуат көзін мәлімдегендіктен, қондырғыда бір жұмыс режимінен екіншісіне ауысу кезінде жүктемеге қуат беретін элемент бар. Бұл мақсатқа инерциялық аккумулятор немесе индукциялық муфта қызмет етеді. Бұл үлкен жылдамдықпен айналатын және механикалық энергия жинақтаушы массивтік дене. Өндіруші өз құрылғысын асинхронды қозғалтқыштың ішіндегі асинхронды қозғалтқыш ретінде сипаттайды. Анау. Статор, сыртқы ротор және ішкі ротор бар. Сонымен қатар, сыртқы ротор қондырғының жалпы білігіне қатты қосылған және қозғалтқыш-генератордың білігімен синхронды түрде айналады. Ішкі ротор сыртқыға қатысты қосымша айналады және іс жүзінде сақтау құрылғысы болып табылады. Жеке бөліктер арасындағы қуатты және өзара әрекеттесуді қамтамасыз ету үшін сырғанау сақиналары бар щетка қондырғылары қолданылады.
Қозғалтқыштан механикалық энергияны қондырғының қалған бөліктеріне беруді қамтамасыз ету үшін шамадан тыс ілінісу қолданылады.
Орнатудың ең маңызды бөлігі - автоматты басқару жүйесі, ол жеке бөліктердің жұмыс параметрлерін талдау арқылы тұтастай алғанда қондырғыны басқаруға әсер етеді.
Сондай-ақ қондырғының ең маңызды элементі - реактор, орама крандары бар үш фазалы дроссель, қондырғыны электрмен жабдықтау жүйесіне біріктіруге арналған және режимдер арасында салыстырмалы түрде қауіпсіз ауысуға мүмкіндік береді, теңестіру токтарын шектейді.
Ақырында, қосалқы, бірақ ешқандай жағдайда қосалқы ішкі жүйелер - желдету, отынмен қамтамасыз ету, салқындату және газды шығару.
DDIBP орнатудың жұмыс режимдері
DDIBP орнатуының әртүрлі күйлерін сипаттау пайдалы болар еді деп ойлаймын:
- жұмыс режимі OFF
Орнатудың механикалық бөлігі қозғалыссыз. Қуат басқару жүйесіне, автокөліктің алдын ала қыздыру жүйесіне, стартер батареяларына арналған қалқымалы зарядтау жүйесіне және рециркуляциялық желдеткіш қондырғыға беріледі. Алдын ала қыздырғаннан кейін орнатуды бастауға дайын.
- жұмыс режимі START
БАСТАУ пәрмені берілгенде жетектің сыртқы роторын және қозғалтқыш-генераторды шамадан тыс ілінісу арқылы айналдыратын DD іске қосылады. Қозғалтқыш қызған кезде оның салқындату жүйесі іске қосылады. Жұмыс жылдамдығына жеткеннен кейін жетектің ішкі роторы айнала бастайды (зарядтау). Сақтау құрылғысын зарядтау процесі оның тұтынатын токпен жанама түрде бағаланады. Бұл процесс 5-7 минутты алады.
Сыртқы қуат қол жетімді болса, сыртқы желімен түпкілікті синхрондау үшін біраз уақыт қажет және фазаның жеткілікті дәрежесіне жеткенде, орнату оған қосылады.
DD айналу жылдамдығын азайтады және салқындату цикліне өтеді, ол шамамен 10 минутты алады, содан кейін тоқтайды. Шамадан тыс ілініс ажыратылады және қондырғының одан әрі айналуы аккумулятордағы шығындарды өтей отырып, қозғалтқыш-генератормен қамтамасыз етіледі. Орнату жүктемені қуаттандыруға дайын және UPS режиміне ауысады.
Сыртқы қуат көзі болмаған жағдайда қондырғы қозғалтқыш-генератордан жүктемені және өз қажеттіліктерін қоректендіруге дайын және ДИЗЕЛЬ режимінде жұмысын жалғастырады.
- жұмыс режимі ДИЗЕЛЬ
Бұл режимде қуат көзі - DD. Онымен айналатын қозғалтқыш-генератор жүктемені қуаттандырады. Мотор-генератор кернеу көзі ретінде айқын жиілік реакциясына ие және жүктеме шамасының кенеттен өзгеруіне кідіріспен жауап беретін айтарлықтай инерцияға ие. Өйткені Өндіруші қондырғыларды теңіз DD жұмысымен аяқтайды, бұл режимде тек отын қорымен және қондырғының жылу режимін сақтау мүмкіндігімен шектеледі. Бұл жұмыс режимінде қондырғының жанындағы дыбыс қысымының деңгейі 105 дБА-дан асады.
- UPS жұмыс режимі
Бұл режимде энергия көзі сыртқы желі болып табылады. Реактор арқылы сыртқы желіге де, жүктемеге де қосылған мотор-генератор синхронды компенсатор режимінде жұмыс істейді, белгілі бір шектерде жүктеме қуатының реактивті құрамдас бөлігін өтейді. Жалпы, сыртқы желімен тізбектей қосылған DDIBP қондырғысы, анықтамасы бойынша, оның кернеу көзі ретіндегі сипаттамаларын нашарлатады, эквивалентті ішкі кедергіні арттырады. Бұл жұмыс режимінде қондырғының жанындағы дыбыс қысымының деңгейі шамамен 100 дБА құрайды.
Сыртқы желіде ақаулар туындаған жағдайда қондырғы одан ажыратылады, дизельді қозғалтқышты іске қосу командасы беріледі және қондырғы ДИЗЕЛЬ режиміне ауысады. Айта кету керек, тұрақты қыздырылған қозғалтқышты іске қосу қозғалтқыш білігінің айналу жылдамдығы ілінісудің жабылуымен қондырғының қалған бөліктерінен асып кеткенше жүктемесіз жүреді. DD іске қосу және жұмыс жылдамдығына жетудің әдеттегі уақыты 3-5 секунд.
- BYPASS жұмыс режимі
Қажет болса, мысалы, техникалық қызмет көрсету кезінде жүктеме қуатын тікелей сыртқы желіден айналма жолға беруге болады. Айналым сызығына және кері ауысу коммутациялық құрылғылардың жауап беру уақытының қабаттасуымен жүреді, бұл тіпті жүктеменің қысқа мерзімді жоғалуын болдырмауға мүмкіндік береді, өйткені Басқару жүйесі DDIBP қондырғысының шығыс кернеуі мен сыртқы желі арасындағы фазалық режимді сақтауға тырысады. Бұл жағдайда орнатудың жұмыс режимінің өзі өзгермейді, яғни. егер DD жұмыс істеп тұрса, ол жұмысын жалғастырады немесе орнатудың өзі сыртқы желіден қуат алса, ол жалғасады.
- жұмыс режимі STOP
ТОҚТАТУ пәрмені берілгенде жүктеме қуаты айналма желіге ауыстырылады, ал қозғалтқыш-генератор мен сақтау құрылғысының қоректенуі үзіледі. Орнату біраз уақыт инерция бойынша айналуды жалғастырады және тоқтағаннан кейін ол OFF режиміне өтеді.
DDIBP қосылу диаграммалары және олардың ерекшеліктері
Бір реттік орнату
Бұл тәуелсіз DDIBP пайдаланудың ең қарапайым нұсқасы. Орнатудың екі шығысы болуы мүмкін - NB (үзіліссіз, үзіліссіз қуат) электрмен жабдықтауды тоқтатпай және SB (қысқа үзіліс, кепілдендірілген қуат). Әрбір шығыстың өзіндік айналма жолы болуы мүмкін (1-суретті қараңыз).
1-сурет
NB шығысы әдетте критикалық жүктемеге қосылады (АТ, тоңазытқыштың циркуляциялық сорғылары, дәл кондиционерлер), ал SB шығысы электрмен жабдықтаудың қысқа мерзімді үзілуі маңызды емес жүктеме болып табылады (тоңазытқыш салқындатқыштар). Сыни жүктемені қоректендірудің толық жоғалуын болдырмау үшін орнату шығысы мен айналма тізбегінің ауысуы уақыттың қабаттасуымен жүзеге асырылады, ал тізбектің токтары бөліктің күрделі кедергісіне байланысты қауіпсіз мәндерге дейін азаяды. реактор орамының.
DDIBP-ден сызықты емес жүктемеге дейін қуат көзіне ерекше назар аудару керек, яғни. тұтынылатын токтың спектрлік құрамында гармоникалардың айтарлықтай мөлшерінің болуымен сипатталатын жүктеме. Синхронды генератордың жұмыс істеу ерекшеліктеріне және қосылу схемасына байланысты бұл қондырғының шығысындағы кернеу толқын пішінінің бұрмалануына, сондай-ақ қондырғы электр қуатымен қоректенетін кезде тұтынылатын токтың гармоникалық компоненттерінің болуына әкеледі. сыртқы айнымалы кернеу желісі.
Төменде сыртқы желіден қуат алған кезде пішіннің кескіндері (2-суретті қараңыз) және шығыс кернеуінің гармоникалық талдауы (3-суретті қараңыз). Жиілік түрлендіргіш түріндегі қарапайым сызықты емес жүктеме кезінде гармоникалық бұрмалану коэффициенті 10%-дан асты. Сонымен қатар, қондырғы дизельдік режимге ауыспады, бұл басқару жүйесі шығыс кернеуінің гармоникалық бұрмалану коэффициенті сияқты маңызды параметрді бақылай алмайтынын растайды. Бақылаулар бойынша гармоникалық бұрмалану деңгейі жүктеме қуатына емес, сызықты емес және сызықтық жүктеме қуаттарының қатынасына, ал таза активті, термиялық жүктемеге сыналғанда, шығысындағы кернеу пішініне тәуелді. орнату шынымен синусоидаға жақын. Бірақ бұл жағдай шындықтан өте алыс, әсіресе жиілік түрлендіргіштерін қамтитын инженерлік жабдықты қуаттандыруға және әрқашан қуат факторын түзетумен (PFC) жабдықталмаған коммутациялық қуат көздері бар АТ жүктемелеріне қатысты.
2-сурет
3-сурет
Осы және одан кейінгі диаграммаларда үш жағдайды атап өтуге болады:
- Орнатудың кірісі мен шығысы арасындағы гальваникалық байланыс.
- Шығудан фазалық жүктеменің теңгерімсіздігі кіріске жетеді.
- Жүктеме ток гармоникасын азайту үшін қосымша шараларды қолдану қажеттілігі.
- Жүктеме тогының гармоникалық құрамдас бөліктері және өтпелі процестерден туындаған бұрмаланулар шығыстан кіріске ағып кетеді.
Параллель тізбек
Электрмен жабдықтау жүйесін жақсарту үшін DDIBP қондырғыларын жеке блоктардың кіріс және шығыс тізбектерін қоса отырып, параллель қосуға болады. Сонымен бірге синхронизм және инфазалық шарттар орындалған кезде қондырғы өзінің дербестігін жоғалтып, жүйенің бір бөлігіне айналатынын түсіну қажет, физикада бұл бір сөзбен - когеренттілік деп аталады. Практикалық тұрғыдан алғанда, бұл жүйеге енгізілген барлық қондырғылар бір режимде жұмыс істеуі керек дегенді білдіреді, яғни, мысалы, DD-дан ішінара жұмыс істейтін опция және сыртқы желіден ішінара жұмыс істеуге болмайды. Бұл жағдайда айналма жол бүкіл жүйеге ортақ құрылады (4-суретті қараңыз).
Бұл қосылу схемасымен екі ықтимал қауіпті режим бар:
- Когеренттілік шарттарын сақтай отырып, екінші және кейінгі қондырғыларды жүйенің шығыс шинасына қосу.
- Шығу қосқыштары ашылғанша когеренттілік шарттарын сақтай отырып, шығыс шинасында бір қондырғыны ажырату.
4-сурет
Бір қондырғының авариялық өшірілуі оның баяулай бастайтын жағдайына әкелуі мүмкін, бірақ шығыс коммутациялық құрылғы әлі ашылған жоқ. Бұл жағдайда қысқа уақыт ішінде орнату мен жүйенің қалған бөлігі арасындағы фазалық айырмашылық қысқа тұйықталуды тудыратын төтенше мәндерге жетуі мүмкін.
Сондай-ақ жеке қондырғылар арасындағы жүктемені теңестіруге назар аудару керек. Мұнда қарастырылған жабдықта теңдестіру генератордың түсетін жүктеме сипаттамасына байланысты жүзеге асырылады. Орнатулар арасындағы орнату даналарының идеалды емес және бірдей емес сипаттамаларына байланысты бөлу де біркелкі емес. Сонымен қатар, максималды жүктеме мәндеріне жақындаған кезде бөлуге қосылған желілердің ұзындығы, қондырғылар мен жүктердің тарату желісіне қосылу нүктелері, сондай-ақ сапасы (өтпелі кедергі) сияқты шамалы болып көрінетін факторлар әсер ете бастайды. ) байланыстардың өздері.
DDIBP және коммутациялық құрылғылар автоматты басқару жүйесінен басқару әрекеттеріне жауап ретінде айтарлықтай инерция моменті және байқалатын кідіріс уақыты бар электромеханикалық құрылғылар екенін әрқашан есте ұстауымыз керек.
«Орташа» кернеу қосылымы бар параллельді тізбек
Бұл жағдайда генератор реакторға сәйкес трансформация коэффициенті бар трансформатор арқылы қосылады. Осылайша, реактор мен коммутациялық машиналар «орташа» кернеу деңгейінде жұмыс істейді, ал генератор 0.4 кВ деңгейінде жұмыс істейді (5-суретті қараңыз).
5-сурет
Бұл пайдалану жағдайында сіз соңғы жүктеменің сипатына және оның қосылу схемасына назар аударуыңыз керек. Анау. егер түпкілікті жүктеме төмендеткіш трансформаторлар арқылы қосылса, трансформаторды қоректендіру желісіне қосу, өз кезегінде, ток тұтынудың ағынын тудыратын, өз кезегінде, магниттелудің кері процесімен бірге жүретінін есте ұстаған жөн. демек, кернеудің төмендеуі (6-суретті қараңыз).
Бұл жағдайда сезімтал жабдық дұрыс жұмыс істемеуі мүмкін.
Кем дегенде, төмен инерциялық жарықтандыру жыпылықтайды және әдепкі қозғалтқыш жиілік түрлендіргіштері қайта іске қосылады.
6-сурет
«Бөлінген» шығыс шинасы бар тізбек
Электрмен жабдықтау жүйесіндегі қондырғылар санын оңтайландыру үшін өндіруші «бөлінген» шығыс шинасы бар схеманы пайдалануды ұсынады, онда қондырғылар кірісте де, шығыста да параллель болады, әрбір қондырғы біреуден көп құрылғыға жеке қосылған. шығыс шинасы. Бұл жағдайда айналма жолдардың саны шығыс шиналар санына тең болуы керек (7-суретті қараңыз).
Шығу шиналары тәуелсіз емес және әрбір қондырғының коммутациялық құрылғылары арқылы бір-бірімен гальваникалық түрде қосылғанын түсіну керек.
Осылайша, өндірушінің кепілдіктеріне қарамастан, бұл тізбек бірнеше гальваникалық өзара байланысты шығыстары бар параллельді тізбек жағдайында ішкі резервтілігі бар бір қуат көзін білдіреді.
7-сурет
Мұнда, алдыңғы жағдайдағыдай, қондырғылар арасында ғана емес, шығыс шиналар арасындағы жүктемені теңестіруге назар аудару қажет.
Сондай-ақ, кейбір тұтынушылар «лас» тағамды жеткізуге үзілді-кесілді қарсылық білдіреді, яғни. кез келген жұмыс режимінде жүктемені айналып өту арқылы. Бұл тәсілмен, мысалы, деректер орталықтарында, спицтердің біріндегі мәселе (шамадан тыс жүктелу) пайдалы жүктемені толығымен өшірумен жүйенің бұзылуына әкеледі.
DDIBP өмірлік циклі және оның жалпы электрмен жабдықтау жүйесіне әсері
DDIBP қондырғылары мұқият, ең аз дегенде, құрметпен қарауды және мерзімді жөндеуді қажет ететін электромеханикалық құрылғылар екенін ұмытпауымыз керек.
Техникалық қызмет көрсету кестесіне пайдаланудан шығару, өшіру, тазалау, майлау (алты айда бір рет), сондай-ақ генераторды сынақ жүктемесіне жүктеу (жылына бір рет) кіреді. Бір орнатуға қызмет көрсету үшін әдетте екі жұмыс күні қажет. Ал генераторды сынақ жүктемесіне қосу үшін арнайы жасалған схеманың болмауы пайдалы жүктемені токсыздандыру қажеттілігіне әкеледі.
Мысалы, сынақ жүктемесін қосуға арналған арнайы тізбек болмаған кезде қос «бөлінетін» шинаға «орташа» кернеуде қосылған 15 параллель жұмыс істейтін DDIUPS артық жүйесін алайық.
Осындай бастапқы деректермен жүйеге күнтізбелік 30(!) күндік режимде қызмет көрсету үшін сынақ жүктемесін қосу үшін шығыс шиналарының біреуін токтан ажырату қажет болады. Осылайша, шығыс автобустарының біреуінің пайдалы жүктемесіне электрмен жабдықтаудың болуы - 0,959, ал іс жүзінде тіпті 0,92.
Бұдан басқа, стандартты пайдалы жүктемені қоректендіру тізбегіне оралу төмендеткіш трансформаторлардың қажетті санын қосуды талап етеді, бұл өз кезегінде трансформаторлардың магниттелуінің кері өзгеруімен байланысты бүкіл(!) жүйеде кернеудің бірнеше рет төмендеуін тудырады.
DDIBP пайдалану бойынша ұсыныстар
Жоғарыда айтылғандардан жұбатпайтын қорытынды өзін көрсетеді - DDIBP көмегімен электрмен жабдықтау жүйесінің шығысында келесі шарттардың барлығы орындалған кезде жоғары сапалы (!) үздіксіз кернеу болады:
- Сыртқы қуат көзінің айтарлықтай кемшіліктері жоқ;
- Жүйе жүктемесі уақыт бойынша тұрақты, белсенді және сызықтық сипатта (соңғы екі сипаттама деректер орталығының жабдықтарына қатысты емес);
- Жүйеде реактивті элементтердің ауысуынан туындаған бұрмаланулар жоқ.
Қорытындылай келе, келесі ұсыныстарды тұжырымдауға болады:
- Инженерлік және АТ жабдықтарының электрмен жабдықтау жүйелерін ажыратыңыз және өзара әсерді азайту үшін соңғысын ішкі жүйелерге бөліңіз.
- Бір қондырғыға тең сыйымдылығы бар сыртқы сынақ жүктемесін қосу мүмкіндігімен бір қондырғыға қызмет көрсету мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін бөлек желіні бөліңіз. Осы мақсаттарға қосылу үшін учаскені және кабельдік қондырғыларды дайындаңыз.
- Қуат автобустары, жеке қондырғылар мен фазалар арасындағы жүктеме балансын үнемі бақылаңыз.
- DDIBP шығысына қосылған төмендеткіш трансформаторларды пайдаланбаңыз.
- Статистикалық мәліметтерді жинау үшін автоматика және қуатты ауыстырып қосу құрылғыларының жұмысын мұқият тексеріп, жазып алыңыз.
- Жүктемені электрмен жабдықтау сапасын тексеру үшін сызықты емес жүктемені пайдаланып қондырғылар мен жүйелерді сынау.
- Қызмет көрсету кезінде стартер батареяларын бөлшектеп, оларды жеке тексеріп көріңіз, себебі... Эквалайзерлер және резервтік іске қосу панелі (RSP) деп аталатынына қарамастан, бір ақаулы батареяға байланысты DD іске қосылмауы мүмкін.
- Жүктеме ток гармоникаларын азайту үшін қосымша шараларды қабылдаңыз.
- Механикалық ақаулардың әртүрлі түрлерінің алғашқы көріністеріне жылдам жауап беру үшін қондырғылардың дыбыс және жылу өрістерін, діріл сынақтарының нәтижелерін құжаттаңыз.
- Қондырғылардың ұзақ уақыт бойы тоқтап тұруын болдырмаңыз, мотор ресурстарын біркелкі бөлу шараларын қолданыңыз.
- Төтенше жағдайларды болдырмау үшін діріл сенсорларымен орнатуды аяқтаңыз.
- Дыбыс және жылу өрістері өзгерсе, діріл немесе бөгде иістер пайда болса, қосымша диагностика үшін қондырғыларды дереу қызметтен шығарыңыз.
PS Автор мақала тақырыбы бойынша кері байланыс үшін алғысын білдіреді.
Ақпарат көзі: www.habr.com