Maitinimo sistemų, naudojančių DDIBP, ypatybės

Butevas I.V.
[apsaugotas el. paštu]

Maitinimo sistemų, naudojančių dyzelinius dinaminius nepertraukiamuosius maitinimo šaltinius (DDUIPS) ypatybės

Tolesniame pristatyme autorė stengsis vengti rinkodaros klišių ir remsis vien praktine patirtimi. DDIBP iš HITEC Power Protection bus aprašyti kaip bandomieji.

DDIBP diegimo įrenginys

DDIBP įrenginys elektromechaniniu požiūriu atrodo gana paprastas ir nuspėjamas.
Pagrindinis energijos šaltinis yra dyzelinis variklis (DE), turintis pakankamai galios, atsižvelgiant į įrenginio efektyvumą, ilgalaikiam nuolatiniam apkrovos maitinimui. Tai atitinkamai kelia gana griežtus reikalavimus jo patikimumui, pasirengimui paleisti ir veikimo stabilumui. Todėl visiškai logiška naudoti laivinius DD, kuriuos pardavėjas perdažo iš geltonos į savo spalvą.

Kaip grįžtamasis mechaninės energijos keitiklis į elektros energiją ir atgal, įrenginyje yra variklis-generatorius, kurio galia viršija įrenginio vardinę galią, siekiant pagerinti visų pirma dinamines maitinimo šaltinio charakteristikas pereinamųjų procesų metu.

Kadangi gamintojas teigia, kad maitinimas yra nepertraukiamas, instaliacijoje yra elementas, kuris palaiko maitinimą apkrovai pereinant iš vieno darbo režimo į kitą. Tam tinka inercinis akumuliatorius arba indukcinė jungtis. Tai masyvus kūnas, kuris sukasi dideliu greičiu ir kaupia mechaninę energiją. Gamintojas apibūdina savo įrenginį kaip asinchroninį variklį asinchroninio variklio viduje. Tie. Yra statorius, išorinis ir vidinis rotorius. Be to, išorinis rotorius yra tvirtai prijungtas prie bendro įrenginio veleno ir sukasi sinchroniškai su variklio-generatoriaus velenu. Vidinis rotorius papildomai sukasi, palyginti su išoriniu, ir iš tikrųjų yra saugojimo įrenginys. Siekiant užtikrinti galią ir sąveiką tarp atskirų dalių, naudojami šepečių blokai su slydimo žiedais.

Siekiant užtikrinti mechaninės energijos perdavimą iš variklio į likusias įrenginio dalis, naudojama paleidimo sankaba.

Svarbiausia instaliacijos dalis – automatinė valdymo sistema, kuri, analizuodama atskirų dalių veikimo parametrus, įtakoja viso įrenginio valdymą.
Taip pat svarbiausias instaliacijos elementas yra reaktorius, trifazis droselis su apvijos čiaupu, skirtas integruoti instaliaciją į maitinimo sistemą ir leisti gana saugiai perjungti režimus, ribojant išlyginamąsias sroves.
Ir galiausiai pagalbiniai, bet jokiu būdu ne antriniai posistemiai – vėdinimas, kuro tiekimas, aušinimas ir dujų išmetimas.

DDIBP įrenginio veikimo režimai

Manau, kad būtų naudinga apibūdinti įvairias DDIBP diegimo būsenas:

• darbo režimas IŠJUNGTAS

Mechaninė įrenginio dalis nejuda. Maitinimas tiekiamas valdymo sistemai, motorinės transporto priemonės pašildymo sistemai, starterio akumuliatorių plūduriuojančiai įkrovimo sistemai ir recirkuliaciniam vėdinimo įrenginiui. Po pašildymo montavimas yra paruoštas pradėti.

• darbo režimas START

Kai duodama START komanda, įsijungia DD, kuris sukasi išorinį pavaros rotorių ir variklio generatorių per eigos sankabą. Kai variklis įšyla, įsijungia jo aušinimo sistema. Pasiekus darbinį greitį, vidinis pavaros rotorius pradeda suktis (įkrauti). Saugojimo įrenginio įkrovimo procesas netiesiogiai vertinamas pagal jo sunaudojamą srovę. Šis procesas trunka 5-7 minutes.

Jei yra išorinis maitinimas, užtrunka šiek tiek laiko, kol galutinai sinchronizuojasi su išoriniu tinklu ir, kai pasiekiamas pakankamas fazės laipsnis, įrenginys prijungiamas prie jo.

DD sumažina sukimosi greitį ir pereina į aušinimo ciklą, kuris trunka apie 10 minučių, o po to sustoja. Išsijungianti sankaba atsijungia ir tolimesnį įrenginio sukimąsi palaiko variklis-generatorius, kompensuodamas nuostolius akumuliatoriuje. Įrenginys paruoštas maitinti apkrovą ir persijungia į UPS režimą.

Jei nėra išorinio maitinimo šaltinio, įrenginys yra pasirengęs maitinti apkrovą ir savo poreikius iš variklio generatoriaus ir toliau veikia DYZELINIU režimu.

• darbo režimas DYZELIS

Šiuo režimu energijos šaltinis yra DD. Jo sukamas variklis-generatorius maitina apkrovą. Variklio generatorius, kaip įtampos šaltinis, turi ryškią dažnio atsaką ir pastebimą inerciją, reaguodamas į staigius apkrovos dydžio pokyčius. Nes Gamintojas komplektuoja įrenginius su jūriniu DD darbu šiuo režimu riboja tik kuro atsargos ir galimybė palaikyti įrenginio šiluminį režimą. Šiuo darbo režimu garso slėgio lygis šalia įrenginio viršija 105 dBA.

• UPS darbo režimas

Šiuo režimu energijos šaltinis yra išorinis tinklas. Variklis-generatorius, per reaktorių prijungtas tiek prie išorinio tinklo, tiek prie apkrovos, veikia sinchroninio kompensatoriaus režimu, tam tikrose ribose kompensuodamas apkrovos galios reaktyviąją dedamąją. Apskritai, DDIBP įrenginys, nuosekliai sujungtas su išoriniu tinklu, pagal apibrėžimą pablogina savo, kaip įtampos šaltinio, charakteristikas, padidindamas lygiavertę vidinę varžą. Šiuo darbo režimu garso slėgio lygis šalia įrenginio yra apie 100 dBA.

Iškilus problemoms su išoriniu tinklu, įrenginys nuo jo atjungiamas, duodama komanda užvesti dyzelinį variklį ir agregatas persijungia į DYZELIO režimą. Reikėtų pažymėti, kad nuolat šildomas variklis paleidžiamas be apkrovos tol, kol variklio veleno sukimosi greitis viršija likusias įrenginio dalis, kai uždaroma sankaba. Įprastas DD paleidimo ir veikimo greičio pasiekimo laikas yra 3–5 sekundės.

• BYPASS veikimo režimas

Esant reikalui, pavyzdžiui, atliekant techninę priežiūrą, apkrovos galia gali būti perduodama į aplinkkelio liniją tiesiai iš išorinio tinklo. Perjungimas į aplinkkelio liniją ir atgal įvyksta perjungimo įtaisų reakcijos laikui persidengus, o tai leidžia išvengti net trumpalaikio apkrovos galios praradimo, nes Valdymo sistema stengiasi palaikyti fazę tarp DDIBP įrenginio išėjimo įtampos ir išorinio tinklo. Tokiu atveju pats instaliacijos darbo režimas nesikeičia, t.y. jei DD veikė, tada jis veiks ir toliau, arba pats įrenginys buvo maitinamas iš išorinio tinklo, tada jis tęsis.

• darbo režimas STOP

Davus komandą STOP, apkrovos maitinimas perjungiamas į aplinkkelio liniją, nutrūksta elektros energijos tiekimas variklio generatoriui ir saugojimo įrenginiui. Įrenginys kurį laiką toliau sukasi pagal inerciją ir sustojęs pereina į OFF režimą.

DDIBP prijungimo schemos ir jų ypatybės

Vienkartinis montavimas

Tai paprasčiausias nepriklausomo DDIBP naudojimo variantas. Instaliacija gali turėti du išėjimus – NB (be pertraukų, nepertraukiamas maitinimas) nenutraukiant maitinimo ir SB (trumpas pertrauka, garantuotas maitinimas) su trumpalaikiu maitinimo nutraukimu. Kiekvienas išėjimas gali turėti savo aplinkkelį (žr. 1 pav.).

1 pav

NB išėjimas dažniausiai jungiamas prie kritinės apkrovos (IT, šaldymo cirkuliaciniai siurbliai, preciziniai oro kondicionieriai), o SB išėjimas yra tokia apkrova, kuriai trumpalaikis maitinimo nutraukimas nėra kritinis (šaldymo aušintuvai). Siekiant išvengti visiško energijos tiekimo praradimo esant kritinei apkrovai, instaliacijos išėjimo ir apėjimo grandinės perjungimas atliekamas laikui bėgant, o grandinės srovės sumažinamos iki saugių verčių dėl sudėtingos dalies varžos. reaktoriaus apvijos.

Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas maitinimo šaltiniui nuo DDIBP iki netiesinės apkrovos, t.y. apkrova, kuriai būdingas pastebimas harmonikų kiekis sunaudotos srovės spektrinėje sudėtyje. Dėl sinchroninio generatoriaus veikimo ypatumų ir sujungimo schemos tai iškraipo įtampos bangos formą įrenginio išėjime, taip pat harmoninių sunaudojamos srovės komponentų buvimą, kai įrenginys maitinamas iš išorinis kintamosios įtampos tinklas.

Žemiau pateikiami formos vaizdai (žr. 2 pav.) ir išėjimo įtampos harmoninė analizė (žr. 3 pav.), kai maitinama iš išorinio tinklo. Harmoninio iškraipymo koeficientas viršijo 10%, esant kukliai netiesinei apkrovai dažnio keitiklio pavidalu. Tuo pačiu metu įrenginys neperjungė į dyzelino režimą, o tai patvirtina, kad valdymo sistema nekontroliuoja tokio svarbaus parametro kaip išėjimo įtampos harmoninio iškraipymo koeficientas. Remiantis stebėjimais, harmoninio iškraipymo lygis priklauso ne nuo apkrovos galios, o nuo netiesinės ir tiesinės apkrovos galių santykio, o išbandant grynai aktyvią, šiluminę apkrovą, įtampos formos apkrovos išėjime. montavimas tikrai artimas sinusoidiniam. Tačiau ši situacija yra labai toli nuo realybės, ypač kai kalbama apie inžinerinės įrangos, apimančios dažnio keitiklius, maitinimą ir IT apkrovas, turinčias perjungimo maitinimo šaltinius, kurie ne visada aprūpinti galios koeficiento korekcija (PFC).

2 pav

3 pav

Šioje ir tolesnėse diagramose pažymėtinos trys aplinkybės:

• Galvaninis ryšys tarp įrenginio įėjimo ir išėjimo.
• Fazinės apkrovos disbalansas iš išėjimo pasiekia įėjimą.
• Būtinybė imtis papildomų priemonių apkrovos srovės harmonikoms sumažinti.
• Harmoniniai apkrovos srovės komponentai ir pereinamųjų procesų sukeliami iškraipymai teka iš išėjimo į įėjimą.

Lygiagreti grandinė

Siekiant pagerinti maitinimo sistemą, DDIBP blokai gali būti jungiami lygiagrečiai, sujungiant atskirų įrenginių įvesties ir išvesties grandines. Kartu reikia suprasti, kad instaliacija praranda savarankiškumą ir tampa sistemos dalimi, kai įvykdomos sinchronizmo ir fazės sąlygos, fizikoje tai vadinama vienu žodžiu – darna. Praktiniu požiūriu tai reiškia, kad visi į sistemą įtraukti įrenginiai turi veikti tuo pačiu režimu, t.y., pavyzdžiui, parinktis su daliniu valdymu iš DD, o dalinis veikimas iš išorinio tinklo yra nepriimtinas. Tokiu atveju aplinkkelio linija sukuriama bendra visai sistemai (žr. 4 pav.).

Naudojant šią ryšio schemą, yra du potencialiai pavojingi režimai:

• Antrojo ir vėlesnių įrenginių prijungimas prie sistemos išvesties magistralės išlaikant darnos sąlygas.
• Vieno įrenginio atjungimas nuo išvesties magistralės, išlaikant darnos sąlygas, kol atidaromi išvesties jungikliai.

4 pav

Avarinis vieno įrenginio išjungimas gali sukelti situaciją, kai jis pradeda lėtėti, bet išvesties perjungimo įtaisas dar neatsidarė. Tokiu atveju per trumpą laiką fazių skirtumas tarp įrenginio ir likusios sistemos gali pasiekti avarines vertes, sukeldamas trumpąjį jungimą.

Taip pat reikia atkreipti dėmesį į apkrovos balansavimą tarp atskirų įrenginių. Čia nagrinėjamoje įrangoje balansavimas atliekamas dėl krentančios generatoriaus apkrovos. Dėl neidealumo ir neidentiškų instaliacijos egzempliorių charakteristikų tarp įrenginių, pasiskirstymas taip pat yra netolygus. Be to, artėjant prie maksimalių apkrovų verčių, pasiskirstymą pradeda įtakoti tokie, atrodytų, nereikšmingi veiksniai, kaip prijungtų linijų ilgis, įrenginių ir apkrovų prijungimo prie skirstomojo tinklo taškai, taip pat kokybė (atsparumas perėjimui). ) pačių jungčių.

Visada turime prisiminti, kad DDIBP ir perjungimo įtaisai yra elektromechaniniai įtaisai, turintys didelį inercijos momentą ir pastebimus vėlavimo laikus reaguojant į automatinės valdymo sistemos valdymo veiksmus.

Lygiagreti grandinė su „vidutinės“ įtampos jungtimi

Šiuo atveju generatorius yra prijungtas prie reaktoriaus per transformatorių su atitinkamu transformacijos koeficientu. Taigi reaktorius ir perjungimo mašinos dirba „vidutiniu“ įtampos lygiu, o generatorius – 0.4 kV (žr. 5 pav.).

5 pav

Naudodami šį atvejį, turite atkreipti dėmesį į galutinės apkrovos pobūdį ir jos prijungimo schemą. Tie. jei galutinė apkrova prijungiama per sumažintus transformatorius, reikia turėti omenyje, kad transformatoriaus prijungimas prie maitinimo tinklo labai tikėtinas kartu su šerdies įmagnetinimo apsisukimo procesu, o tai savo ruožtu sukelia srovės suvartojimo antplūdį ir vadinasi, įtampos kritimas (žr. 6 pav.).

Šioje situacijoje jautri įranga gali tinkamai neveikti.

Bent jau mirksi mažos inercijos apšvietimas ir iš naujo paleidžiami numatytieji variklio dažnio keitikliai.

6 pav

Grandinė su „padalinta“ išvesties magistrale

Siekiant optimizuoti instaliacijų skaičių maitinimo sistemoje, gamintojas siūlo naudoti schemą su „padalinta“ išvesties magistrale, kurioje instaliacijos yra lygiagrečios tiek įėjime, tiek išėjime, kiekvieną instaliaciją atskirai jungiant prie daugiau nei vieno. išvesties magistralė. Šiuo atveju apėjimo linijų skaičius turi būti lygus išėjimo magistralių skaičiui (žr. 7 pav.).

Reikia suprasti, kad išvesties magistralės nėra nepriklausomos ir yra galvaniškai sujungtos viena su kita per kiekvieno įrenginio perjungimo įrenginius.

Taigi, nepaisant gamintojo patikinimų, ši grandinė yra vienas maitinimo šaltinis su vidiniu pertekliumi, lygiagrečios grandinės atveju turintis kelis galvaniškai sujungtus išėjimus.

7 pav

Čia, kaip ir ankstesniu atveju, reikia atkreipti dėmesį ne tik į apkrovos balansavimą tarp įrenginių, bet ir tarp išvesties magistralių.

Taip pat dalis klientų kategoriškai prieštarauja „nešvaraus“ maisto tiekimui, t.y. naudojant aplinkkelį prie apkrovos bet kuriuo darbo režimu. Taikant šį metodą, pavyzdžiui, duomenų centruose, problema (perkrova) viename iš stipinų sukelia sistemos gedimą ir visišką naudingojo krovinio išjungimą.

DDIBP gyvavimo ciklas ir jo poveikis visai maitinimo sistemai

Reikia nepamiršti, kad DDIBP įrenginiai yra elektromechaniniai įrenginiai, kuriems reikalingas atidus, švelniai tariant, pagarbus požiūris ir periodinė priežiūra.

Į techninės priežiūros grafiką įtrauktas eksploatacijos nutraukimas, išjungimas, valymas, tepimas (kartą per šešis mėnesius), taip pat generatoriaus pakrovimas į bandomąją apkrovą (kartą per metus). Paprastai vieno įrenginio aptarnavimas užtrunka dvi darbo dienas. O jei nėra specialiai sukurtos grandinės, skirtos generatoriui prijungti prie bandomosios apkrovos, reikia atjungti naudingąją apkrovą.

Pavyzdžiui, paimkime perteklinę 15 lygiagrečiai veikiančių DDUIPS sistemą, prijungtą esant „vidutinei“ įtampai, prie dvigubos „padalytos“ magistralės, jei nėra specialios grandinės bandomajai apkrovai prijungti.

Esant tokiems pradiniams duomenims, norint aptarnauti sistemą 30(!) kalendorinių dienų kas antros dienos režimu, norint prijungti bandomąją apkrovą, reikės atjungti vieną iš išėjimo magistralių. Taigi, vienos iš išėjimo magistralės naudingosios apkrovos maitinimo prieinamumas yra - 0,959, o iš tikrųjų net 0,92.

Be to, norint grįžti prie standartinės naudingosios apkrovos maitinimo grandinės, reikės įjungti reikiamą skaičių sumažintų transformatorių, o tai, savo ruožtu, sukels daugybę įtampos kritimų visoje (!) sistemoje, susijusią su transformatorių įmagnetinimo pakeitimu.

DDIBP naudojimo rekomendacijos

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, daroma nepaguodžianti išvada - maitinimo sistemos išėjime naudojant DDIBP aukštos kokybės (!) nepertraukiama įtampa yra, kai tenkinamos visos šios sąlygos:

• Išorinis maitinimo šaltinis neturi reikšmingų trūkumų;
• Sistemos apkrova laikui bėgant yra pastovi, aktyvaus ir linijinio pobūdžio (paskutinės dvi charakteristikos netaikomos duomenų centro įrangai);
• Sistemoje nėra iškraipymų, atsirandančių dėl reaktyviųjų elementų perjungimo.

Apibendrinant galima suformuluoti šias rekomendacijas:

• Atskirti inžinerinės ir IT įrangos maitinimo sistemas, o pastarąsias suskirstyti į posistemius, kad būtų kuo mažesnė tarpusavio įtaka.
• Skirkite atskirą tinklą, kad užtikrintumėte galimybę aptarnauti vieną įrenginį su galimybe prijungti lauko bandomąją apkrovą, kurios talpa lygi vienam įrenginiui. Šiems tikslams paruoškite svetainę ir kabelių įrenginius.
• Nuolat stebėkite apkrovos balansą tarp maitinimo magistralių, atskirų įrenginių ir fazių.
• Venkite naudoti sumažinamus transformatorius, prijungtus prie DDIBP išvesties.
• Atidžiai išbandykite ir užregistruokite automatikos ir maitinimo perjungimo įrenginių veikimą, kad galėtumėte rinkti statistiką.
• Norėdami patikrinti apkrovos maitinimo kokybę, išbandykite įrenginius ir sistemas naudodami nelinijinę apkrovą.
• Atlikdami techninę priežiūrą išardykite starterio akumuliatorius ir išbandykite juos atskirai, nes... Nepaisant vadinamųjų ekvalaizerių ir atsarginio paleidimo skydelio (RSP), dėl vienos sugedusios baterijos DD gali nepasileisti.
• Imkitės papildomų priemonių, kad sumažintumėte apkrovos srovės harmoniką.
• Dokumentuokite instaliacijų garso ir šiluminius laukus, vibracijos bandymų rezultatus, kad greitai reaguotumėte į pirmuosius įvairių tipų mechaninių problemų pasireiškimus.
• Venkite ilgalaikių įrenginių prastovų, imkitės priemonių tolygiai paskirstyti variklio išteklius.
• Užbaikite montavimą vibracijos jutikliais, kad išvengtumėte avarinių situacijų.
• Pasikeitus garso ir šiluminiams laukams, atsiradus vibracijai ar pašalinus kvapus, nedelsdami nutraukite įrenginių eksploataciją tolesnei diagnostikai.

PS Autorius būtų dėkingas už atsiliepimus straipsnio tema.

Šaltinis: www.habr.com