Ciri-ciri sistem bekalan kuasa menggunakan DDIBP

Butsev I.V.
[e-mel dilindungi]

Ciri sistem bekalan kuasa menggunakan Diesel Dynamic Uninterruptible Power Sources (DDIUPS)

Dalam pembentangan berikut, penulis akan cuba mengelakkan klise pemasaran dan akan bergantung semata-mata kepada pengalaman praktikal. DDIBP daripada Perlindungan Kuasa HITEC akan diterangkan sebagai subjek ujian.

peranti pemasangan DDIBP

Peranti DDIBP, dari sudut elektromekanikal, kelihatan agak mudah dan boleh diramal.
Sumber tenaga utama ialah Enjin Diesel (DE), dengan kuasa yang mencukupi, dengan mengambil kira kecekapan pemasangan, untuk bekalan kuasa berterusan jangka panjang kepada beban. Ini, sewajarnya, mengenakan keperluan yang agak ketat terhadap kebolehpercayaan, kesediaan untuk dilancarkan dan kestabilan operasinya. Oleh itu, adalah logik sepenuhnya untuk menggunakan DD kapal, yang vendor mengecat semula daripada kuning kepada warnanya sendiri.

Sebagai penukar tenaga mekanikal yang boleh diterbalikkan kepada tenaga elektrik dan belakang, pemasangan termasuk penjana motor dengan kuasa yang melebihi kuasa undian pemasangan untuk memperbaiki, pertama sekali, ciri dinamik sumber kuasa semasa proses sementara.

Memandangkan pengilang mendakwa bekalan kuasa tidak terganggu, pemasangan mengandungi elemen yang mengekalkan kuasa kepada beban semasa peralihan dari satu mod pengendalian ke mod operasi yang lain. Penumpuk inersia atau gandingan aruhan berfungsi untuk tujuan ini. Ia adalah badan besar yang berputar pada kelajuan tinggi dan mengumpul tenaga mekanikal. Pengilang menerangkan perantinya sebagai motor tak segerak di dalam motor tak segerak. Itu. Terdapat stator, rotor luar dan rotor dalam. Selain itu, pemutar luaran disambungkan dengan tegar ke aci biasa pemasangan dan berputar serentak dengan aci penjana motor. Rotor dalaman juga berputar relatif kepada yang luaran dan sebenarnya merupakan peranti storan. Untuk memberikan kuasa dan interaksi antara bahagian individu, unit berus dengan gelang gelincir digunakan.

Untuk memastikan pemindahan tenaga mekanikal dari motor ke bahagian pemasangan yang tinggal, klac overrun digunakan.

Bahagian paling penting dalam pemasangan ialah sistem kawalan automatik, yang, dengan menganalisis parameter operasi bahagian individu, mempengaruhi kawalan pemasangan secara keseluruhan.
Juga elemen pemasangan yang paling penting ialah reaktor, pencekik tiga fasa dengan paip penggulungan, direka untuk menyepadukan pemasangan ke dalam sistem bekalan kuasa dan membenarkan penukaran yang agak selamat antara mod, mengehadkan arus penyamaan.
Dan akhirnya, tambahan, tetapi tidak bermakna subsistem sekunder - pengudaraan, bekalan bahan api, penyejukan dan ekzos gas.

Mod pengendalian pemasangan DDIBP

Saya fikir ia berguna untuk menerangkan pelbagai keadaan pemasangan DDIBP:

• mod pengendalian MATI

Bahagian mekanikal pemasangan tidak bergerak. Kuasa dibekalkan kepada sistem kawalan, sistem prapemanasan kenderaan bermotor, sistem caj terapung untuk bateri pemula, dan unit pengudaraan peredaran semula. Selepas pemanasan awal, pemasangan sedia untuk dimulakan.

• mod pengendalian MULA

Apabila arahan START diberikan, DD bermula, yang memutarkan pemutar luaran pemacu dan penjana motor melalui klac terlampau. Apabila enjin menjadi panas, sistem penyejukannya diaktifkan. Selepas mencapai kelajuan operasi, pemutar dalaman pemacu mula berputar ke atas (cas). Proses mengecas peranti storan secara tidak langsung dinilai oleh arus yang digunakan. Proses ini mengambil masa 5-7 minit.

Jika kuasa luaran tersedia, ia mengambil sedikit masa untuk penyegerakan akhir dengan rangkaian luaran dan, apabila tahap dalam fasa yang mencukupi dicapai, pemasangan disambungkan kepadanya.

DD mengurangkan kelajuan putaran dan memasuki kitaran penyejukan, yang mengambil masa kira-kira 10 minit, diikuti dengan berhenti. Klac terlampau tercabut dan putaran selanjutnya pemasangan disokong oleh penjana motor sambil mengimbangi kerugian dalam penumpuk. Pemasangan sedia untuk menghidupkan beban dan bertukar kepada mod UPS.

Sekiranya tiada bekalan kuasa luaran, pemasangan bersedia untuk membekalkan kuasa kepada beban dan keperluannya sendiri daripada penjana motor dan terus beroperasi dalam mod DIESEL.

• mod pengendalian DIESEL

Dalam mod ini, sumber tenaga ialah DD. Penjana motor yang diputar olehnya menggerakkan beban. Penjana motor sebagai sumber voltan mempunyai tindak balas frekuensi yang jelas dan mempunyai inersia yang ketara, bertindak balas dengan kelewatan kepada perubahan mendadak dalam magnitud beban. Kerana Pengilang melengkapkan pemasangan dengan operasi DD marin dalam mod ini hanya terhad oleh rizab bahan api dan keupayaan untuk mengekalkan rejim terma pemasangan. Dalam mod pengendalian ini, paras tekanan bunyi berhampiran pemasangan melebihi 105 dBA.

• Mod pengendalian UPS

Dalam mod ini, sumber tenaga ialah rangkaian luaran. Penjana motor, disambungkan melalui reaktor ke kedua-dua rangkaian luaran dan beban, beroperasi dalam mod pemampas segerak, mengimbangi dalam had tertentu komponen reaktif kuasa beban. Secara umum, pemasangan DDIBP yang disambungkan secara bersiri dengan rangkaian luaran, mengikut definisi, memburukkan ciri-cirinya sebagai sumber voltan, meningkatkan impedans dalaman yang setara. Dalam mod pengendalian ini, tahap tekanan bunyi berhampiran pemasangan adalah kira-kira 100 dBA.

Sekiranya terdapat masalah dengan rangkaian luaran, unit diputuskan sambungannya, arahan diberikan untuk menghidupkan enjin diesel dan unit beralih ke mod DIESEL. Perlu diingatkan bahawa pelancaran motor yang sentiasa dipanaskan berlaku tanpa beban sehingga kelajuan putaran aci motor melebihi bahagian pemasangan yang tinggal dengan penutupan klac terlampau. Masa biasa untuk memulakan dan mencapai kelajuan operasi DD ialah 3-5 saat.

• Mod pengendalian BYPASS

Jika perlu, sebagai contoh, semasa penyelenggaraan, kuasa beban boleh dipindahkan ke garisan pintasan terus dari rangkaian luaran. Beralih ke garisan pintasan dan belakang berlaku dengan pertindihan dalam masa tindak balas peranti pensuisan, yang membolehkan anda mengelakkan kehilangan kuasa jangka pendek kepada beban kerana Sistem kawalan berusaha untuk mengekalkan fasa dalam antara voltan keluaran pemasangan DDIBP dan rangkaian luaran. Dalam kes ini, mod pengendalian pemasangan itu sendiri tidak berubah, i.e. jika DD berfungsi, maka ia akan terus berfungsi, atau pemasangan itu sendiri dikuasakan daripada rangkaian luaran, maka ia akan diteruskan.

• mod pengendalian STOP

Apabila arahan STOP diberikan, kuasa beban ditukar ke garisan pintasan, dan bekalan kuasa kepada penjana motor dan peranti storan terganggu. Pemasangan terus berputar dengan inersia untuk beberapa lama dan selepas berhenti ia masuk ke mod MATI.

Gambar rajah sambungan DDIBP dan ciri-cirinya

Pemasangan tunggal

Ini adalah pilihan paling mudah untuk menggunakan DDIBP bebas. Pemasangan boleh mempunyai dua output - NB (tiada putus, kuasa tidak terganggu) tanpa mengganggu bekalan kuasa dan SB (break pendek, kuasa terjamin) dengan gangguan kuasa jangka pendek. Setiap keluaran boleh mempunyai pintasan sendiri (lihat Rajah 1.).

Rajah 1

Output NB biasanya disambungkan kepada beban kritikal (IT, pam edaran penyejukan, penghawa dingin ketepatan), dan output SB ialah beban yang gangguan bekalan kuasa jangka pendek tidak kritikal (penyejuk penyejuk). Untuk mengelakkan kehilangan bekalan kuasa sepenuhnya kepada beban kritikal, pensuisan output pemasangan dan litar pintasan dijalankan dengan pertindihan masa, dan arus litar dikurangkan kepada nilai selamat kerana rintangan kompleks bahagian penggulungan reaktor.

Perhatian khusus harus diberikan kepada bekalan kuasa dari DDIBP kepada beban tak linear, i.e. beban, yang dicirikan oleh kehadiran jumlah harmonik yang ketara dalam komposisi spektrum arus yang digunakan. Disebabkan oleh keanehan operasi penjana segerak dan gambar rajah sambungan, ini membawa kepada herotan bentuk gelombang voltan pada output pemasangan, serta kehadiran komponen harmonik arus yang digunakan apabila pemasangan dikuasakan dari rangkaian voltan ulang-alik luaran.

Di bawah adalah imej bentuk (lihat Rajah 2) dan analisis harmonik voltan keluaran (lihat Rajah 3) apabila dikuasakan daripada rangkaian luaran. Pekali herotan harmonik melebihi 10% dengan beban tak linear sederhana dalam bentuk penukar frekuensi. Pada masa yang sama, pemasangan tidak beralih ke mod diesel, yang mengesahkan bahawa sistem kawalan tidak memantau parameter penting seperti pekali herotan harmonik voltan keluaran. Menurut pemerhatian, tahap herotan harmonik tidak bergantung pada kuasa beban, tetapi pada nisbah kuasa beban tak linear dan linear, dan apabila diuji pada beban terma aktif tulen, bentuk voltan pada output pemasangan sangat dekat dengan sinusoidal. Tetapi keadaan ini sangat jauh dari realiti, terutamanya apabila ia berkaitan dengan penjanaan peralatan kejuruteraan yang merangkumi penukar frekuensi, dan beban IT yang mempunyai bekalan kuasa pensuisan yang tidak selalu dilengkapi dengan pembetulan faktor kuasa (PFC).

Rajah 2

Rajah 3

Dalam rajah ini dan seterusnya, tiga keadaan perlu diberi perhatian:

• Sambungan galvanik antara input dan output pemasangan.
• Ketidakseimbangan beban fasa dari output mencapai input.
• Keperluan untuk langkah tambahan untuk mengurangkan harmonik arus beban.
• Komponen harmonik arus beban dan herotan yang disebabkan oleh aliran transien dari output ke input.

Litar selari

Untuk meningkatkan sistem bekalan kuasa, unit DDIBP boleh disambung secara selari, menyambungkan litar input dan output unit individu. Pada masa yang sama, adalah perlu untuk memahami bahawa pemasangan kehilangan kebebasannya dan menjadi sebahagian daripada sistem apabila syarat-syarat segerak dan dalam fasa dipenuhi; dalam fizik ini dirujuk dalam satu perkataan - koheren. Dari sudut pandangan praktikal, ini bermakna semua pemasangan yang disertakan dalam sistem mesti beroperasi dalam mod yang sama, iaitu, sebagai contoh, pilihan dengan operasi separa dari DD, dan operasi separa dari rangkaian luaran tidak boleh diterima. Dalam kes ini, garisan pintasan dicipta biasa kepada keseluruhan sistem (lihat Rajah 4).

Dengan skim sambungan ini, terdapat dua mod yang berpotensi berbahaya:

• Menyambungkan pemasangan kedua dan seterusnya ke bas keluaran sistem sambil mengekalkan keadaan koheren.
• Memutuskan sambungan pemasangan tunggal daripada bas keluaran sambil mengekalkan keadaan koheren sehingga suis keluaran dibuka.

Rajah 4

Penutupan kecemasan satu pemasangan boleh membawa kepada situasi di mana ia mula perlahan, tetapi peranti pensuisan output masih belum dibuka. Dalam kes ini, dalam masa yang singkat, perbezaan fasa antara pemasangan dan seluruh sistem boleh mencapai nilai kecemasan, menyebabkan litar pintas.

Anda juga perlu memberi perhatian kepada pengimbangan beban antara pemasangan individu. Dalam peralatan yang dipertimbangkan di sini, pengimbangan dilakukan kerana ciri beban jatuh penjana. Disebabkan ciri pemasangan yang tidak ideal dan tidak serupa antara pemasangan, pengagihannya juga tidak sekata. Di samping itu, apabila menghampiri nilai beban maksimum, pengedaran mula dipengaruhi oleh faktor-faktor yang kelihatan tidak penting seperti panjang talian yang disambungkan, titik sambungan ke rangkaian pengedaran pemasangan dan beban, serta kualiti (rintangan peralihan). ) daripada sambungan itu sendiri.

Kita mesti sentiasa ingat bahawa DDIBP dan peranti pensuisan ialah peranti elektromekanikal dengan momen inersia yang ketara dan masa tunda yang ketara sebagai tindak balas terhadap tindakan kawalan daripada sistem kawalan automatik.

Litar selari dengan sambungan voltan "sederhana".

Dalam kes ini, penjana disambungkan kepada reaktor melalui pengubah dengan nisbah transformasi yang sesuai. Oleh itu, reaktor dan mesin pensuisan beroperasi pada tahap voltan "purata", dan penjana beroperasi pada tahap 0.4 kV (lihat Rajah 5).

Rajah 5

Dengan kes penggunaan ini, anda perlu memberi perhatian kepada sifat beban akhir dan gambar rajah sambungannya. Itu. jika beban akhir disambungkan melalui transformer injak turun, perlu diingat bahawa penyambungan pengubah ke rangkaian bekalan berkemungkinan besar disertai dengan proses pembalikan magnetisasi teras, yang seterusnya menyebabkan kemasukan penggunaan arus dan, akibatnya, penurunan voltan (lihat Rajah 6).

Peralatan sensitif mungkin tidak berfungsi dengan betul dalam situasi ini.

Sekurang-kurangnya lampu inersia rendah berkelip dan penukar frekuensi motor lalai dimulakan semula.

Rajah 6

Litar dengan bas keluaran "berpecah".

Untuk mengoptimumkan bilangan pemasangan dalam sistem bekalan kuasa, pengilang bercadang untuk menggunakan skema dengan bas keluaran "berpecah", di mana pemasangannya selari dalam input dan output, dengan setiap pemasangan disambungkan secara individu kepada lebih daripada satu bas keluaran. Dalam kes ini, bilangan garisan pintasan mestilah sama dengan bilangan bas keluaran (lihat Rajah 7).

Perlu difahami bahawa bas keluaran tidak bebas dan disambungkan secara galvani antara satu sama lain melalui peranti pensuisan setiap pemasangan.

Oleh itu, walaupun jaminan pengilang, litar ini mewakili satu bekalan kuasa dengan lebihan dalaman, dalam kes litar selari, mempunyai beberapa output yang saling berkaitan secara galvani.

Rajah 7

Di sini, seperti dalam kes sebelumnya, adalah perlu untuk memberi perhatian bukan sahaja kepada pengimbangan beban antara pemasangan, tetapi antara bas keluaran.

Juga, sesetengah pelanggan secara mutlak membantah bekalan makanan "kotor", i.e. menggunakan pintasan ke beban dalam mana-mana mod pengendalian. Dengan pendekatan ini, contohnya di pusat data, masalah (lebihan) pada salah satu jejari membawa kepada ranap sistem dengan penutupan penuh muatan.

Kitaran hayat DDIBP dan kesannya terhadap sistem bekalan kuasa secara keseluruhan

Kita tidak boleh lupa bahawa pemasangan DDIBP adalah peranti elektromekanikal yang memerlukan perhatian, sekurang-kurangnya, sikap hormat dan penyelenggaraan berkala.

Jadual penyelenggaraan termasuk penyahtauliahan, penutupan, pembersihan, pelinciran (setiap enam bulan sekali), serta memuatkan penjana ke beban ujian (setahun sekali). Biasanya ia mengambil masa dua hari perniagaan untuk menyediakan satu pemasangan. Dan ketiadaan litar yang direka khas untuk menyambungkan penjana ke beban ujian membawa kepada keperluan untuk menyahtenagakan muatan.

Sebagai contoh, mari kita ambil sistem berlebihan 15 DDIUPS operasi selari yang disambungkan pada voltan "purata" ke bas "split" berganda jika tiada litar khusus untuk menyambungkan beban ujian.

Dengan data awal sedemikian, untuk memberi perkhidmatan kepada sistem selama 30(!) hari kalendar dalam setiap mod hari lain, adalah perlu untuk menyahtenagakan salah satu bas keluaran untuk menyambungkan beban ujian. Oleh itu, ketersediaan bekalan kuasa kepada muatan salah satu bas keluaran ialah - 0,959, dan sebenarnya 0,92.

Di samping itu, kembali ke litar bekalan kuasa muatan standard akan memerlukan menghidupkan bilangan transformer injak turun yang diperlukan, yang seterusnya akan menyebabkan penurunan voltan berganda di seluruh sistem(!) yang dikaitkan dengan pembalikan kemagnetan transformer.

Cadangan untuk menggunakan DDIBP

Daripada perkara di atas, kesimpulan yang tidak selesa mencadangkan dirinya sendiri - pada output sistem bekalan kuasa menggunakan DDIBP, voltan tidak terganggu berkualiti tinggi (!) hadir apabila semua syarat berikut dipenuhi:

• Bekalan kuasa luaran tidak mempunyai kelemahan yang ketara;
• Beban sistem adalah malar dari semasa ke semasa, aktif dan bersifat linear (dua ciri terakhir tidak digunakan untuk peralatan pusat data);
• Tiada herotan dalam sistem yang disebabkan oleh menukar elemen reaktif.

Untuk meringkaskan, cadangan berikut boleh dirumuskan:

• Pisahkan sistem bekalan kuasa peralatan kejuruteraan dan IT, dan bahagikan yang kedua kepada subsistem untuk meminimumkan pengaruh bersama.
• Dedikasikan rangkaian yang berasingan untuk memastikan keupayaan untuk menservis pemasangan tunggal dengan keupayaan untuk menyambung beban ujian luar dengan kapasiti yang sama dengan pemasangan tunggal. Sediakan tapak dan kemudahan kabel untuk sambungan bagi tujuan ini.
• Sentiasa memantau keseimbangan beban antara bas kuasa, pemasangan individu dan fasa.
• Elakkan menggunakan transformer injak turun yang disambungkan kepada output DDIBP.
• Berhati-hati menguji dan merekodkan operasi automasi dan peranti pensuisan kuasa untuk mengumpul statistik.
• Untuk mengesahkan kualiti bekalan kuasa kepada beban, uji pemasangan dan sistem menggunakan beban bukan linear.
• Semasa menservis, buka bateri penghidup dan ujinya secara individu, kerana... Walaupun terdapat apa yang dipanggil penyamaan dan panel mula sandaran (RSP), disebabkan oleh satu bateri yang rosak, DD mungkin tidak dimulakan.
• Ambil langkah tambahan untuk meminimumkan harmonik arus beban.
• Dokumentasikan medan bunyi dan terma pemasangan, hasil ujian getaran untuk tindak balas pantas kepada manifestasi pertama pelbagai jenis masalah mekanikal.
• Elakkan masa henti pemasangan jangka panjang, ambil langkah untuk mengagihkan sumber motor secara sama rata.
• Lengkapkan pemasangan dengan penderia getaran untuk mengelakkan situasi kecemasan.
• Jika medan bunyi dan haba berubah, getaran atau bau asing muncul, segera keluarkan pemasangan daripada perkhidmatan untuk diagnostik selanjutnya.

PS Penulis akan berterima kasih atas maklum balas mengenai topik artikel.

Sumber: www.habr.com