DDIBP kullanan güç kaynağı sistemlerinin özellikleri

Butsev I.V.
[e-posta korumalı]

Dizel Dinamik Kesintisiz Güç Kaynaklarını (DDIUPS) kullanan güç kaynağı sistemlerinin özellikleri

Aşağıdaki sunumda yazar, pazarlama klişelerinden kaçınmaya çalışacak ve yalnızca pratik deneyimlere güvenecektir. HITEC Power Protection'ın DDIBP'leri test konuları olarak tanımlanacaktır.

DDIBP kurulum cihazı

DDIBP cihazı elektromekanik açıdan oldukça basit ve öngörülebilir görünüyor.
Ana enerji kaynağı, yüke uzun süreli sürekli güç sağlamak için kurulumun verimliliği dikkate alınarak yeterli güce sahip bir Dizel Motordur (DE). Bu, buna göre, güvenilirliği, fırlatılmaya hazır olması ve operasyonun istikrarı konusunda oldukça katı gereksinimler getirmektedir. Bu nedenle satıcının sarıdan kendi rengine yeniden boyadığı gemi DD'lerini kullanmak tamamen mantıklıdır.

Mekanik enerjinin elektrik enerjisine ve tersine çevrilebilir bir dönüştürücüsü olarak kurulum, her şeyden önce geçici işlemler sırasında güç kaynağının dinamik özelliklerini iyileştirmek için kurulumun nominal gücünü aşan bir güce sahip bir motor-jeneratör içerir.

Üretici kesintisiz güç kaynağı talep ettiğinden, kurulum, bir çalışma modundan diğerine geçişler sırasında yüke giden gücü koruyan bir eleman içerir. Bir eylemsiz akümülatör veya endüksiyon bağlantısı bu amaca hizmet eder. Yüksek hızda dönen ve mekanik enerji biriktiren devasa bir gövdedir. Üretici, cihazını asenkron bir motorun içindeki asenkron bir motor olarak tanımlıyor. Onlar. Bir stator, bir dış rotor ve bir iç rotor vardır. Ayrıca dış rotor, tesisin ortak miline sağlam bir şekilde bağlanmıştır ve motor-jeneratörün şaftı ile senkronize olarak dönmektedir. Dahili rotor ayrıca harici rotora göre döner ve aslında bir depolama cihazıdır. Bireysel parçalar arasında güç ve etkileşim sağlamak için kayar halkalı fırça üniteleri kullanılır.

Mekanik enerjinin motordan tesisatın geri kalan kısımlarına aktarılmasını sağlamak için tek yönlü kavrama kullanılmaktadır.

Tesisatın en önemli parçası, tek tek parçaların çalışma parametrelerini analiz ederek tesisin kontrolünü bir bütün olarak etkileyen otomatik kontrol sistemidir.
Ayrıca kurulumun en önemli unsuru, kurulumu güç kaynağı sistemine entegre etmek ve modlar arasında nispeten güvenli geçişe izin vererek dengeleme akımlarını sınırlandırmak için tasarlanmış, sarma tapalı üç fazlı bir bobin olan bir reaktördür.
Ve son olarak, yardımcı, ancak hiçbir şekilde ikincil olmayan alt sistemler - havalandırma, yakıt beslemesi, soğutma ve gaz egzozu.

DDIBP kurulumunun çalışma modları

Bir DDIBP kurulumunun çeşitli durumlarını açıklamanın faydalı olacağını düşünüyorum:

• çalışma modu KAPALI

Tesisatın mekanik kısmı hareketsizdir. Kontrol sistemine, motorlu taşıtın ön ısıtma sistemine, marş aküleri için yüzer şarj sistemine ve devridaim havalandırma ünitesine güç sağlanır. Ön ısıtmanın ardından kurulum başlamaya hazırdır.

• çalışma modu BAŞLAT

BAŞLAT komutu verildiğinde, sürücünün dış rotorunu ve motor jeneratörünü tek yönlü kavrama aracılığıyla döndüren DD başlar. Motor ısındıkça soğutma sistemi devreye girer. Çalışma hızına ulaştıktan sonra sürücünün iç rotoru dönmeye (şarj olmaya) başlar. Bir depolama cihazını şarj etme işlemi dolaylı olarak tükettiği akıma göre değerlendirilir. Bu işlem 5-7 dakika sürer.

Harici güç mevcutsa, harici ağ ile son senkronizasyonun sağlanması biraz zaman alır ve yeterli derecede aynı faza ulaşıldığında kurulum ona bağlanır.

DD dönüş hızını azaltır ve yaklaşık 10 dakika süren bir soğutma döngüsüne girer ve ardından durur. Tek yönlü kavrama devreden çıkar ve tesisatın daha fazla dönmesi, akümülatördeki kayıpları telafi ederken motor-jeneratör tarafından desteklenir. Kurulum yüke güç vermeye hazırdır ve UPS moduna geçer.

Harici güç kaynağının yokluğunda tesisat, yükü ve kendi ihtiyaçlarını motor-jeneratörden beslemeye hazırdır ve DİZEL modunda çalışmaya devam eder.

• çalışma modu DİZEL

Bu modda enerji kaynağı DD'dir. Onun tarafından döndürülen motor-jeneratör yüke güç sağlar. Bir voltaj kaynağı olarak motor-jeneratör, belirgin bir frekans tepkisine sahiptir ve yük büyüklüğündeki ani değişikliklere gecikmeyle yanıt veren gözle görülür bir atalete sahiptir. Çünkü Üretici, bu modda kurulumları deniz DD işlemiyle tamamlar ve bu mod yalnızca yakıt rezervleri ve kurulumun termal koşullarını koruma yeteneği ile sınırlıdır. Bu çalışma modunda tesisatın yakınındaki ses basıncı seviyesi 105 dBA'yı aşar.

• UPS çalışma modu

Bu modda enerji kaynağı dış ağdır. Bir reaktör aracılığıyla hem harici ağa hem de yüke bağlanan motor-jeneratör, senkron kompansatör modunda çalışarak yük gücünün reaktif bileşenini belirli sınırlar dahilinde telafi eder. Genel olarak, harici bir ağa seri olarak bağlanan bir DDIBP kurulumu, tanımı gereği, bir voltaj kaynağı olarak özelliklerini kötüleştirerek eşdeğer iç empedansı artırır. Bu çalışma modunda tesisat yakınındaki ses basıncı seviyesi yaklaşık 100 dBA'dır.

Harici ağda sorun olması durumunda ünitenin bağlantısı kesilir, dizel motoru çalıştırma komutu verilir ve ünite DİZEL moduna geçer. Sürekli ısıtılan bir motorun çalıştırılmasının, motor şaftının dönme hızı, tek yönlü kavramanın kapanmasıyla kurulumun geri kalan kısımlarını aşıncaya kadar yüksüz olarak gerçekleştiğine dikkat edilmelidir. DD'nin başlatılması ve çalışma hızlarına ulaşması için gereken tipik süre 3-5 saniyedir.

• BYPASS çalışma modu

Gerekirse, örneğin bakım sırasında yük gücü, harici ağdan doğrudan bypass hattına aktarılabilir. Baypas hattına ve geri geçiş, anahtarlama cihazlarının tepki süresinde bir örtüşme ile meydana gelir; bu, yükte kısa süreli bir güç kaybını bile önlemenizi sağlar çünkü Kontrol sistemi, DDIBP kurulumunun çıkış voltajı ile harici ağ arasında aynı fazı korumaya çalışır. Bu durumda kurulumun çalışma modu değişmez; DD çalışıyorsa, çalışmaya devam edecektir veya kurulumun kendisi harici bir ağdan güç alıyorsa, devam edecektir.

• çalışma modu STOP

STOP komutu verildiğinde yük gücü bypass hattına geçer ve motor-jeneratör ve depolama cihazına giden güç beslemesi kesilir. Tesisat bir süre ataletle dönmeye devam eder ve durduktan sonra KAPALI moduna geçer.

DDIBP bağlantı şemaları ve özellikleri

Tek kurulum

Bu, bağımsız bir DDIBP kullanmanın en basit seçeneğidir. Kurulumun iki çıkışı olabilir - güç kaynağını kesmeden NB (kesintisiz, kesintisiz güç) ve kısa süreli güç kesintisi olan SB (kısa kesinti, garantili güç). Çıkışların her birinin kendi bypass'ı olabilir (bkz. Şekil 1.).

Ris.1

NB çıkışı genellikle kritik bir yüke (IT, soğutma sirkülasyon pompaları, hassas klimalar) bağlanır ve SB çıkışı, güç kaynağının kısa süreli kesintisinin kritik olmadığı bir yüktür (soğutma soğutucuları). Kritik yüke giden güç kaynağının tamamen kaybolmasını önlemek için, tesisat çıkışının ve bypass devresinin anahtarlaması zaman örtüşmesiyle gerçekleştirilir ve parçanın karmaşık direnci nedeniyle devre akımları güvenli değerlere düşürülür. Reaktör sargısının.

DDIBP'den doğrusal olmayan yüke giden güç kaynağına özellikle dikkat edilmelidir; tüketilen akımın spektral bileşiminde gözle görülür miktarda harmonik varlığı ile karakterize edilen yük. Senkron jeneratörün ve bağlantı şemasının çalışmasının özellikleri nedeniyle, bu, tesisatın çıkışındaki voltaj dalga formunun bozulmasına ve ayrıca tesisata güç verildiğinde tüketilen akımın harmonik bileşenlerinin varlığına yol açar. harici bir alternatif voltaj ağı.

Aşağıda harici bir ağdan beslendiğinde şeklin görüntüleri (bkz. Şekil 2) ve çıkış voltajının harmonik analizi (bkz. Şekil 3) bulunmaktadır. Harmonik distorsiyon katsayısı, frekans dönüştürücü formundaki mütevazı doğrusal olmayan yükle %10'u aştı. Aynı zamanda kurulum dizel moduna geçmedi, bu da kontrol sisteminin çıkış voltajının harmonik bozulma katsayısı gibi önemli bir parametreyi izlemediğini doğruladı. Gözlemlere göre, harmonik distorsiyonun seviyesi yük gücüne değil, doğrusal olmayan ve doğrusal yükün güçlerinin oranına ve saf aktif termal yük üzerinde test edildiğinde çıkışındaki voltaj şekline bağlıdır. kurulum gerçekten sinüzoidal'e yakındır. Ancak bu durum, özellikle frekans dönüştürücüler içeren mühendislik ekipmanına güç sağlanması ve her zaman güç faktörü düzeltmesi (PFC) ile donatılmayan anahtarlamalı güç kaynaklarına sahip BT yükleri söz konusu olduğunda gerçeklikten çok uzaktır.

Ris.2

Ris.3

Bu ve sonraki diyagramlarda üç durum dikkat çekicidir:

• Tesisatın girişi ve çıkışı arasındaki galvanik bağlantı.
• Çıkıştan gelen faz yükünün dengesizliği girişe ulaşır.
• Yük akımı harmoniklerini azaltmak için ek önlemlere duyulan ihtiyaç.
• Yük akımının harmonik bileşenleri ve geçici akımların neden olduğu bozulma, çıkıştan girişe doğru akar.

Paralel devre

Güç kaynağı sistemini geliştirmek için, DDIBP üniteleri paralel olarak bağlanarak bireysel ünitelerin giriş ve çıkış devreleri birbirine bağlanabilir. Aynı zamanda senkronizasyon ve faz içi koşullar sağlandığında kurulumun bağımsızlığını kaybedip sistemin bir parçası haline geldiğini de anlamak gerekir; fizikte buna tek kelimeyle tutarlılık denir. Pratik açıdan bakıldığında bu, sisteme dahil olan tüm kurulumların aynı modda çalışması gerektiği anlamına gelir; örneğin, DD'den kısmi çalışma ve harici ağdan kısmi çalışma seçeneği kabul edilemez. Bu durumda bypass hattı tüm sistem için ortak olarak oluşturulur (bkz. Şekil 4).

Bu bağlantı şemasında potansiyel olarak tehlikeli iki mod vardır:

• Tutarlılık koşullarını korurken ikinci ve sonraki kurulumları sistem çıkış veriyoluna bağlamak.
• Çıkış anahtarları açılıncaya kadar tutarlılık koşulları korunurken tek bir kurulumun çıkış veriyolundan ayrılması.

Ris.4

Tek bir kurulumun acil olarak kapatılması, yavaşlamaya başladığı ancak çıkış anahtarlama cihazının henüz açılmadığı bir duruma yol açabilir. Bu durumda tesisat ile sistemin geri kalanı arasındaki faz farkı kısa sürede acil durum değerlerine ulaşarak kısa devreye neden olabilir.

Bireysel kurulumlar arasında yük dengelemeye de dikkat etmeniz gerekir. Burada ele alınan ekipmanlarda jeneratörün düşen yük karakteristiğinden dolayı dengeleme yapılmaktadır. Kurulum örneklerinin kurulumlar arasındaki ideal olmaması ve özdeş olmayan özellikleri nedeniyle dağıtım da eşitsizdir. Ek olarak, maksimum yük değerlerine yaklaşıldığında dağıtım, bağlı hatların uzunluğu, tesisat ve yüklerin dağıtım ağına bağlantı noktaları ve kalite (geçiş direnci) gibi görünüşte önemsiz faktörlerden etkilenmeye başlar. ) bağlantıların kendileri.

DDIBP'lerin ve anahtarlama cihazlarının, önemli bir atalet momentine ve otomatik kontrol sisteminin kontrol eylemlerine yanıt olarak gözle görülür gecikme sürelerine sahip elektromekanik cihazlar olduğunu her zaman hatırlamalıyız.

“Orta” voltaj bağlantılı paralel devre

Bu durumda jeneratör reaktöre uygun dönüşüm oranına sahip bir transformatör aracılığıyla bağlanır. Böylece reaktör ve anahtarlama makineleri “ortalama” voltaj seviyesinde çalışır ve jeneratör 0.4 kV seviyesinde çalışır (bkz. Şekil 5).

Ris.5

Bu kullanım durumunda son yükün niteliğine ve bağlantı şemasına dikkat etmeniz gerekir. Onlar. Nihai yük, düşürücü transformatörler aracılığıyla bağlanırsa, transformatörün besleme ağına bağlanmasının büyük olasılıkla çekirdeğin mıknatıslanma ters çevrilmesi sürecinin eşlik ettiği ve bunun da akım tüketiminde ani bir artışa neden olduğu akılda tutulmalıdır. sonuç olarak bir voltaj düşüşü meydana gelir (bkz. Şekil 6).

Bu durumda hassas ekipmanlar düzgün çalışmayabilir.

En azından düşük ataletli aydınlatma yanıp söner ve varsayılan motor frekans dönüştürücüleri yeniden başlatılır.

Ris.6

“Bölünmüş” çıkış veriyoluna sahip devre

Güç kaynağı sistemindeki kurulum sayısını optimize etmek için üretici, kurulumların hem giriş hem de çıkışta paralel olduğu, her kurulumun ayrı ayrı birden fazla bağlantıya bağlandığı "bölünmüş" çıkış veriyoluna sahip bir şema kullanmayı önermektedir. çıkış veriyolu. Bu durumda bypass hatlarının sayısı çıkış veriyolu sayısına eşit olmalıdır (bkz. Şekil 7).

Çıkış veriyollarının bağımsız olmadığı ve her kurulumun anahtarlama cihazları aracılığıyla birbirlerine galvanik olarak bağlı olduğu anlaşılmalıdır.

Bu nedenle, üreticinin güvencelerine rağmen, bu devre, paralel devre durumunda, galvanik olarak birbirine bağlı birkaç çıkışa sahip, dahili yedekli bir güç kaynağını temsil eder.

Ris.7

Burada da önceki durumda olduğu gibi sadece kurulumlar arasında değil, çıkış veriyolları arasında da yük dengelemeye dikkat etmek gerekiyor.

Ayrıca, bazı müşteriler “kirli” gıdaların tedarikine kategorik olarak itiraz etmektedir; herhangi bir çalışma modunda yüke bir bypass kullanma. Bu yaklaşımla, örneğin veri merkezlerinde, jant tellerinden birinde meydana gelen bir sorun (aşırı yükleme), yükün tamamen kapanmasıyla sistemin çökmesine neden olur.

DDIBP'nin yaşam döngüsü ve bir bütün olarak güç kaynağı sistemi üzerindeki etkisi

DDIBP tesisatlarının özenli, en hafif deyimle saygılı tutum ve periyodik bakım gerektiren elektromekanik cihazlar olduğunu unutmamalıyız.

Bakım programı, devre dışı bırakmayı, kapatmayı, temizlemeyi, yağlamayı (altı ayda bir) ve ayrıca jeneratörün test yüküne yüklenmesini (yılda bir kez) içerir. Bir kurulumun bakımı genellikle iki iş günü sürer. Jeneratörü test yüküne bağlamak için özel olarak tasarlanmış bir devrenin bulunmaması, yükün enerjisinin kesilmesi ihtiyacına yol açar.

Örneğin, test yükünü bağlamak için özel bir devrenin yokluğunda, "ortalama" voltajda çift "bölünmüş" veri yoluna bağlanan 15 paralel çalışan DDIUPS'den oluşan yedek bir sistemi ele alalım.

Bu tür ilk verilerle, sisteme iki günde bir modunda 30(!) takvim günü boyunca hizmet vermek için, test yükünü bağlamak üzere çıkış veriyollarından birinin enerjisinin kesilmesi gerekecektir. Bu nedenle, çıkış veri yollarından birinin yüküne güç kaynağının kullanılabilirliği - 0,959 ve hatta 0,92'dir.

Ek olarak, standart faydalı yük güç kaynağı devresine geri dönüş, gerekli sayıda düşürücü transformatörün açılmasını gerektirecektir; bu da, transformatörlerin mıknatıslanmasının ters çevrilmesiyle ilişkili olarak tüm(!) sistem boyunca çoklu voltaj düşüşlerine neden olacaktır.

DDIBP kullanımına ilişkin öneriler

Yukarıdakilerden, rahatlatıcı olmayan bir sonuç ortaya çıkıyor - DDIBP kullanan güç kaynağı sisteminin çıkışında, aşağıdaki koşulların tümü karşılandığında yüksek kaliteli (!) kesintisiz voltaj mevcuttur:

• Harici güç kaynağının önemli bir dezavantajı yoktur;
• Sistem yükü zaman içinde sabittir, doğası gereği aktif ve doğrusaldır (son iki özellik veri merkezi ekipmanı için geçerli değildir);
• Sistemde reaktif elemanların değiştirilmesinden kaynaklanan herhangi bir bozulma yoktur.

Özetlemek gerekirse aşağıdaki öneriler formüle edilebilir:

• Mühendislik ve BT ekipmanlarının güç kaynağı sistemlerini ayırın ve karşılıklı etkiyi en aza indirmek için ikincisini alt sistemlere bölün.
• Tek bir kuruluma eşit kapasiteye sahip bir dış mekan test yükünü bağlama yeteneği ile tek bir kuruluma servis verme olanağını sağlamak için ayrı bir ağ ayırın. Bu amaçlara yönelik bağlantı için sahayı ve kablo olanaklarını hazırlayın.
• Güç veri yolları, bireysel kurulumlar ve fazlar arasındaki yük dengesini sürekli izleyin.
• DDIBP çıkışına bağlı düşürücü transformatörleri kullanmaktan kaçının.
• İstatistik toplamak için otomasyon ve güç anahtarlama cihazlarının çalışmasını dikkatlice test edin ve kaydedin.
• Yüke sağlanan güç kaynağının kalitesini doğrulamak için kurulumları ve sistemleri doğrusal olmayan bir yük kullanarak test edin.
• Servis sırasında marş akülerini sökün ve ayrı ayrı test edin, çünkü... Sözde ekolayzırların ve yedek başlatma panelinin (RSP) varlığına rağmen, hatalı bir pil nedeniyle DD başlamayabilir.
• Yük akımı harmoniklerini en aza indirmek için ek önlemler alın.
• Çeşitli mekanik sorunların ilk belirtilerine hızlı yanıt vermek için tesislerin ses ve termal alanlarını ve titreşim testlerinin sonuçlarını belgeleyin.
• Kurulumların uzun süreli aksama sürelerinden kaçının, motor kaynaklarını eşit şekilde dağıtmak için önlemler alın.
• Acil durumları önlemek için kurulumu titreşim sensörleriyle tamamlayın.
• Ses ve termal alanlar değişirse, titreşim veya yabancı kokular ortaya çıkarsa, daha fazla teşhis için tesisatları derhal hizmet dışı bırakın.

Not: Yazar, makalenin konusuyla ilgili geribildirim için minnettar olacaktır.

Kaynak: habr.com