Dispozitive de protectie la joasa tensiune

Luați în considerare diferite sisteme pentru a proteja producția industrială de căderile de tensiune (volant, sursă de alimentare statică neîntreruptibilă (UPS), compensator dinamic de distorsiune a tensiunii, compensator static (STATCOM), LED conectat în paralel, convertor de amplificare, filtru activ și amplificator în serie fără transformatoare).

Reducerea tensiunii este unul dintre cele mai costisitoare fenomene din industrie. Cel mai simplu mod de a proteja procesele sensibile de orice deteriorare este instalarea UPS-ului... Cu toate acestea, din cauza costurilor ridicate de achiziție și întreținere a acestora, UPS-urile sunt instalate doar în obiecte structurale mari, în locuri în care daunele cauzate de problemele de alimentare cu energie electrică pot să provoca pagube semnificative, de exemplu în spitale, în producția de calculatoare, în instituțiile financiare.

Atunci când decideți instalarea unui echipament de protecție, trebuie efectuat un studiu de fezabilitate pentru a arăta fezabilitatea instalării unui UPS pentru un anumit proces de producție.

Problema protecției motoarelor electrice cu viteze diferite în producția industrială de căderile de tensiune a fost acum rezolvată. Datorită varietății mari de mărci de astfel de sisteme, nu este foarte ușor să găsiți soluția tehnică și economică optimă la această problemă.

Tipuri de echipamente corective

Un volant motor-generator (D-G) poate proteja perturbațiile critice de producție de toate scăderile de tensiune din sistemul de alimentare C. Când apare o scădere a tensiunii, scăderea de tensiune pe sarcină este încetinită de volantă. Diferitele scheme de conectare a volantului la motor-generator sunt similare cu cele prezentate în 1.

Orez. 1. Schema de utilizare a unui volant pentru a compensa căderile de tensiune

Principalele componente ale unui UPS static independent sunt prezentate în fig. 2, ale căror baterii (condensatori) stochează energie doar pentru a proteja împotriva căderilor de tensiune pentru o perioadă scurtă de timp. Dacă apare o cădere de tensiune, sarcina este alimentată de la baterie printr-un convertor DC-AC.

Orez. 2. Schema de utilizare a unui UPS pentru a compensa căderile de tensiune

Compensator de distorsiune dinamică a tensiunii în timpul căderii de tensiune rămâne conectat la rețeaua electrică 1 prin transformatorul 2 și determină partea lipsă a tensiunii (Fig. 3). Se adaugă această parte lipsă a tensiunii prin înfășurările primare 4 și secundare 3 ale autotransformatorului conectate în serie cu sarcina 7. În funcție de scop, energia pentru alimentarea sarcinii 7 prin convertorul de tensiune 5 în timpul căderii de tensiune poate fi luate din rețea sau de la o sursă de alimentare suplimentară (în principal de la condensatoare c).

Luați în considerare două modificări de la producători diferiți. Primul (denumit în continuare DKIN-1) nu conține surse de alimentare și este conectat permanent. Această opțiune este rentabilă pentru a crește tensiunea cu până la 50%. Există o modificare a dispozitivului DKIN cu capacitatea de a crește tensiunea cu 30%. Se crede că începând cu această modificare a dispozitivului DKIN (30%), este recomandabil să le folosiți în producție.

Orez. 3. Schemă de utilizare a DKIN pentru a compensa căderile de tensiune

A doua modificare (DKIN-2) conține o sursă de alimentare proiectată pentru o sarcină mare.Dispozitivul de doi megawați poate crește tensiunea de sarcină a unei sarcini de 4 MW cu 50% sau a unei sarcini de 8 MW cu 23%. Spre deosebire de majoritatea altor dispozitive, sursa de alimentare este capabilă să reziste la căderi prelungite.

Compensator static (STATCOM) Un dispozitiv de compensare a căderii de tensiune este conectat în paralel cu sarcina (Fig. 4). Un dispozitiv STATCOM poate reduce căderile de tensiune prin modificarea sarcinii reactive la joncțiune.

Capacitatea de a reduce căderile poate fi îmbunătățită prin adăugarea unei surse de alimentare suplimentare, cum ar fi o sursă de energie magnetică supraconductoare. Deși compensatoarele STATCOM (Fig. 4) sunt capabile să absoarbă și să returneze puterea reactivă statistic, utilizarea lor este de obicei limitată la compensarea statică din motive economice.

În modul step-down, sistemul STATCOM comută în modul sursă DC. Tensiunea la bornele condensatorului poate fi menținută constantă.

Orez. 4. Imbinare de dilatare statica

Un motor sincron conectat în paralel (SM) este oarecum similar cu un STATCOM, dar nu conține electronice de putere (Fig. 5). Capacitatea motorului sincron de a furniza o sarcină reactivă mare permite unui astfel de sistem să compenseze căderile de tensiune cu până la 60% adâncime în 6 s. În același timp, un mic volant protejează sarcina de o întrerupere completă a curentului pentru 100 ms.

Orez. 5. LED și volant conectate în paralel: 1 — sistem de alimentare; 2 — transformator; 3 — comutator

Convertor step-up Acesta este un convertor DC/DC care crește tensiunea magistralei DC (de exemplu, un motor cu frecvență variabilă) la nivelul nominal (Fig. 6).

Cea mai mare cădere de tensiune care poate fi compensată depinde de curentul nominal al convertizorului de amplificare. Convertorul boost începe să funcționeze de îndată ce este detectată o cădere de tensiune pe magistralele DC ale dispozitivului. Împreună cu capacitatea de a compensa căderile simetrice de tensiune de până la 50%, convertorul boost are capacitatea de a compensa căderile asimetrice profunde, cum ar fi o defecțiune completă a uneia dintre faze. Convertorul boost poate fi suplimentat cu baterii pentru a proteja împotriva întreruperii totale a curentului.

Un filtru activ (fig. 7) este un convertor care funcționează ca un redresor, folosind tiristoare IGBT în loc de diode.

Un filtru activ poate menține tensiunea continuu prin căderea de tensiune. Valoarea curentului nominal al filtrului activ determină valoarea maximă de corecție a căderii de tensiune.

Orez. 7. Filtru activ

În cazul unei căderi de tensiune, un circuit de compensare a tensiunii fără transformator (Fig. 8) se deschide și sarcina este alimentată prin invertor.Alimentarea magistralei DC a invertorului este susținută de doi condensatori încărcați în serie.

Orez. 8. Compensarea căderii de tensiune în serie fără transformatoare

Pentru o tensiune reziduală de 50%, poate fi furnizat nivelul de tensiune nominală. În acest dispozitiv, sursele suplimentare (condensatori) pot atenua întreruperea completă pentru o perioadă limitată de timp. Dispozitivul oferă capacitatea de a restabili tensiunea chiar și în cazul căderilor de tensiune asimetrice.