книги из ГПНТБ / Кривозуб Д.С. Агрегаты бесперебойного питания (лекция)

20

Довольно сложная cxaua агрегата бесперебойного питания с чисто электрической регулировкой выходной частоты и напряжения представле­

на на рис.8. Предложена она в ВВИТКУ тов.Камневым.

На одном валу с основными машинами - приводным асинхронным

двигателем 2 и асинхронным генератором 3 помещены еще две: управляю­

щий генератор 8, выполненный в виде асинхронной машины с трехфазными статором и ротором, и возбудитель 7, представляющий собой обращенную

синхронную машину. Кроме того на этом валу находится и преобразова­

тель частоты, состоящий из выпрямителя и инвертора, выполненных на неуправляемых и управляемых кремниевых вентилях.

Машина 8 вращается со скоростью меньше синхронной, обусловлен­

ной скольжением приводного двигателя. Если от датчика эталонной ча­ стоты 50 гц подать на ее статор напряжение, то в роторе возбудится

с частотой скольжения подается в ротор синхронного генератора.

Поэтому в статоре асинхронного генератора при замедлении скорости вращения маховика будет всегда возбуждаться напряжение с частотой

50 гц.

Питание преобразователя (его выпрямителя) производится от синхрон ного генератора. Возбуждение его регулируется автоматически, причем датчики этой системы подсоединены к шинам гарантированного пита­

21

ния. Следовательно,на выходе машины 3 будут стабилизированы не толь­

ко частота, но а напряжение.

Недостатки этого агрегата заключаются в его громоздкости,боль­ шой осевой длине и многоступенчатости.

Анализ показывает, что затруднительно получение переменного

тока большой величины при очень малой частоте в преобразователе. Не очень просто осуществляется и поддержание нужного напряжения в цепи ротора асинхронного генератора при изменении скольжения ротора и,

следовательно, получение постоянного выходного напряжения этого

генератора при большом диапазоне изменения скорости ротора.

Более сложная четырехмашинная схема, позволяющая поддерживать выходную частоту очень близкой к номинальной в аварийном режиме, а

также полнее использовать кинетическую энергию маховика или существен но снизить его размеры, приведена на рис.9. Скорость приводного двига­

теля 2 , тесно связанного с ним маховика 7 и машины постоянного то­

ка 3 берется на ступень или две выше скорости вращения генератора 5.

Привод же этого генератора осуществляется от двигателя постоянного

тока 4, который электрически связан с генератором 3. В аварийном режиме, воздействуя на возбуждение обеих машин, можно добиться не­

изменной скорости вращения синхронного генератора даже при очень большом снижении скорости маховика. Запуск дизеля может производить­

ся от стартера либо при помощи машины постоянного тока 4 с использо­ ванием кинетической энергии маховика. При работе дизеля можно

отключить машины 8 и 4 и остановить маховик (это удобно для контроль­ ного осмотра и ремонта). В этом случае повышается к д а системы "гене­ ратор-дизель". Последующий разгон маховика можно произвести, исполь­ зуя дизель и обе машины постоянного т-ока.

Схема эта сложна, имеет машины переменного и постоянного тока,

обладает в нормальном режиме пониженным клад. Эксплуатация ее затрудни-

23

тельна. Однако в нее входит только одна электромагнитная муфта,

регулировка скорости вращения осуществляется плавно чисто электриче­ ским путем и в ней могут быть выделены две частя,связанные соедини­ тельными проводами "а". Поэтому эти части можно располагать даже в разных помещениях и при этом сократить осевую длину агрегата. Если потребуется, то амортизации против сейсмических воздействий можно подвергнуть только левую часть, в которую входит маховик.

2. Агрегаты бесперебойного питания с гидропневматическими аккумуляторами

Наиболее простые и реальные конструктивные схемы агрегатов с гидроаккумуляторами показаны на рис. 10. Они относятся к электромашин-

ным АБП. В качестве источников электроэнергии, непосредственно питаю­ щих ответственных потребителей, используются синхронные генераторы.

Для связи агрегатов с общим источником в нормальном режиме служат асинхронные двигатели, а для преобразования энергии накопителя в ме­ ханическую энергию вращения используются гидродвигатели.

АБП, выполненный по схеме 10,а,содержит синхронный генератор,

асинхронный двигатель, гидромашину, распределительно-регудирующее устройство (РРУ) и гидропневматический аккумулятор. Особенностью его является то, что гидромашина, предназначенная для привода генератора в аварийном режиме, осуществляет также и заряд аккумулятора в норналтг ном режиме (работает в двигательном или в насосном режиме).

В нормальном режиме асинхронный двигатель подключен к общему источнику и обеспечивает вращение синхронного генератора,который снабжает электроэнергией ответственных потребителей. Одновременно асинхронный двигатель приводит во вращение и гидромашину, которая в этом случае работает в режиме холостого хода насоса. Заряженный ги­ дроаккумулятор отключен от гидромашины и находится в резерве, сохра-

_ 25

ння необходимое давление. РРУ обеспечивает подачу рабочей жидкости

кгндромааине по определенному контуру.

Вмомент исчезновения напряжения общего источника или недону-

стимого отклонения его величины от установленного значения асинхрон­ ный двигатели отключается от сети и автоматически срабатывает РРУ.

Гидроаккумулятор начинает разряжаться,и гидромаинна, перейдя в дви­

гательный режим, продолжает вращение генератора. Энергии, запасенной

аккумулятором, должно быть достаточно, чтобы обеспечить вращение

генератора в течение времени, необходимого для запуска и приема на­ грузки резервным источником энергии,после чего асинхронный двигатель включается на сборные шины и берет вращение генератора на себя, а

гидроаккумулятор переводится в режим заряда. При этом гидромашина ра­ ботает в режиме насоса и РРУ направляет поток жидкости к аккумуля­ тору. Когда давление в аккумуляторе достигнет заданной величины, РРУ отключает аккумулятор от насоса и запирает его. Гидромашина перехо­ дит в режим холостого хода.

Эта схема отличается компактностью и малым количеством машин.

Однако использование гидромаоины для заряда аккумулятора и подзаряда его при наличии утечек приводит к значительному увеличению ее мощно­

26

АБП с гидроаккуыулятором по схеме 10,6 отличается от первого тем, что для заряда и подзаряда гидроаккумулятора в нем применено

автономное зарядное устройство, состоящее из насоса 8 и электро­ двигателя 9. Насос должен в течение заданного времени поднять в аккумуляторе давление до заданной величины.

Работе этого агрегата аналогична работе агрегата с обратимой

гидроыашиной.

Агрегат со структурной схемой 10,в построен по известному

принципу "насос-двигатель". Он состоит из генератора, асинхронного

двигателя, насоса, гидродвигателя, РРУ и гидроаккумулятора. Гидрав-

(

лические машины могут иметь замкнутый поток рабочей жидкости или разомкнутый. Во втором случае рабочая жидкость насосом 3 забирает­ ся из бака, в который отработанная жидкость сбрасывается гидро­ двигателем.

В нормальном режиме асинхронный двигатель приводит во враще­ ние гидронасос, который, создавая в напорной магистрали необходимое давление, через распределительное устройство приводит во вращение гидродвигатель. Гидродвигатель соединен жестко с генератором и обес­ печивает его вращение.

При отключении асинхронного двигателя от сети вращение генера­ тора осуществляется за счёт энергии гидроаккумулятора, отдающего жидкость под давлением в напорную магистраль гидродвигателя. После восстановления напряжения сети асинхронный двигатель вновь берет на себя нагрузку. Для заряда гидроаккумулятора может быть использова­ но зарядное устройство, аналогичное показанному на схеме 10,6.

Если мощности асинхронного двигателя и насоса достаточно, то заряд аккумулятора могут производить они.

Эта схема в сравнении с рассмотренными выше имеет определенные преимущества:

27

а) отсутствие жесткой связи между асинхронным двигателем и генератором, что позволяет получить скорость вращения генератора,

равную синхронной;

б) возможность стабилизировать скорость вращения генератора при различных по знаку и величине отклонениях напряжения и частоты в сети, а также при изменениях нагрузки генератора, применяя регу­ лируемые гидромашннн;

в) возможность сохранения скорости вращения генератора лзстснн-

ной в момент включения в работу гидроаккумулятора благодаря нали­ чию действующей связи между гидравлическими машинами.

К недостаткам схемы необходимо отнести следующие:

а) гидромашины, имеющие по сравнению с электрическими машина­ ми меньший срок службы, находятся постоянно в работе;

б) длительное использование рабочей жидкости приводит к нарушению ее физических и химических свойств, вызывая необходимость

еепериодической замены;

в) применение двух равномощных гидромашин увеличивает габа­

время в технике гидропривода металлорежущих станков, тяжелых чвооов инженерных машин, самолетов и т.д . для сглаживания пульсаций давле­ ния, амортизации, компенсирования внезапных больших расходов рабо­ чей жидкости, гидравлических ударов, объемных потерь и, наконец,

что очень важно, для создания запасов давления в системе гидро­ привода.

Известны гидроаккумуляторы нескольких тиЬов: грузовые, пружин­ ные и пневматические (рис. П ,а ) . Грузовые гидроаккумуляторы строят­