Спосіб реалізації формованого джерела аварійного живлення малої потужності

Реферат: Спосіб реалізації формованого джерела аварійного живлення малої потужності, при якому вихідний вал двигуна через блок механізмів зв'язаний з валом асинхронного двигуна, кінці двох обмоток статора якого з'єднані перемичкою, а до початків обмоток підключено конденсаторну батарею з регулятором ємнісного струму, до третьої обмотки підключено комутуючий апарат, вихід комутуючого апарата через датчик струму з'єднаний з навантаженням, тиристори регулятора ємнісного струму керовані системою імпульсно-фазового керування, синхронізованою з напругою на виході формованого джерела, виходи датчиків швидкості обертання вала теплового двигуна, напруги, струму і частоти мережі живлення підключені до входів блока керування, живлення системи імпульсно-фазового керування тиристорами здійснено від акумулятора, виходи блока керування зв'язані з керуючими входами системи імпульсно-фазового керування, двигуна внутрішнього згорання та з керуючим входом комутуючого апарата навантаження, живлення блока керування здійснено від акумулятора чи дубльовано напругою живлення від формованого джерела. UA 71137 U (54) СПОСІБ РЕАЛІЗАЦІЇ ФОРМОВАНОГО ДЖЕРЕЛА АВАРІЙНОГО ЖИВЛЕННЯ МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ UA 71137 U UA 71137 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема до систем аварійного електроживлення промислових і комунальних об'єктів при аваріях у системах електропостачання через кліматичні й інші впливи (ожеледь, пориви вітру великої потужності, повені і т. п.). Збитки від цих аварій винятково великі. Аварійні резервні електростанції - це надто дороге для більшості сільськогосподарських підприємств устаткування, яке використовується небагато годин на рік та повинне знаходитися у стані гарячого резерву і обслуговуватися безперервно. При цьому будь-яке сільськогосподарське підприємство або фермерське господарство в складі штатного устаткування утримує засоби (трактори, автомобілі) що містять двигун внутрішнього згорання. При наявності перетворюючого модуля механічна енергія цих засобів може бути перетворена в електричну і використана у аварійній ситуації. Відоме технічне рішення з використання асинхронного двигуна [АД] в режимі генератора [Кашкалов В. И. Конденсаторное торможение асинхронних двигателей. - М.: Энергия, 1977. - С. 32] за яким, генераторна установка створюється шляхом підключення до АД конденсаторних батарей та обертання його ротора за рахунок зовнішнього джерела механічної потужності. Недоліками даного технічного рішення є: неможливість регулювання напруги на виході джерела в залежності від рівня та характеру навантаження через відсутність регулятора ємнісного струму; нераціональність використання трифазної системи енергоживлення для однофазних споживачів, що переважають в сільському господарстві. Суттєві ознаки, що збігаються із способом, що заявляється є: використання режиму конденсаторного самозбудження АД для генерування електричної енергії; необхідність використання зовнішнього джерела механічної енергії. Відоме технічне рішення, що реалізує трифазну систему електропостачання ["Способ управления асинхронным генератором" Патент № 2031533/С1, RU, Н02М5/257, / Шаисламов Ш.Ш., Каримбаев А.Т., Опубл. в "Бюлетене изобретений", 20.03.1995]. Привід генератора здійснюється від двигуна внутрішнього згорання. Спосіб керування асинхронним генератором, в якому збудження генератора здійснюється від регульованого джерела реактивної потужності, встановлюється батарея початкового намагнічування і батарея керованого збудження за допомогою тиристорного регулятора, причому тиристори джерела реактивної потужності керуються імпульсами, фаза яких встановлюється в залежності від розузгодження між заданим та фактичним рівнем напруги. Недоліками даного технічного рішення є: наявність електричного зв'язку кола навантаження з колом ємнісного струму, що призводить до залежності напруги збудження від робочої напруги; нераціональність використання трифазної системи живлення для однофазних споживачів, що ускладнює систему та збільшує собівартість. Суттєві ознаки, що збігаються із способом, що заявляється є: використання тиристорного перетворювача для регулювання ємнісного струму та стабілізації вихідної напруги; Використання двигуна внутрішнього згорання, як джерела механічної енергії контролювання рівня вихідної напруги за допомогою вимірювальних перетворювачів; збудження генератора від регульованого джерела реактивної потужності. Відоме технічне рішення прийнято як прототип корисної моделі, що заявляється. Задачею даного способу є підвищення техніко-економічних показників установок аварійного резервного електроживлення однофазних споживачів малої потужності. Це досягається завдяки використанню спеціальної схеми вмикання обмоток статора електричної машини, що виключає електричний зв'язок між колами навантаження та збудження, спрощує конструкцію та зменшує собівартість аварійного джерела. Спосіб пояснюється кресленнями де на Фіг. 1 - наведена схема з'єднання обмоток, на якій прийнято позначення: а - схема ввімкнення однофазного навантаження, б - ввімкнення трифазної ємності разом з трифазним навантаженням, в - протікання струмів в однофазній схемі ввімкнення; на Фіг. 2 - блок-схема формованого джерела живлення; на Фіг. 3 - блок-схема алгоритму роботи способу. Спосіб реалізується наступним чином. Запускається двигун внутрішнього згорання (ДВЗ). Через блок узгодження механізмів асинхронний генератор (АГ) розганяється до номінальної швидкості. АГ являє собою асинхронний АД з короткозамкненим ротором, з розділеними обмотками збудження та навантаження (Фіг. 1). 1 UA 71137 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Номінальну швидкість контролює датчик швидкості вала. Як датчик швидкості вала може використовуватись тахогенератор (ТГ) постійного чи змінного струму, який відповідає вимогам: лінійність перетворення вхідного значення швидкості вала ДВЗ в пропорційне значення напруги; діапазон швидкостей, що забезпечує нормальну роботу при максимальній швидкості обертання вала ДВЗ; збудження ТГ відбувається за допомогою постійних магнітів, що забезпечує відсутність пристроїв для живлення обмотки збудження. Сигнал з датчика швидкості вала передається на блок керування і захисту. Система керування і захисту може бути виконана на базі стандартного промислового контролера або мікроконтролера. Коли швидкість обертання валу генератора ген досягає номінального значення ном , блок керування і захисту подає сигнал на вмикання тиристорного перетворювача напруги (ТПН), що у сукупності з конденсаторними батареями являє собою регульоване джерело реактивної потужності, відбувається самозбудження АГ. Самозбудження АГ відбувається наступним чином: при обертанні ротора АГ в обмотці статора потоком залишкового намагнічування наводиться залишкова електрична рушійна сила (ЕРС) Е зал , що створює в конденсаторі струм намагнічування Іс . Цей струм протікає по обмотці статора, підсилюється, за рахунок індукованої в генераторі ЕРС Е г , і струм конденсатора зростає. Перехідний процес самозбудження АГ в обмотках статора продовжується доти, доки напруга Uген , не стане рівною напрузі на конденсаторі Uc . Цю умову можна виразити у вигляді рівняння опорів Xc  X1  X (де X1 - індуктивний опір статора, X  - індуктивний опір контуру намагнічування, X c - ємнісний опір конденсаторів), звідки ємність, необхідна для збудження АГ при заданій частоті визначається як: 1 (1) Cпоч  2 (2    f ) (L1  L m ) де L 1 - індуктивність статора; L m - індуктивність контуру намагнічування; f - частота струму статора. Регулювання струму намагнічування Іс здійснює система імпульсного фазового керування (СІФК), що являє собою аналоговий або цифровий пристрій для регулювання кута відкривання тиристорів ТПН у відповідності з сигналом блока керування і захисту. У момент часу, коли напруга генератора Uген стає рівною (0,85-0,9) Uном , блок керування та захисту через зворотній зв'язок 11 вмикає комутуючі апарати 4. Напруга на виході зростає до номінальної. Датчик ємнісного струму контролює величину ємнісного струму. Якщо Іc