Комбінована система електропостачання постійно-змінного струму

Реферат: Комбінована система електропостачання постійно-змінного струму містить системи постійного та змінного струму, які складаються з джерел живлення (ДЖ), освітлювальних приладів загального освітлення (ОПЗО), нагрівальних і електронних приладів (НЕП) та однофазних силових електроприймачів змінного струму. ДЖ є джерелами постійного струму і складаються з симетрувального тиристорного регулятора напруги, який з'єднаний з ввідно-розподільним пристроєм (ВРП) і з ОПЗО і НЕП, котрі можуть бути різних видів. Система змінного струму складається з однофазних силових електроприймачів, які пов'язані з груповим щитком, а останній - з ВРП, 380/220 В, частотою 50 Гц. UA 94427 U (12) UA 94427 U UA 94427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до системи електропостачання освітлювальних та силових електроприймачів постійного та змінного струму. Розглядаються схеми електропостачання житлових та громадських будівель міст та їх електроприймачів. Зокрема, освітлювальні приймачі різних видів загальнобудинкового освітлення, що живляться постійним струмом. Наприклад, освітлення сходових кліток, кабін ліфтів, холів, пожежних гідрантів, покажчиків будинків, вулиць та ін. (фіг. 1, 2, 3, частина І); електроприймачі квартир та офісів, що живляться постійним та змінним струмом (фіг. 1, 2, частина І, II); електроприймачі, що живляться тільки постійним струмом (фіг. 3, частина І, II). Перехід на часткове живлення постійним струмом, а згодом на живлення тільки постійним струмом, сприятиме високій енергоефективності, надійності, електробезпеці та ін. [1]. В [1] відмічається, що 80 % потужності витрачається в навантаженні, що працює від домашньої мережі постійного струму. При цьому більша частина пристроїв споживчої електроніки працює від постійного струму. В теперішній час для електропостачання житлових та громадських будівель використовується в основному трифазна чотирипровідна система з глухозаземленою нейтраллю живильного трансформатора змінного струму напругою 380/220 В, з частотою 50 Гц [2] (прототип). Від неї живляться як трифазні, так і однофазні силові приймачі та освітлювальне навантаження. Наряду з багатьма перевагами ця система має і ряд недоліків. Основні з них є: - несиметричні режими, які виникають при випадковому вмиканні та вимиканні силових однофазних приймачів та освітлювального навантаження. При світлодіодних джерелах світла (СДДС) несиметрія виникає навіть при однакових ефективних струмах в фазах за рахунок різних характерів СДДС (індуктивного або ємнісного) та за рахунок різної деградації світлодіодів (СД), яка збільшується з часом та впливає на значне зниження світлового потоку освітлювальних приладів. Все це призводить до додаткових втрат, додаткових витрат електроенергії, збільшенню капітальних витрат на провідникові матеріали з кольорових металів. Крім того, в системі виникають вищі гармонічні складові струму і напруги, що також впливає на якість електроенергії, втрати та зниження коефіцієнту потужності; - система змінного струму напругою 380/220 В не забезпечує повної електробезпеки оточуючих; - при експлуатації системи 380/220 В є можливість несанкціонованого відбору електроенергії та ін. В основу корисної моделі поставлена задача по створенню такої системи (систем) електропостачання однофазних силових та освітлювальних електроприймачів, яка б дозволяла враховувати випадкові вмикання однофазних навантажень, їх характер та могла б повністю симетрувати освітлювальне та частково силове навантаження, могла б підвищити енергоефективність, електробезпеку та усунути несанкціонований відбір електроенергії на деяких об'єктах. Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що система електропостачання прийнята комплексною та містить системи постійного та змінного струмів, які складаються з джерел живлення (ДЖ), освітлювальних приладів загального освітлення (ОПЗО), нагрівальних і електронних приладів (НЕП) та однофазних силових електроприймачів змінного струму, де ДЖ є джерелами постійного струму і складаються з симетрувального тиристорного регулятора напруги (СТРН) [3], який з'єднаний з ввідно-розподільним пристроєм (ВРП) і з ОПЗО і НЕП, котрі можуть бути різних видів: лампи розжарювання (ЛР), люмінесцентні (ЛЛ) і компактні люмінесцентні (КЛЛ) лампи, СД ДС, електроплити, електрочайники, електропраски, телевізори, комп'ютери, факси, модеми та ін., а система змінного струму складається з однофазних силових електроприймачів, наприклад холодильників, пральних машин, пилососів, кондиціонерів та ін., які пов'язані з груповим щитком, а останній - з ВРП, 380/220 В, частотою 50 Гц. Сумісним з прототипом [2] є трифазна чотирипровідна система з глухозаземленою нейтраллю живильного трансформатора 380/220 В, частотою 50 Гц та однофазні електроприймачі з груповим щитком змінного струму. На кресленнях (фіг. 1, 2, 3) зображені блок-схеми комбінованої системи електропостачання постійно-змінного струму (КСЕПЗН, далі - КСЕ): з груповими ДЖ постійного струму (варіант 1) (фіг. 1); з централізованим ДЖ постійного струму (варіант 2) (фіг. 2); з груповими та централізованим ДЖ постійного струму (варіант 3) (фіг. 3). Останній варіант, на думку авторів, це живлення електроприймачів в майбутньому, де всі електроприймачі житлових та громадських будівель будуть живитися тільки постійним струмом. 1 UA 94427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На кресленнях (фіг. 1, 2, 3) зображено: частина І - загальнобудинкові електроприймачі, що живляться постійним струмом, частина II (фіг. 1, 2) - електроприймачі квартир або офісів, що живляться постійним та змінним струмом, частина І, II (фіг. 3) всі електроприймачі живляться тільки постійним струмом. Запропонована КСЕ містить наступні блоки (фіг. 1, 2, 3): 1 - ОПЗО різних видів (ЛР, ЛЛ, КЛЛ, СД ДС), що живляться постійним струмом; 2 - ОПЗО аварійні, аналогічні поз. 1; 3 - розетки постійного струму; 4 - розетки змінного струму; 5 - ДЖ постійного струму - груповий СТРН; 6 ДЖ постійного струму - централізований СТРН; 7 - ВРП, 380/220 В, частотою 50 Гц; 8 електроприймачі нагрівальні з активним опором силових елементів, наприклад, електроплити, електрочайники, електропраски та ін.; 9 - електронне обладнання квартир (офісів), наприклад, телевізори, комп'ютери, факси, модеми, монітори, принтери та ін.; 10 - електроприймачі змінного струму з моторним навантаженням, наприклад, холодильники, пральні машини, пилососи, кондиціонери, вентилятори, фени та ін.; 11 - груповий щиток напругою 380/220 В; 12 груповий щиток постійного струму; L1, L2, L3 - фази трифазної системи; N - нульовий робочий провідник; РЕ - нульовий захисний провідник (земля). Робота КСЕ. Працює система наступним чином. Усі елементи схеми отримують живлення від ВРП 6 напругою 380/220 В, частотою 50 Гц. Всі три схеми електропостачання житлових та громадських будівель (фіг. 1, 2, 3) виконані аналогічно одна іншій та мають постійний та змінний струм. Постійний отримують від ДЖ 5, 6, які складаються з СТРН та забезпечують споживачів напругою 60-120 В, яку можна регулювати в указаному діапазоні вручну або автоматично. Слід відмітити, що напруга 60-120 В, як приклад, прийнята для СД ДС, які в майбутньому практично витіснять більшість інших освітлювальних приладів. Для живлення постійним струмом силових електроприймачів та інших освітлювальних приладів приймаються ці ж самі джерела - СТРН, які дозволяють встановлювати широкий діапазон напруги, практично індивідуально для кожного споживача. Варіанти 1, 2, 3 відрізняються в основному ДЖ. Варіант 1 має два ДЖ - групових, а варіанти 2 та 3 - два групових та одне централізоване. Вони відрізняються ще й тим, що варіанти 1 та 2 мають постійний та змінний струм, а варіант 3 - тільки постійний. Змінним струмом живляться однофазні приймачі 4, 10, які мають моторне навантаження, їх переобладнання на постійний струм займе значний час, що пов'язане з необхідністю реорганізації цілих галузей промисловості, але в майбутньому це буде зроблено, і всі приймачі розглянутих схем (фіг. 3) будуть переведені на постійний струм. Апарати СТРН призначені для отримання постійного струму, крім того, ще вони повністю симетрують навантаження за фазами, тобто в трифазній мережі будуть відсутні додаткові втрати від несиметричних режимів. При автоматичному керуванні СТРН за допомогою зворотного зв'язку можна стабілізувати світловий потік СД ДС та збільшити їх термін служби (фіг. 3, поз. 1). СТРН дозволяє зменшити вищі гармонічні складові струму і напруги в мережі змінного струму та збільшити коефіцієнт потужності. Крім того, при переході на постійний струм і живленні від СТРН, нульовий провід N буде відсутній, а мережі постійного струму можна виконувати з магнітних матеріалів, наприклад, сталевих, сталеалюмінієвих проводів, що призведе до великої економії витрат. При постійному струмі збільшується надійність роботи, як силового, так і освітлювального обладнання. По-перше, для роботи прийнята невелика напруга 60-120 В, по-друге, вона забезпечить електробезпеку оточуючих, що підтверджене Міжнародною електротехнічною комісією (припустиме значення напруги дотику DC UL < 120 В) і зробить неможливим несанкціонований відбір електроенергії. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. Maury Wright. Lighting industry progresses on DC-power grids that pair well with LEDs // [Электронный ресурс]. - Режим доступу : http://www.ledsmagazine.com/articles/print/volume10/issue-6/features/lighting-industry-piOgresses-on-dc-power-grids-that-pair-well-with-ledsmagazine.html 2. Справочная книга по светотехнике [Текст]: справочное издание / под ред. Ю. Б. Айзенберга. - 3-е изд., перераб. - М. : [Б. и.], 2008. - 952 с. : ил. (прототип). 3. Носанов Н.И. Симметрирующий тиристорный регулятор мощности для однофазных электроприемников [Текст] / Н. И. Носанов // Промышленная энергетика. - 1976. - № 11. - С. 4144. 2 UA 94427 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Комбінована система електропостачання постійно-змінного струму, що містить системи постійного та змінного струму, які складаються з джерел живлення (ДЖ), освітлювальних приладів загального освітлення (ОПЗО), нагрівальних і електронних приладів (НЕП) та однофазних силових електроприймачів змінного струму, яка відрізняється тим, що ДЖ є джерелами постійного струму і складаються з симетрувального тиристорного регулятора напруги, який з'єднаний з ввідно-розподільним пристроєм (ВРП) і з ОПЗО і НЕП, котрі можуть бути різних видів, а система змінного струму складається з однофазних силових електроприймачів, які пов'язані з груповим щитком, а останній - з ВРП, 380/220 В, частотою 50 Гц. 3 UA 94427 U 4 UA 94427 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5