RU63615U1

RU63615U1 - TWO-MACHINE POWER UNIT

Info

Publication number: RU63615U1
Application number: RU2007104255/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Сова; Артур Витасович Навицкас; Александр Владимирович Катаржин
Original assignee: Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2007-05-27

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве источника бесперебойного питания ответственных потребителей. Агрегат содержит статический канал питания, содержащий первую и вторую аккумуляторные батареи, шины постоянного тока, выключатель инвертора, трехфазный инвертор и выключатель нагрузки инвертора, первый и второй электромашинные каналы питания, каждый из которых содержит генератор (основной и резервный), выключатель (первый и второй), блок контроля напряжения (первый и второй) и выходные шины для подключения потребителей. Пока напряжение одного из генераторов не станет равным заданному значению и при пусках агрегата работает статический канал питания, затем при выполнении указанного условия потребители получают электроэнергию от данного генератора, а статический канал питания и оставшийся генератор находятся в готовности к приему нагрузки, чем и достигается бесперебойность электроснабжения ответственных потребителей.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as an uninterruptible power supply for responsible consumers. The unit contains a static power channel, containing the first and second batteries, DC bus, inverter switch, three-phase inverter and inverter load switch, the first and second electric machine power channels, each of which contains a generator (main and backup), a switch (first and second ), a voltage control unit (first and second) and output buses for connecting consumers. As long as the voltage of one of the generators does not become equal to the set value and when the unit starts up, the static power channel works, then when this condition is met, consumers receive electricity from this generator, and the static power channel and the remaining generator are ready to receive the load, which ensures uninterrupted power supply responsible consumers.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве источника бесперебойного питания ответственных потребителей.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as an uninterruptible power supply for responsible consumers.

Известен двухмашинный агрегат питания, содержащий первый и второй синхронные генераторы, коммутационную аппаратуру и шины нагрузки, причем первый из указанных генераторов вращается при наличии сети от трехфазного асинхронного двигателя, а второй синхронный генератор вращается с помощью автономного первичного двигателя [1]. Данный агрегат нашел широкое применение для питания аппаратуры связи, однако при пропадании напряжения сети в нем образуется перерыв в электроснабжении, равный времени запуска первичного двигателя.Known two-machine power supply unit containing the first and second synchronous generators, switching equipment and load buses, the first of these generators being rotated in the presence of a network from a three-phase asynchronous motor, and the second synchronous generator is rotated using an autonomous primary motor [1]. This unit has been widely used to power communication equipment, however, when the mains voltage fails, a break in the power supply is formed in it, equal to the start time of the primary engine.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является двухмашинный агрегат питания, содержащий первый и второй генераторы, приводимые в движение от соответствующих двигателей, коммутационную аппаратуру и шины нагрузки [2]. В данном агрегате генераторы работают в параллель, поэтому обеспечивается высокая надежность электроснабжения потребителей. Кроме того, первичные двигатели агрегата являются электрическими, поэтому готовность агрегата к работе считается мгновенной. Однако при отсутствии источника электрической энергии агрегат неработоспособен.Closest to the technical nature of the claimed utility model is a two-machine power supply unit containing the first and second generators driven by the respective engines, switching equipment and load buses [2]. In this unit, the generators operate in parallel, therefore, high reliability of power supply to consumers is ensured. In addition, the primary engines of the unit are electric, so the readiness of the unit for operation is considered instantaneous. However, in the absence of a source of electrical energy, the unit is inoperative.

Техническим результатом полезной модели является повышение бесперебойности электроснабжения потребителей при всех условиях работы агрегата.The technical result of the utility model is to increase the uninterrupted power supply to consumers under all operating conditions of the unit.

Требуемый технический результат достигается тем, что в двухмашинный агрегат питания, содержащий непрерывно работающие The required technical result is achieved by the fact that in a two-machine power unit containing continuously operating

основной и резервный электрические генераторы, первый и второй выключатели, каждый из которых содержит силовые контакты, катушку управления и выходные шины, причем основной электрический генератор соединен с выходными шинами через силовые контакты первого выключателя, а резервный электрический генератор соединен с указанными шинами через силовые контакты второго выключателя, введены: статический канал питания, содержащий первую и вторую аккумуляторные батареи, шины постоянного тока, выключатель инвертора, трехфазный инвертор и выключатель нагрузки инвертора, причем минусовые выводы первой и второй аккумуляторных батарей соединены с минусовой шиной постоянного тока непосредственно, а плюсовые выводы указанных батарей соединены с плюсовой шиной постоянного тока через соответствующие первый и второй диоды, шины постоянного тока соединены с входом инвертора через выключатель инвертора, выключатель нагрузки инвертора содержит силовые контакты и катушку управления, при этом выход инвертора соединен с выходными шинами через силовые контакты выключателя нагрузки инвертора, катушка управления выключателя нагрузки инвертора подключена параллельно входу инвертора, и первый и второй блоки контроля напряжения, каждый из которых содержит трехфазный выпрямитель и включенный параллельно его выходу сглаживающий конденсатор, причем: вход трехфазного выпрямителя первого блока контроля напряжения соединен с основным электрическим генератором, а параллельно его выходу включена цепь из последовательно соединенных катушки управления первого выключателя и второго размыкающего контакта второго выключателя, вход трехфазного выпрямителя второго блока контроля напряжения соединен с резервным электрическим генератором, а параллельно его выходу включена цепь из последовательно соединенных катушки управления второго выключателя и второго размыкающего контакта первого выключателя, а выключатель инвертора состоит из последовательно соединенных первых размыкающих контактов the main and backup electric generators, the first and second switches, each of which contains power contacts, a control coil and output buses, the main electric generator being connected to the output buses through the power contacts of the first switch, and the backup electric generator connected to the specified buses through the power contacts of the second circuit breaker, introduced: a static power channel containing the first and second batteries, DC bus, inverter switch, three-phase inverter and off load inverter, and the negative terminals of the first and second batteries are directly connected to the negative DC bus, and the positive terminals of these batteries are connected to the positive DC bus through the corresponding first and second diodes, DC buses are connected to the inverter input through the inverter switch, switch the inverter load contains power contacts and a control coil, while the inverter output is connected to the output buses through the power contacts of the load in Inverter, the control coil of the inverter load switch is connected parallel to the inverter input, and the first and second voltage control units, each of which contains a three-phase rectifier and a smoothing capacitor connected in parallel with its output, moreover: the input of the three-phase rectifier of the first voltage control unit is connected to the main electric generator, and parallel to its output, a circuit is connected from series-connected control coils of the first switch and the second NC contact of the second switch , the input of the three-phase rectifier of the second voltage control unit is connected to a backup electric generator, and in parallel with its output a circuit is connected from series-connected control coils of the second switch and the second NC contact of the first switch, and the inverter switch consists of series-connected first NC contacts

первого и второго выключателей.first and second switches.

На чертеже представлена структурная схема двухмашинного агрегата питания.The drawing shows a structural diagram of a two-machine power unit.

Агрегат содержит основной электрический генератор 1, резервный электрический генератор 2, первый выключатель 3 (силовые контакты), второй выключатель 4 (силовые контакты), выходные шины 5, статический канал питания 6, содержащий первую 6-1 и вторую 6-2 аккумуляторные батареи, шины постоянного тока 6-3, выключатель инвертора 6-4, содержащий последовательно соединенные первый размыкающий контакт 3-2 первого выключателя 3 и первый размыкающий контакт 4-2 второго выключателя 4, трехфазный инвертор 6-5, выключатель нагрузки инвертора 6-6, содержащий силовые контакты 6-7 и катушку управления 6-8 и диоды 6-9; первый блок контроля напряжения 7, содержащий трехфазный выпрямитель 7-1, сглаживающий конденсатор 7-2, катушку управления 3-1 первого выключателя и второй размыкающий контакт 4-3 второго выключателя и второй блок контроля напряжения 8, содержащий трехфазный выпрямитель 8-1, сглаживающий конденсатор 8-2, катушку управления 4-1 второго выключателя 4 и второй размыкающий контакт 3-3 первого выключателя 3, причем основной генератор 1 соединен с выходными шинами 5 с помощью первого выключателя 3, резервный генератор 2 соединен с выходными шинами 5 с помощью второго выключателя 4, минусовые выводы первой 6-1 и второй 6-2 аккумуляторных батарей статического канала питания 6 соединены с минусовой шиной шин постоянного тока 6-3, плюсовые выводы батарей 6-1 и 6-2 соединены с плюсовой шиной шин постоянного тока 6-3 через соответствующие диоды 6-9, выключатель инвертора 6-4 установлен между плюсовой шиной шин постоянного тока 6-3 и соответствующим входом трехфазного инвертора 6-5, соединенного с выходными шинами 5 через силовые контакты 6-7 выключателя нагрузки инвертора 6-6, катушка управления 6-8 которого подключена ко входу трехфазного инвертора 6-5, трехфазный выпрямитель The unit contains a main electric generator 1, a backup electric generator 2, a first switch 3 (power contacts), a second switch 4 (power contacts), output buses 5, a static power channel 6, containing the first 6-1 and second 6-2 batteries, DC bus 6-3, an inverter switch 6-4, comprising a first disconnecting contact 3-2 of a first switch 3 and a first disconnecting contact 4-2 of a second switch 4, a three-phase inverter 6-5, a load switch of an inverter 6-6, comprising power pins 6-7 and control coil 6-8 and diodes 6-9; a first voltage control unit 7, comprising a three-phase rectifier 7-1, a smoothing capacitor 7-2, a control coil 3-1 of the first switch and a second NC contact 4-3 of the second switch, and a second voltage control unit 8, containing a three-phase rectifier 8-1, smoothing a capacitor 8-2, a control coil 4-1 of the second switch 4 and a second NC contact 3-3 of the first switch 3, the main generator 1 being connected to the output buses 5 by the first switch 3, the backup generator 2 being connected to the output buses 5 by of the second switch 4, the negative terminals of the first 6-1 and second 6-2 batteries of the static power channel 6 are connected to the negative bus of the DC bus 6-3, the positive terminals of the batteries 6-1 and 6-2 are connected to the positive bus of the DC bus 6-3 through the corresponding diodes 6-9, the inverter switch 6-4 is installed between the positive bus of the DC bus 6-3 and the corresponding input of the three-phase inverter 6-5 connected to the output buses 5 through the power contacts 6-7 of the inverter 6- load switch 6, control coil 6-8 of which is connected Chen to the door of the three-phase inverter 6-5, three-phase rectifier

7-1 первого блока контроля напряжения 7 подключен входом к основному генератору 1, сглаживающий конденсатор 7-2 параллельно подсоединены к выходу выпрямителя 7-1. Катушка 3-1 подключена к выходу выпрямителя 7-1 через второй размыкающий контакт 4-3 второго выключателя 4; трехфазный выпрямитель 8-1 второго блока контроля напряжения 8 подключен входом к резервному электрическому генератору 2, сглаживающий конденсатор 8-2 включен параллельно к выходу выпрямителя 8-1. Катушка 4-1 подключена к выходу выпрямителя 8-1 через второй размыкающий контакт 3-3 первого выключателя 3. Все элементы схемы агрегата серийно выпускаются отечественной промышленностью. Состав оборудования агрегата предопределяет три режима электроснабжения потребителей: один статический с помощью статического канала питания 6, первый электромашинный с помощью основного генератора 1 и второй электромашинный с помощью резервного генератора 2.7-1 of the first voltage monitoring unit 7 is connected by an input to the main generator 1, a smoothing capacitor 7-2 is connected in parallel to the output of the rectifier 7-1. The coil 3-1 is connected to the output of the rectifier 7-1 through the second NC contact 4-3 of the second switch 4; a three-phase rectifier 8-1 of the second voltage control unit 8 is connected by an input to a backup electric generator 2, a smoothing capacitor 8-2 is connected in parallel to the output of the rectifier 8-1. Coil 4-1 is connected to the output of rectifier 8-1 through the second NC contact 3-3 of the first switch 3. All elements of the circuit of the unit are serially produced by the domestic industry. The composition of the equipment of the unit determines three modes of power supply to consumers: one static using a static power channel 6, the first electric using the main generator 1 and the second electric using the backup generator 2.

Агрегат работает следующим образом. При замыкании цепей пуска (не показаны) начинает работать статический канал питания 6, так как основной 1 и резервный 2 генераторы тока не готовы принять нагрузку. Первая 6-1 и вторая 6-2 аккумуляторные батареи канала 6 начинают разряд с помощью диодов 6-9 и на шинах постоянного тока 6-3 появляется напряжение заданной величины. Ввиду того, что первый размыкающий контакт 3-2 первого выключателя 3 и первый размыкающий контакт 4-2 второго выключателя 4 замкнуты, то указанное напряжение поступает на вход трехфазного инвертора 6-5, который постоянный ток преобразует в трехфазный переменный ток, и на катушку управления 6-8 выключателя нагрузки инвертора 6-6, последняя срабатывает и силовые контакты 6-7 выключателя 6-6 замыкаются, подавая трехфазное напряжение инвертора 6-5 на выходные шины 5, что приводит к работе потребителей. В это время основной 1 и резервный 2 генераторы готовятся к приему нагрузки и как только их напряжение станет равным заданному начинают работать блоки контроля напряжения 7 и 8. Пусть первым сработал блок контроля The unit operates as follows. When the start-up circuits (not shown) are closed, the static power channel 6 starts to work, since the main 1 and backup 2 current generators are not ready to accept the load. The first 6-1 and second 6-2 batteries of channel 6 begin to discharge using diodes 6-9 and a voltage of a given value appears on the DC buses 6-3. Due to the fact that the first NC contact 3-2 of the first switch 3 and the first NC contact 4-2 of the second switch 4 are closed, this voltage is applied to the input of the three-phase inverter 6-5, which converts direct current into three-phase alternating current, and to the control coil 6-8 of the inverter load switch 6-6, the latter is activated and the power contacts 6-7 of the switch 6-6 are closed, supplying the three-phase voltage of the inverter 6-5 to the output buses 5, which leads to the operation of consumers. At this time, the main 1 and standby 2 generators are preparing to receive the load, and as soon as their voltage becomes equal to the set, the voltage control units 7 and 8 begin to work.

напряжения 7, т.е. напряжение основного генератора 1 стало номинальным. Это напряжение выпрямляется в трехфазном выпрямителе 7-1, его пульсации сглаживаются конденсатором 7-2 и оно поступает на катушку 3-1 первого выключателя 3. Катушка 3-1 срабатывает, силовые контакты первого выключателя 3 замыкаются и напряжение основного генератора 1 поступает на выходные шины 5 для питания потребителей, при этом срабатывание катушки 3-1 первого выключателя 3 приводит к размыканию первого размыкающего контакта 3-2 и второго размыкающего контакта 3-3. Размыкание первого размыкающего контакта 3-2 в выключателе инвертора 6-4 приводит к обесточиванию трехфазного инвертора 6-5 и катушки управления 6-8 выключателя нагрузки инвертора 6-6, вследствие чего силовые контакты 6-7 выключателя 6-6 размыкаются, т.е. статический канал питания 6 перестает работать. Размыкание второго размыкающего контакта 3-3 первого выключателя 3 препятствует срабатыванию катушки 4-1 второго выключателя, поэтому второй выключатель 4 остается в исходном, состоянии и резервный генератор 2 работает без нагрузки. Такое состояние элементов схемы остается неизменным до тех пор, пока напряжение основного генератора 1 будет равно заданному значению. Если указанное напряжение изменится, например, упадет, то с выхода трехфазного выпрямителя 7-1 снимется меньшее постоянное напряжение, которое, фильтруясь сглаживающим конденсатором 7-2, еще больше уменьшается, ток через катушку 3-1 становится ниже порога срабатывания, вследствие чего силовые контакты первого выключателя 3 размыкаются и основной генератор 1 отключается от выходных шин 5. Отключение катушки 3-1 первого выключателя 3 приводит к замыканию первого размыкающего контакта 3-2 в выключателе инвертора 6-4 и статический канал питания 6 вновь начинает работать по описанному выше алгоритму, а также к замыканию второго размыкающего контакта 3-3, что подготавливает катушку 4-1 второго выключателя 4 к срабатыванию. Если напряжение резервного генератора 2 станет равным заданному, то начинает работать второй блок контроля voltage 7, i.e. the voltage of the main generator 1 has become rated. This voltage is rectified in the three-phase rectifier 7-1, its ripple is smoothed out by the capacitor 7-2 and it goes to the coil 3-1 of the first switch 3. The coil 3-1 is activated, the power contacts of the first switch 3 are closed and the voltage of the main generator 1 is supplied to the output buses 5 to power consumers, while the actuation of the coil 3-1 of the first switch 3 leads to the opening of the first NC contact 3-2 and the second NC contact 3-3. The opening of the first NC contact 3-2 in the inverter 6-4 circuit breaker leads to a blackout of the three-phase inverter 6-5 and the control coil 6-8 of the inverter 6-6 load switch, as a result of which the power contacts 6-7 of the switch 6-6 open, i.e. . static power channel 6 stops working. Opening the second NC contact 3-3 of the first switch 3 prevents the coil 4-1 of the second switch from tripping, so the second switch 4 remains in its original state and the backup generator 2 is working without load. This state of the circuit elements remains unchanged as long as the voltage of the main generator 1 is equal to a predetermined value. If the indicated voltage changes, for example, drops, then a lower constant voltage is removed from the output of the three-phase rectifier 7-1, which, filtered by the smoothing capacitor 7-2, decreases even more, the current through the coil 3-1 becomes lower than the threshold, resulting in power contacts of the first switch 3 are opened and the main generator 1 is disconnected from the output buses 5. Disconnecting the coil 3-1 of the first switch 3 leads to the closure of the first NC contact 3-2 in the inverter switch 6-4 and the static power channel 6 vn BL starts to work according to the above algorithm, as well as the closure of the second normally closed contact 3-3, which prepares the coil 4-1 of the second switch 4 to fire. If the voltage of the backup generator 2 becomes equal to the set, then the second control unit begins to work

напряжения 8, при этом напряжение резервного генератора 2 поступает в трехфазный выпрямитель 8-1, выпрямляется, его пульсации уменьшаются с помощью сглаживающего конденсатора 8-2 и оно поступает на катушку 4-1 второго выключателя 4. Катушка 4-1 срабатывает и силовые контакты второго выключателя 4 замыкаются, подключая резервный генератор 2 к выходным шинам 5. Кроме того, при срабатывании катушки 4-1 размыкается первый размыкающий контакт 4-2 в выключателе инвертора 6-4 и статический канал питания 6 прекращает свою работу и размыкается второй размыкающийся контакт 4-3 в цепи питания катушки 3-1, что исключает подключение основного генератора 1 к выходным шинам 5, при условии, что на них имеется напряжение от резервного генератора 2.voltage 8, while the voltage of the backup generator 2 enters the three-phase rectifier 8-1, is rectified, its ripple is reduced using a smoothing capacitor 8-2 and it goes to the coil 4-1 of the second switch 4. The coil 4-1 is activated and the power contacts of the second circuit breaker 4 are closed, connecting the backup generator 2 to the output buses 5. In addition, when the coil 4-1 is activated, the first NC contact 4-2 in the inverter 6-4 circuit breaker opens and the static power channel 6 stops its operation and the second circuit opens contact 4-3 in the power supply circuit of coil 3-1, which excludes the connection of the main generator 1 to the output buses 5, provided that they have voltage from the backup generator 2.

Таким образом, при пуске агрегата и при переходах от одного генератора к другому, работает статический канал питания, исключая перерывы в электроснабжении ответственных потребителей, чем и достигается требуемый технический результат.Thus, when starting up the unit and during transitions from one generator to another, a static power channel works, excluding interruptions in the power supply of responsible consumers, which achieves the required technical result.

Источники принятые во вниманиеSources taken into account

[1]. Электропитание устройств связи. Под ред. О.А.Доморацкого. М., Радио и связь, 1981, стр.244, рис.8.8.[one]. Power supply for communication devices. Ed. O.A.Domoratsky. M., Radio and communications, 1981, p. 244, fig. 8.8.

[2]. Электротехнический справочник. Т.4. Под ред. В.Г.Герасимова М., МЭИ, 2003, стр.71, рис.56.22а.[2]. Electrical reference book. T.4. Ed. V.G. Gerasimova M., MPEI, 2003, p. 71, fig. 56.22a.

Claims

A two-machine power supply unit containing continuously operating main and backup electric generators, first and second switches, each of which contains power contacts, a control coil, first and second NC contacts, and output buses, the main electrical generator being connected to the output buses through the power contacts of the first circuit breaker, and the backup electric generator is connected to the indicated tires through the power contacts of the second circuit breaker, characterized in that the following are introduced: a static power channel, containing the first and second batteries, DC bus, inverter switch, three-phase inverter and inverter load switch, the negative terminals of the first and second batteries connected directly to the negative DC bus, and the positive terminals of these batteries connected to the positive DC bus through the appropriate the first and second diodes, DC buses are connected to the inverter input through the inverter switch, the inverter load switch contains power contacts s and a control coil, while the inverter output is connected to the output buses through the power contacts of the inverter load switch, the inverter load switch control coil is connected parallel to the inverter input, and the first and second voltage control unit, each of which contains a three-phase rectifier and a smoothing parallel to its output a capacitor, and the input of the three-phase rectifier of the first voltage control unit is connected to the main electric generator, and a circuit is connected in parallel with its output and connected in series to the control coil of the first switch and the second NC contact of the second switch, the input of the three-phase rectifier of the second voltage control unit is connected to a backup electric generator, and in parallel with its output, a circuit from the series-connected control coils of the second switch and the second NC contact of the first switch is connected, and the inverter switch consists from the series-connected first opening contacts of the first and second switches.