SU1658281A1

SU1658281A1 - Агрегат бесперебойного электроснабжени

Info

Publication number: SU1658281A1
Application number: SU884612962A
Authority: SU
Inventors: Юрий Андреевич Кабанков; Борис Тимофеевич Кононов; Александр Данилович Супрун
Original assignee: Краснодарское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1991-06-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах бесперебойного электроснабжени токоприемников ответственных потребителей переменного тока. Цель изобретени - повышение надежности электроснабжени путем уменьшени массообаритных показателей маховика. В агрегате бесперебойного электроснабжени применена асинхронизированна синхронна машина с маховиком, содержаща двигательную и генераторную (с большим числом пар полюсов по сравнению с двигательной) статор- ные обмотки. В систему автоматического управлени машиной введены переключающее устройство обмоток статора, блок управлени переключающим устройством и непосредственный преобразователь частоты , включенный между шинами гарантированного электропитани и генераторной статорной обмоткой, причем первый и второй силовые входы переключающего устройства обмоток статора подключены соответственно к выводам двигательной и генераторной статорных обмоток. Первый силовой выход подключен к шинам гарантированного электропитани , второй силовой выход - к входу непосредственного преобразовател частоты, а управл ющий вход - к выходу блока управлени переключающим устройством, вход которого подключен к датчику угловой скорости вращени вала ротора . При отказе основного источника питани асинхронизированна синхронна машина работает в генераторном режиме, однако сначала питание токоприемников происходит от двигательной статорной обмотки с меньшим числом пар полюсов, а затем от генераторной обмотки с большим числом пар полюсов. Тем самым обеспечиваетс больша глубина разр да маховика . 1 ил. fe I О ел 00 ю 00

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах бесперебойного электроснабжени токоприемников ответственных потребителей переменного тока.

Целью изобретени вл етс повышение надежности электроснабжени путем уменьшени массогабаритных показателей маховика.

На чертеже приведена блок-схема агрегата бесперебойного электроснабжени .

Агрегат состоит из основного источника 1 питани , коммутационного аппарата 2, статического выключател 3, шин 4 гарантированного электропитани с подключенными к ним токоприемниками 5 ответственных потребителей и через переключающее устройство 6 обмоток статора с блоком 7 управлени переключающим устройством, непосредственного преобразовател 8 частого, асинхронизированной синхронной машины {АСМ) 9, содержащей двигательную статор- ную обмотку 10, подключенную к шинам 4 гарантированного электропитани через переключающее устройство б обмоток статора и генераторную статорную обмотку 11 с большим числом пар полюсов, по сравнению с двигательной обмоткой 10, подключенной к шинам 4 гарантированного электропитани через переключающее устройство 6 обмоток статора.

Преобразователь 8 частоты АСМ 9 имеет независимую систему 12 и инерционный маховик 13, св занный через разобщительную муфту 14 с первичным двигателем 15 Независима система 12 возбуждени содержит расположенный на валу ротора АСМ 9 вспомогательный генератор 16, питающий силовую часть тиристорного преобразовател 17, подключенного выходом к обмотке 18 возбуждени АСМ 9.

Агрегат содержит систему 19 автоматического регулировани и управлени , включает в себ преобразующе-командный блок 20 возбуждени , имеющий четыре входных канала регулировани и выходной канал управлени тиристорным преобразователем 17 частоты, регул тор 21 скольжени скорости вращени вала машины, первый вход которого подключен к задатчику 22 частоты, второй вход подключен к датчику 23 скорости вращени вала машины, третий вход присоединен к задатчику 24 скольжени , а выход через переключающий элемент 25 регул тора скольжени подключен к первому каналу регулировани преобразующе-ко- мандного блока 20, выполненного в виде регул тора частоты напр жени возбуждени машины, регул тор 26 реактивной мощности , на первый вход которого подключен датчик 27 напр жени на шинах гарантированного питани 4, на второй датчик 28 тока, на третий - задатчик 29 реактивной мощности , а выход через переключающий элемент 30 регул тора реактивной мощности подключен к второму каналу регулировани преобразующе-командного блока 20, выполненного в виде регул тора величины и фазы напр жени возбуждени машины, регул тор 31 напр жени , к первому входу которого присоединен задатчик 32 величины напр жени , к второму - датчик 27 напр жени , а выход через переключающий элемент 33 регул тора напр жени подключен к третьему каналу регулировани блока 20, выполненного в виде регул тора величины напр жени возбуждени машины, регул тор 34 частоты, к первому входу которого

присоединен задатчик 22 частоты к второму входу - датчик 35 частоты напр жени на шинах 4 гарантированного питани , к третьему входу подключен датчик 23 скорости

вращени вала машины, а выход через пе ректючающий элемент 36 регул тора частоты присоединен к четвертому каналу преобразующе-командного блока 20. выполненного в виде регул тора частоты на

0 пр жени возбуждени машины.

Кроме того, агрегат включает в себ блок 37 контрол параметров напр жени сети с подключенными к первому входу датчиком 35 частоты, к второму входу датчиком

5 27 напр жени к третьему входу задатчи- ком 3 напр жени , к чэти ртому входу чч- датчиком 22 частоты, к п тому оходу датчиком 38 частоты основного источника питани к шестому входу датчиком 39 на

0 пр жени основного истопникз питани , а к первог у эыходу присоединены управл ющие входы переключающих элементе 33 и 36, к второму выходу управл ющие входы переключающих элементов 25 и 30 к тре-ь5 ему выходу управл ющий вход статического выключател 3 и вход реле 40 пуска первичного двигател 15 Бпок 37 выпотнен в г„иде устройст-ва автоматическою повторною включени линии с двухсторонним пита0 нием и ожиданием синхронизма, точной автомагической синхронизацией с обеспечением контрол зэ совпадением фчз напр жений при синхронизации СМ 9 и источника 1, а также с обеспечение1 срав

5 нени заданных параметров напр жени на шинах с фактическими, отключением выключател 3, включением элементов 33 и 36 отключением элементов 25 и 30 по факту недопустимого отклонени параметров

0

Агрегат работает следующим образом В нормальном режиме электроснаб е- ние токоприемников 5 ответственных потребителей осуществл етс от источника 1

5 через юммутационный аппарат 2. стз1И - е- ский выключатель 3, шины 4 гарантированного электропитани , АСМ 9, двигательна статорна обмотка 10 которой через первый силовой выход переключающего уст0 ройства 6 обмоток статора подключена к шинам 4 гарантированного электропитание Обмотка 8 возбуждени получает пита- ьие через преобразователь 17 часготы от вспомогательного генератора 16 АСМ 9 ра5 ботает в режиме асинхронного компенсатора , а маховиком 13 запасаетс кинетическа энерги . Разобщительна муфта ч4 разобщена и первичный двигатель 15 находитс в готовности к пуску. В этом режиме управление АСМ 9 осуществл етс по заданной величине скольжени вала ротора и реактивной мощности статора.

Поддержание заданного скольжени вала ротора обеспечиваетс регул тором 21 скольжени , на первый вход которого поступает сигнал с зэдатчика 22 частоты, на второй вход с датчика 23 угловой скорости вращени вала машины сигнал, соответствующий фактической угповой скорости вращени , а на третий вход - с задатчика 24 скольжени сигнал, соответствующий заданной величине скогьжени . Регул тор 21 скольжени определ ет фактическую величину и знак скольжени , сравнивает его с заданной величиной, если величина и знак фактического скольжени отличаютс от заданного , то выполн ет корректировку и формирует на выходе сигнал регулировй- . ни , который через открытый переключающий элемент 25 поступает на первый канал регулировани преобразующе-хомандниго блока 20.

Регулирование величины реактивной мощности статора АСМ 9, выдаваемой в источник 1, осуществл етс регул тором 26 реактивной мощности. На первый вход регул тора 26 реактивной г эщности с датчика

27напр жени поступает оигнач. соответствующий фактической напр же ни на шинах 4 гарантированного электропитани , на второй вход с датчика

28тока поступает сигнал, соответствующий фактической величине тока статора АСМ 9, на третий вход с задатчика 29 реактивной мощности поступает сигнал, соответствующий заданной величине реактивном мошноСТИ .

Регул тор 26 реактивной мощности определ ет фактическую величину реактивной мощности статора АСМ 9, сравнивает ее с заданной величиной реактивной мощности, если величина фактической реактивной мощности отличаетс от заданной, то выполн ет корректировку и формирует на выходе сигнал регулировани , кст-рый через открытый переключающий элемент 30 поступает на второй канал регулировани пре- образующе-командного блока 20. Последний преобразует поступающие на первый и второй каналы регулировани сигналы с регул тора 21 скольжени и регул тора 26 реактивной мощности в такой сигнал управлени преобразователем 17 частоты , который определ ет частоту, амплитуду , фазу напр жени возбуждени на его выходе. Это позвол ет создать обмоткой 18 возбуждени ротора вращающеес относительно него в нужном направлении круговое поле с требуемой по режиму работы амплитудой, частотой и фазой, обеспечивающими заданное скольжение вала ротора и величину реактивной мощности статора АСМ 9.

Одновременно блок 37 контрол параметров сети посто нно сравнивает поступающий на шестой вход с датчика 39 напр жени сигнал, соответствующий фактическому значению величины напр жени источника 1. с сигналом, поступающим на

0 третий вход с задатчика 32 напр жени , и поступающий на п тый вход с датчика 38 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению величины частоты напр жени источника 1, с сигналом, поступающим

5 на четвертый вход с задатчика 22 частоты.

При несоответствии сигналов со стороны источника 1 сигналам задатчика 22 час- тсты и задатчика 32 напр жени или при полном прекращении питани со стороны

0 источника 1 блок 37 формирует сигналы на первом выходе на закрытие переключающих элементов 33 и 36, а нз третьем выходе на отключение статического выключател 3 и включение реле 40 пуска первичного дви5 гател 15. При воздействии сигнала закрываетс переключающий элемент 25, в результате прекращаетс подача сигнала регулирорзни на первый канал регулировани блока 20 с регул тора 21 скольжени и

0 закрываетс переключающий элемент 30, прекращающий подачу сигнала регулировани на второй канал регулировани блока 20 с регул тора 25 реактивной мощности Одновременно открываетс переключающий

5 элемент 33, через который на третий канал регулировани блока 20 поступает сигнал регулировани с регул тора 31 напр жени , и открываетс переключающий элемент 36. обеспечивающий подачу сигнала регулиро0 влни на четвертый канал регулировани блока 20. При этом под воздействием сигнала управлени , формируемого на третьем выходе блока 37 контрол параметров сети, отключаетс статический выключатель 3, от5 дел от источника 1 шины 4 гарантированного электропитани с присоединенными к ним токоприемниками 5 ответственных потребителей , последние получают питание от АСМ 9, переведенной в режим генератора и

0 использующей запасенную кинетическую энергию инерционного маховика 13. Включаетс реле 40 пуска, осуществл запуск первичного двигател 15. В этом автономном режиме управлени АСМ 9 осуществл 5 етс по заданной величине напр жени и частоты на шинах 4 гарантированного электропитани .

Поддержание заданной величины напр жени на шинах 4 гарантированного электропитани обеспечиваетс регул тором 31 напр жени , на первый вход которого поступает с задатчика 32 напр жени сигнал , соответствующий заданной величине напр жени , на второй вход поступает с датчика 27 напр жени сигнал, соответствующий фактической величине напр жени на шинах 4 гарантированного электропитани . Регул тор 31 напр жени сравнивает фактическую величину напр жени с заданной величиной, если она отличаетс от заданной , то выполн ет корректировку и формирует на выходе сигнал регулировани , который через открытый переключающий элемент 33 поступает на третий канал регулировани блока 20.

Регулирование величины частоты напр жени статора осуществл етс регул тором 34 частоты, на первый вход которого с задатчика 22 частоты поступает сигнал, соответствующий заданной величине частоты , на второй вход поступает с датчика 35 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению частоты напр жени на шинах 4 гарантированного электропитани , на третий вход поступает с датчика 23 угловой скорости вращени вала машины сигнал, соответствующий фактическому значению угловой скорости. При снижении угловой скорости вращени вала машины до минимальной соответствующей предельно допустимой угловой скорости вращени

вала, при которой АСМ 9 с подключенной двигательной статорной обмоткой 10 к шинам 4 гарантированного электропитани обеспечивает требуемую частоту напр жени , блок 7 управлени переключающим устройством по сигналу, поступающему с датчика 23 угловой скорости, формирует сигнал на срабатывание переключающего устройства 6 обмоток статора, обеспечивающего отключение двигательной статорной обмотки 10 с меньшим числом пар полюсов и подключение генераторной статорной обмотки 11с большим числом пар полюсов. При воздействии сигнала переключающее устройство б подключает через непосредственный преобразователь 8 частоты генераторную статарную обмотку 11 с большим числом пар полюсов к шинам 4 гарантированного электропитани и отключает двигательную статорную обмотку 10. При этом регул тор 34 частоты формирует на выходе такой сигнал, величина которого пропорциональна разности сигналов фактической угловой скорости вращени вала и заданной величине частоты, посто нно сравнивает соответствие фактического значени частоты на шинах 4 гарантированного электропитани с заданным, при необходимости корректирует выходной сигнал, который через переключающий элемент 36 поступает на четвертый канал регулировани блока 20. Преобразующе-командный блок 20 пре образует поступающие на третий и четвертый каналы регулировани сигналы с регул тора 31 напр жени и регул тора 34 частоты в такой сигнал управлени преобра зователем 17 частоты, который определ ет частоту, амплитуду напр жени еозбужце0 ни . Это позвол ет создать обмоткой 18 возбуждени вращающеес относительно ротора в нужном направлении круговое поле с требуемой по режиму работы амплитудой , частотой и фазой, обеспечивающими

5 заданное значение напр жени и частоты на шинах 4 гарантированного электропитани .

Таким образом, обеспечиваетс электроснабжение токоприемников 5 ответствен0 ных потребителей электроэнергией требуемого качества от АСМ 9. работающей в генераторном режиме, на врем запуска и выхода на номинальные обороты первичного двигател 15.

5После выхода на номинальные обороты

первичного двигател 15 включаетс разобщительна муфта 14. привод АСМ 9 начинает осуществл тьс от первичного деигагел 15. При этом с датчика 23 угловой скорости

0 вращени вала АСМ 9 на входе блокг 7 управлени переключающим устройством по вл етс сигнал, обеспечивающий срабатывание переключающего устройства 6 обмоток статора, которое отключает гене5 раторную статорную обмотку 11 и подключает двигательную .статорную обмотку 10 к шинам гарантированного электропитани 4.

Восстановление напр жени со сторо0 ны электросети 1 фиксирует блок 37 контрол параметров напр жени сети, который посто нно сравнивает поступающий на шестой вход с датчика 39 напр жени сигнал, соответствующий фактическому значению

5 напр жени источника 1, с сигналом, поступающим на третий вход с задзтчика 32 напр жени и поступающий на второй вход с датчика 35 напр жени сигнал, соответствующий фактическому значению напр жени

0 на шинах гарантированного электропитани , а поступающий на п тый вход с датчика 38 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению частоты напр жени источника 1, сравнивает с сигналом,

5 поступающим на четвертый вход с зэдатчи- ка 22 частоты, и поступающим на первый вход с датчика 27 частоты сигналом, соответствующим фактическому значению частоты напр жени на шинах 4 .гарантированного электропитани .

При соответствии всех величин и выпо/ - нении условий синхронизации, позвол ющих включить на параллельную работу с электросетью АСМ 9 блок 37 контрол параметров напр жени сети, отмен ет на третьем выходе сигнал на отключение статического выключател 3 и включение пускового реле 40, на первом выходе сигнал на отключение переключающих элементов 33 и 36, на втором выходе сигнал на включение переключающих элементов 25 и 30. При этом включаетс статический выключатель 3 и соедин ет с источником 1 шины 4. Выключаетс реле 40 пуска, первичный двигатель 15 останавливаетс . Одновременно закрываетс переключающий элемент 33 в результате прекращаетс подача сигнала регулировани на третий канал регулировани блока 20 с регул тора 31 напр жени , закрываетс переключающий элемент 36. прекращающий подачу сигнала регулировани на четвертый канал регулировани бло ка 20, прекращение поступлени сигналов на третий и четвертый канал регулировани блока 20 служит дл него командой перево- дауправлени АСМ 9 из режима синхронного генератора в режим асинхронного компенсатора. Также открываете чающий элемент 25, через который на гер- в hi и канал регулировани блока 20 поступает сигнал с регул тора 21 скольжени и открываетс переключающий элемент 30, обеспечивающий подачу сигнала регулировани на второй канал регулировани блока 20 с регул тора 26.

Таким образом, система бесперебойного электроснабжени токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока работает н исходном режиме .

В предлагаемом агрегате увеличиваетс глубина реализуемого разр да кинетической энергии маховика при одном и том же времени работы, поэтому масса маховика уменьшаетс .

Claims

Формула изобрети и

Агрегат бесперебойного электроснабжени , содержащий сетевой ввод, включенный через статический выключатель на шины гарантированного электропитани , к которым присоединена асинхронизиро- ванна синхронна машина с независимым возбуждением и маховиком на валу, снабженна системой автоматического управлени , состо щей из преобразующе-ко- мандного блока возбуждени , регул тора реактивной мощности, регул тора величины напр жени с задатчиком величины напр жени , регул тора скольжени скорости вращени вала машины, регул тора частоты

напр жени статора с задатчиком частоты, а также четырех переключающих элементов и блока контрол параметров напп жони сеги, к входам которого подключены состветственно выходы датчика частоты и напр жени на шинах гарантированного питани , задатчика величины напр жени , задатчика частоты, датчиков частоты и напр жени основного источника питани ,

0 первый выход подключен к управл ющим входам переключающих элементов регул тора напр жени и регул тора частоты, второй выход к улрарлчющим входам переключающих элементов регул тора ре5 активной мощности и регул тора скольжени , третий выход - к цепи управлени статического выключател , выход регул тора скольжени через переключающий элемент подключен к первому каналу

0 регулироЕзани пресбразующе-командного блока, выполненного в виде регул тора частоты напр жени возбуждени машины, вы ход регул тора активной мощности через переключающий элемент подключен к вто5 рому каналу регулировани преобразующе- командного блока, выполненного в виде регул тора величины и фазы напр жени возбуждени машины, выход регул тора напр жени через переключающий элемент

0 подключен к третьему каналу регулировани преобраэующе-комамдкого блока, выполненного в виде регул тора величины напр жени возбуждени млшины, выход регул тора частоты через переключающий

5 элемент подключен к четвертому каналу регулировани преоб разу юще-к Оман дного блока рыполненного R виде регул тора частоты напр жени возбуждени машины, а блок контрол выполнен в виде устройства

0 автоматического повторного включени линии с двухсторонним питанием и ожиданием синхронизма, точной автоматической синхронизацией с обеспечением контрол за совпадением фаз напр жении при синх5 ронизации асинхронизированной синхронной машины и основного источника питани , а также с обеспечением сравнени заданных параметров напр жени на шинах гарантированного питани с факти0 ческими и отключением статического выключател , включением переключающих элементов регул торов напр жени и частоты и отключени переключающих элементов регул торов скольжени и реактивной мощ5 ности по факту недопустимого отклонени фактических параметров от заданных, о т- личающийс тем, что, с целью повышени надежности электроснабжени путем уменьшени массогабаритных показателей маховика, асинхронизированна синхронна машина содержитдвигательную и генераторную с большим числом пар полюсов по сравнению с двигательной статорные обмотки , а в агрегат введены переключающее устройство обмоток статора, блок управлени переключающим устройством, выполненный в виде порогового элемента, и непосредственный преобразователь частоты , включенный между шинами гарантированного электропитани и генераторной статорной обмоткой, первый и второй сило0

вые входы переключающего устройства обмоток статора подключены соответственно к выводам двигательной и генераторной ста- ториых обмоток, первый силовой выход подключен к шинам гарантированного электропитани , второй силовой выход - к входу непосредственного преобразовател частоты, а управл ющий вход через блок управлени переключающим устройством св зан с датчиком скорости вращени вала машины.