Способ бесперебойного питания электрической энергией ответственного потребителя Советский патент 1986 года по МПК H02J9/08 H02P3/22 

f

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательньпс технологических комплексах для преобразования кинематической энергии вращающихся масс, приводимых в движение группой гисте- резисных двигателей, в электрическую для питания ответственных потребителей вместо аккумуляторных батарей,

Цель изобретения повышение удельной мощности, рекуперируемой энергии, отдаваемой вращающимися гис терезисиыми двигателями.

На чертеже приведено устройство для реализации способа бесперебойно- го питания электрической энергией ответственного потребителя.

Устройство содержит N гистерезис- ных двигателей 1, на зажимы которых подключена батарея 2 конденсаторов и блок 3 peгyлиpye Я)K реакторов, состоявший из собственно реакторов 4 и тиристорного регулятора 5 тока. Управляющие электроды тиристоров под кл(очены к системе 6 управления, первый вход которой соединен с фазами двигателей, а второй - с выходом блока 7 сравнения, первый вход которого подключен к блоку 8 задания напряжения, а второй вход через датчик 9 модуля напряжения - к нагрузке 10, подключенной к линии 11, соединяющей фазы двигателей с нагрузкой.10.

Нагрузкой 10 являются ответственные потребители электрической энер- гни, бесперебойное питание которых должно быть обеспечено в течение за- дйнного интервала времени. При этом уровень напряжения на их зажимах должен находиться в пределах, опреде ляемых техническими условиями на их эксплуатацию. Вне зависимости от типа потребителей они могут быть представлены в схеме в виде активно-ин- дуктивньпс цепей.

Способ осуществляют с помощью устройства следующим образом.

В нормальном режиме фунционирова- ния системы электропитания ответ- ствениые потребители и параллельно соединенные между собой группа синхронных гистерезисных двигателей 1 с установленными на их валах вращающимися массами подключают к источнику переменного питающего напряжения (не показан). Гистерезисные двигатели 1 разгоняются до заданной частоты вращения, входят в синхронизм и вра

5

-

3540 4S

50 SS

15г

щаются синхронно с частотой, определяемой частотой источника переменного питающего напряжения.

При исчезновении напряжения питания по любой причине необходимо в течение некоторого времени обеспечить бесперебойное питание ответ ственнЫх потребителей. Для этих целей используют энергию вращающихся масс, приводимых во вращение гисте- резисными двигателями, число которых выбирают из условия обеспечения энергией потребителей в течение определенного интервала времени. Для этого подключают ответственные потребители к зажимам фаз гистерезисных двигателей. Естественное возбуждение гистерезисных двигателей мало и они способны развивать на выбеге напряжение не более половины напряжения питающей сети. Поэтому естественная рекуперация энергии в нагрузку 10, которыми являются в этом режиме ответственные потребители, недостаточна как по уровню отдаваемой энергии, так и по уровню напряжения. Для повышения удельной мощности, отдаваемой двигателями, осуществляют их конденсаторное возбуждение, для чего под- , ключают на зажимы гистерезисных двигателей 1 батарею 2 конденсаторов. Толчком для начала конденсаторного возбуждения является либо остаточное напряжение, определяемое намагниченностью гистерезисных двигателей, либо напряжение заряженных конденсаторов, подключаемых к двигателям. Процесс возбуждения развивается лавинообразно и наступает автоколеба- тельньй режим с напряжение-м в общих точках линии 11 соединения двигате- лей и конденсаторов, превышающим в 1,5-2,5. раза нохданальное напряжение питающей сети. Для установления но- мина тЬрНого значения напряжения подбирают величину активных и индуктив- Hbix параметров, подключаемых к гисте- ,резисным двигателям цепей.

Принципиально изменение эквивалентной индуктивности Гистерезисные двигатели ответственный потребитель может проводиться путем отключения и подключения части индуктивных цепей потребителей 10, или подключением дополнительной группы выбегающих гистерезисных двигателей 1, или изменением величины конденсаторных батарей 2. Однако все эти варианты

л

приводят к дискретным изменениям напряжения на зажимах потребителей, и поэтому более предпочтительным вариантом является изменение эквивалентной индуктивности реакторов, подключенных параллельно нагрузке.

В предлагаемом устройстве эту задачу вьшолняют реакторы А. По мере выбега двигателей напряжение в линии 11, соединяющей потребителей 10 и двигателя 1, уменьшается из-за снижения величины ЭДС и изменения эквивалентной индуктивности, гистере зисных двигателей. Последнее объясняется спецификой проявления высших гармоник воздушного зазора в гистерзис ном двигателе в области низких частот скольжения. Кроме того, по мре увеличения скольжения увеличива- етсй доля потерь в роторе на пере- магничивание, т.е. уменьшается эквивалентное комплексное сопротивление ротора. Для компенсации этих изменений увеличивают эквивалентную индуктивность реакторов, подключенных на зажимы гистерезисных двигателей. Практическое решение этой задачи может быть осуществлено любым известным способом, например регулированием подмагничивания реакторов, изменением числа витков и т.д. Тот же результат д ает изменение времени подключения реакторов в сети, что в предлагаемой схеме достигается регулированием синхронно с частотой вращения двигателей угла включения тиристоров 5.

Вместо измерения частоты возможно измерение напряжения на зажимах нагрузки и регулирование в функции отклонения напряжения от заданного уровня времени включения тиристоров или, что эквивалентно, среднего значения тока через реакторы.

Измерение напряжения именно на зажимах нагрузки целесообразно из-за повьшхения точности стабилизации, поскольку линия 11 при высокой частоте напряжения имеет большое индуктивное сопротивление и соответствукнцее паде ние напряжения в ней.

Дискретное изменение нагрузки не срывает режим конденсаторного возбуждения, так как наличие конденсаторов 2 и индуктивностёй в линии 11 не приводит к режиму дискретного изменения нагрузки на зажимах двигателей 1 и потери их возбуждения. При

f5

20

25

. 50

10

2594154

этом использование быстродействующего регулятора на базе управляемьйс реакторов 3 дает возможность парировать дискретное изменение нагрузки и сохранить р ежим параметрического резонанса в цепях двигатели 1 - бата- рея 2 конденсаторов.

Устойчивый режим конденсаторного возбуждения и высокий уровень развиваемого напряжения на зажинах гистерезисных двигателей, позволяет в несколько раз увеличить удельную рекуперируемую мощность вращающихся масс. Стабилизация напряжения путем изменения эквивалентной индуктивности цепи гистерезисные двигатели - ответственные потребители создает нормальный режим работы ответств ен- ных потребителей в течение времени отключения основной сети питания.

В производствах, используннцих мне- годвигательные гистерезисные приводы, схемы электроснабжения ответственных потребителей должны быть оборудованы установками бесперебойного питания, которые в настоящее время представляют собой преобразовательные подстанции, вьшолненные на основе агрегатов бесперебойного питания и состоящие из аккумуляторных бата- |рей, управляемых выпрямителей и инвертор 9в напряжения (тока). Наличие аккумуляторных батарей в составе установок бесперебойного питания требует сооружения специальных помещений, оборудованных системами приточной вытяжной вентиляции, наличия зарядных и подзарядных устройств, элемент ных коммутаторов, распределительных щитов и спещ альных статических преобразователей, обеспечивающих электропитание ответственных потр1ебите- лей. Это требует значительных капи- тальных и эксплуатационных затрат. Как элемент схемы электроснабжения, такая подстанция работает в ждущем режиме, что обуславливает незначительный коэффициент использования оборудования.

30

35

40

45

Использование предлагаемого способа рекуперации энергии вращающихся масс позволяет сократить капитальные затраты, затраты на сооружение специальных помещений, существенно уменьшить затраты на электроэнергию и обслуживание установок питания ответственных потребителей.

ормула

и

5

3 о

12

бретения

1. Способ бесперебойного питания электрической энергией ответственного потребителя, при котором фазные цепи указанного ответственного потребителя, выполненные в виде активно- индуктивных цепей, подключают к ис-- точнику переменного питающего напряжения и к параллельно соединенным между собой обмоткам группы синхрон- ньЕх гистерезисных двигателей с установленными на их валах вращающимися массами, разгоняют гистерезисные двигатели до заданной частоты вращения, а при отключении источника переменного питающего напряжения осуществляют рекуперацию энергии вращающихся Mate ответственному потребителю пу

тем использования выбегающих гистере- 20 потребитель производят в зависимости

1259415

нения эквивалентной индуктивности цепи гистерезисные двигатели - ответ-f ственный потребитель из условия под- держания напряжения на обмотках гисте- резисных двигателей равным номинальному.

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что изменение эквивалентной индуктивности цепи гисте- резисные двигатели - ответственный потребитель производят путем отключения части индуктивных цепей ответственного потребителя в зависимости от частоты вращения выбегающих гисте- резисных двигателей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение эквивалентной индуктивности цепи гистерезисные двигатели - ответственный

зисных двигателей в качестве генераторов электрической энергии, о т л ч а ищи и с я тем, что, с целью повышения удельной мощности рекупери руемой энергии, в момент отключения источника переменного питающего напряжения дополнительно осуществляют конденсаторное возбуждение гистерезисных двигателей, обеспечивая на их обмотках номинальное напряжение, а по мере уменьшения указанного напряжения на обмотках при выбеге гистерезисных двигателей и уменьшения частоты вращения увеличивают возбуж дение гистерезисных двигателей путем измеот частоты вращения выбегающих гистерезисных двигателей путем подключения к их обмоткам дополнительных регулируемых по величине индукфивностей.

4. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что изменение эквивалентной индуктивности цепи гисте- i резисные двигатели - ответственный

потребитель производят в зависимости от частоты вращения выбегающих гис- терезисньк двигателей путем подключения к их обмоткам дополнительных выбегающих гистерезисных двигателей .

ВНИИПИ Заказ 5133/54 Тираж 612

Подписное

Произв.-полнгр. , г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования кинематической энергии вращаюпщхся масс вместо аккумуляторных батарей. Цель изобретем ния - повьшение удельной мопщости рекуперируемой энергии, отдаваемой вращаюи 1мися гистерезисными двигате- (ГД). Фазные цепи ответственного потребителя, выполненные в виде активно индуктивных цепей, подключают к источнику переменного питающего напряжения и к параллельно соединенным меязду собой обмоткам группы синхронных ГД, с установленными на их валах вращающимися массами. Разгоняют ГД до заданной частоты вращения, а при отключении источника переменного питакяцего напряжения осуществляют рекуперацию энергии в нагрузку путем использования выбегающих ГД в качестве генераторов электрической энер- , ПИИ. В момент отключения источника осуществляют конденсаторное возбуждение ГД, обеспечивая на их обмотках номинальное напряжение. По мере умень шения указанного напряжения при выбеге ГД и уменьшения частоты вращения увеличивают возбуждение ГД путем изменения эквивалентной индуктивности цепи ГД - ответственный потребитель. Изменение эквивалентной индуктивности может проводиться путем отключения и подключения части индуктивных цепей потребителей или подключением дополнительных ГД, или изменением величины конденсаторных батарей. 3 з.п, ф-лы, 1 ил. 1 0 С