Устройство электроснабжения потребителей без перерыва питания Советский патент 1992 года по МПК H02J9/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для аварийного переключения ответственных потребителей электроэнергии на резервный источник питания в распределительных сетях различного напряжения.

Известно устройство для аварийного подключения электрической энергии на pej зервный источник, имеющее два коммути-- рующих аппарата, через которые потребители подключены к соответствующим источникам питания. Между шинами источников электропитания включен управляемый реактор таким образом, что первый источник является резервным для потребителей второго и наоборот.

Недостаток данного устройства заключается в том, что от момента короткого замыкания до установления уровня напряжения на потребителе сначала равно нулю, затем от 30-35% повышается до 92- 94% от номинального.

Известно устройство для аварийного переключения потребителей электрической энергии на резервный источник без перерыва питания, содержащее реактор с выводом средней точки обмотки, подключенный к шинам основного и резервного источников питания через контакты двух коммутационных аппаратов, и шунтированными нормально закрытыми контактами коммутационных аппаратов. В общем случае разность напряжений источников распределяется равномерно по обмотке реактора и напряжение на нафузке равно нулю:

Xf СЛ 00 X х| Ю

UnoTp.

и

ИСТ1

4- и

ист2

При коротком замыкании в одном из источников напряжение на нагрузке равно половине напряжения, оставшегося в работе источника. Таким образом, указанное устройство обладает недостатком, заключающимся в том, что при коротком замыкании или исчезновении питания в одном из источников напряжение на нагрузке уменьшается на 50% от номинального.

Такие провалы напряжения по своему воздействию для ряда потребителей, например, в электронной технике адекватны перерыву питания.

Недостатком указанного устройства является также невозможность компенсации провалов напряжения в режимах группового самозапуска, что снижает надежность электроснабжения потребителей, чувствительных к качеству питающего напряжения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство электроснабжения без перерыва питания, содержащее основной и резервный источники питания переменного тока, которые через размыкающие контакты коммутационных аппаратов подключены к соответствующим шинам питания потребителей, замыкающие контакты аппаратов соединены параллельно и включены между упомянутыми шинами, к которым подключена обратимая электрическая машина с двумя расщепленными обмотками статора, блоком регулятора возбуждения и маховиком, жестко связанным с ротором.

Недостатком известного устройства является то, что при перерывах питания на одной из шин источников либо коротких замыканиях, колебаниях и отклонениях напряжения выше допустимых на период работы электрической машины в двигатель- но-генераторном режиме возможно нарушение динамической устойчивости самой машины, а при снижении напряжения ка шинах ограничивается устойчивая работа потребителей, так как в устройстве невозможна быстрая форсировка возбуждения из-за наличия инерционности в системе возбуждения.

Цель изобретения - повышение надежности и качества электроснабжения потребителей в динамических режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок контроля режимов работы, дополнительная обмотка возбуждения по поперечной оси, преобразователь постоянного тока и молекулярный накопитель, причем первый и второй входы блока контроля режимов работы подключены соответственно к шинам питания основного и резервного источников, а первый выход подключен к входу блока регулятора возбуждения, второй выход - к уп- равляющему входу преобразователя постоянного тока, выход которого соединен

с дополнительной обмоткой возбуждения по поперечной оси, а вход подключен к молекулярному накопителю.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит основной 1 и резервный 2 источники питания переменного тока, коммутационные аппараты 3 и 4 с размыкающими контактами 5 и 6 соответственно, шины 7 и 8 питания потребителей 9 и 10 основного и резервного источников 1 и 2, обратимую электрическую машину 11 с двумя расщепленными обмотками 12 и 13 статора, обмоткой 14 возбуждения, а также

обмоткой 15 возбуждения по поперечной оси, маховик 16, блок 17 регулирования возбуждения, блок 18 контроля режимов работы, преобразователь 19 постоянного тока и молекулярный накопитель 20. Причем к шине 7 источника 1 питания через коммутационный аппарат 3 подключены потребители 9, а к шине 8 источника 2 через коммутаторный аппарат 4 подключены потребители 10. Потребители 9 и 10 связаны между собой

через замыкающие контакты 6 коммутационного аппарата 4. К шине 7 источника 1 и шине 8 независимого источника 2 подключена обратимая электрическая машина 11 и блок 18 контроля режимов работы, причем

обмотка 12 подключена к шине 7 источника

1питания, обмотка 13 - к шине 8 источника

2питания, ротор обратимой электрической машины жестко связан с маховиком 16, а выходы блока 18 контроля режимов работы

подключены к блоку 17 регулирования возбуждения, соединенному с обмоткой 14 воз- буждения. и управляющему входу преобразователя 19 постоянного тока, соединенного с дополнительной обмоткой 15

возбуждения по поперечной оси, вход которого подключен к молекулярному накопителю 20.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме потребители 9 и 10 получают питание соответственно от независимых источников 1 и 2. Обратимая электрическая машина 11 подключена раздельно статорной обмоткой 12 к шине 7, а

0 статорной обмоткой 13 - к шине 8, работает в компенсаторном режиме, вращая маховик 16. Замыкающие контакты 5 коммутационного аппарата 4 разомкнуты.

В случае короткого замыкания в одном

5 из источников 1 и 2 питания либо при отключении напряжения в одном из них или откло- нении напряжения от предельно допустимых значений после срабатывания датчиков напряжения (не показаны) коммутационные аппараты 3 и 4 отключают их соответственно от шин 7 и 8.

При коротком замыкании в цепи источ- ника 1 коммутационный аппарат 3 отключает шину 7 от аварийного источника 1 питания. Питание потребителей 9 после включения замыкающих контактов 5 осуществляется от источника 2 питания. В момент переключения потребителей 9 на резервный источник 2 питания обратимая электри- ческая машина 11 переходит в двигательно-генераторный режим, работая статорной обмоткой 13, подключенной к шине, в двигательном режиме, уравновешивая мощность на валу и мощность потребителей 10, а статорной обмоткой 12, подключенной к шине 7, начинает работать генератором питания потребителей 10 отключенной шины 7. Одновременно поступает сигнал на блок 18 контроля режимов работы, который формирует и выдает сигнал на управляющий вход преобразователя 19 тока, посредством которого по требуемому алгоритму от молекулярного накопителя 20 осуществляется форсировка возбуждения за счет до- полнительной обмотки 15 возбуждения в поперечной оси.

При отключении источника 2 питание потребителей 10 после включения замыкающих контактов 6 осуществляется от источ- ника 1. В момент переключения потребителей 10 на источник 1 питания обратимая электрическая машина 11 работает аналогично, при этом потребляя статорной обмоткой 12, подключенной к шине 7, актив- ную мощность, а статорной обмоткой 13, подключенной к шине 8, генерирует ЭДС питания потребителей 10.

Применение в устройстве электроснабжения потребителей без перерыва питания обратимой электрической машины с двумя расщепленными обмотками статора и маховиком, жестко связанным с ротором, содержащей блок контроля режимов работы, дополнительную обмотку возбуждения по поперечной оси, преобразователь постоянного тока, молекулярный накопитель, причем первый и второй входы блока контроля режимов работы подключены соответственно к шинам питания основного и резервного источников, а первый выход подключен к входу блока регулятора возбуждения, второй выход - к управляющему входу преобразователя постоянного тока, выход которого соединен с дополнительной об- моткой возбуждения по поперечной оси, а выход подключен к молекулярному накопителю, предотвращает возможность возникновения провалов напряжения при длительных динамических режимах в моменты переключения с одного источника на другой, повышает устойчивую работу как обратимой электрической машины, так и потребителей,исключаяслучаи затормаживания и опрокидывания асинхронных электродвигателей, и таким образом, повышает надежность и качество электроснабжения потребителей в динамических режимах.

Использование в компенсаторном режиме в обратимой электрической машине дополнительной обмотки возбуждения повышает эффективность устройства по сравнению с известным устройством. При эксплуатации в условиях при отклонениях и колебаниях напряжения источников, превышающих допустимые пределы, значительно повышает качество и надежность электроснабжения за счет повышения динамической устойчивости в двигзтельно-генераторном режиме.

Экономический эффект, обусловленный предлагаемым устройством электроснабжения без перерыва питания, также зависит от масштаба системы электроснабжения, состава потребителей и величины ущерба, возникающего от провалов напряжения или бестоковых пауз. Увеличение надежности электроснабжения и качества напряжения позволяет в большинстве случаев свести ущерб к нулю.

Формула изобретения Устройство электроснабжения потребителей без перерыва питания, содержащее основной и резервный источники питания переменного тока, которые через размыкающие контакты коммутационных аппаратов подключены к соответствующим шинам питания потребителей, замыкающие контакты аппаратов соединены параллельно и включены между упомянутыми шинами, к которым подключена обратимая электрическая машина с двумя расщепленными обмотками статора, блоком регулятора возбуждения и маховиком, жестко связанным с ротором, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и качества электроснабжения потребителей в динамических режимах, в него введены блок контроля режимов работы, дополнительная обмотка возбуждения по поперечной оси, преобразователь постоянного тока, молекулярный накопитель, причем первый и второй выходы блоков контроля режимов работы подключены соответственно к шинам питания основного и резервного источников, а первый выход подключен к входу блока регулятора возбуждения, второй выход - к управляющему входу преобразователя постоянного тока, выход которого соединен с

дополнительной обмоткой возбуждения по кулярному накопителю. поперечной оси, а вход подключен к моле

Сущность изобретения: в устройство электроснабжения без перерыва питания введены блок контроля режимов работы, дополнительная обмотка возбуждения по поперечной оси, преобразователь постоянного тока и молекулярный накопитель, причем первый и второй входы блока контроля режимов подключены соответственно к шинам питания основного и резервного источников, а первый выход подключен к блоку регулятора возбуждения второй выход - к управляющему ВХОДУ преобразователя постоянного тока, выход которого соединен с дополнительной обмоткой возбуждения по поперечной оси, а вход подключен к молекулярному накопителю 1 ил