أجهزة حماية الجهد المنخفض

ضع في اعتبارك أنظمة مختلفة لحماية الإنتاج الصناعي من انخفاض الجهد (دولاب الموازنة ، وإمدادات الطاقة الثابتة غير المنقطعة (UPS) ، ومعوض تشويه الجهد الديناميكي ، والمعوض الثابت (STATCOM) ، و LED المتوازي المتصل ، ومحول التعزيز ، والمرشح النشط ومضخم السلسلة بدون محولات).

يعد خفض الجهد من أكثر الظواهر تكلفة في الصناعة. أسهل طريقة لحماية العمليات الحساسة من أي ضرر هو تركيب UPS ... ومع ذلك ، نظرًا لارتفاع تكاليف شرائها وصيانتها ، يتم تثبيت UPS فقط في الأجسام الهيكلية الكبيرة ، في الأماكن التي يمكن أن يؤدي فيها الضرر الناجم عن مشاكل مصدر الطاقة إلى تسبب أضرارًا جسيمة ، على سبيل المثال في المستشفيات ، في إنتاج أجهزة الكمبيوتر ، في المؤسسات المالية.

عند اتخاذ قرار بتركيب معدات الحماية ، يجب إجراء دراسة جدوى لإظهار جدوى تركيب UPS لعملية إنتاج محددة.

تم الآن حل مشكلة حماية المحركات الكهربائية ذات السرعات المختلفة في الإنتاج الصناعي من انخفاض الجهد. نظرًا للتنوع الكبير في العلامات التجارية لهذه الأنظمة ، ليس من السهل جدًا العثور على الحل التقني والاقتصادي الأمثل لهذه المشكلة.

أنواع المعدات التصحيحية

يمكن أن تحمي دولاب الموازنة (D-G) التي تعمل بمحرك ومولد اضطرابات الإنتاج الحرجة من جميع ارتخاء الجهد في نظام الطاقة C. عندما يحدث انخفاض الجهد ، يتم إبطاء انخفاض الجهد عبر الحمل بواسطة دولاب الموازنة. تشبه المخططات المختلفة لتوصيل دولاب الموازنة بمولد المحرك تلك الموضحة في 1.

أرز. 1. مخطط استخدام دولاب الموازنة للتعويض عن انخفاض الجهد

تظهر المكونات الرئيسية لجهاز UPS ثابت مستقل في الشكل. 2 ، التي تخزن بطارياتها (المكثفات) الطاقة فقط للحماية من انخفاض الجهد لفترة قصيرة. في حالة حدوث انخفاض في الجهد ، يتم تشغيل الحمل من البطارية عبر محول تيار مستمر إلى تيار متردد.

أرز. 2. مخطط استخدام UPS لتعويض انخفاض الجهد

المعوض للتشوه الديناميكي للجهد أثناء انخفاض الجهد يظل متصلاً بالشبكة الكهربائية 1 من خلال المحول 2 ويحدد الجزء المفقود من الجهد (الشكل 3). يضيف هذا الجزء المفقود من الجهد من خلال اللفات الأولية 4 والثانوية 3 للمحول الذاتي المتصل في سلسلة مع الحمل 7. اعتمادًا على الغرض ، يمكن أن تكون الطاقة اللازمة لتزويد الحمل 7 من خلال محول الجهد 5 أثناء انخفاض الجهد. مأخوذة من الشبكة أو من مصدر طاقة إضافي (بشكل أساسي من المكثفات ج).

ضع في اعتبارك تعديلين من جهات تصنيع مختلفة. الأول (المشار إليه فيما يلي باسم DKIN-1) لا يحتوي على مصادر طاقة ويتم توصيله بشكل دائم. هذا الخيار فعال من حيث التكلفة لزيادة الجهد حتى 50٪. يوجد تعديل لجهاز DKIN مع إمكانية زيادة الجهد بنسبة 30٪. يُعتقد أنه بدءًا من هذا التعديل لجهاز DKIN (30٪) ، يُنصح باستخدامها في الإنتاج.

أرز. 3. مخطط استخدام DKIN لتعويض انخفاض الجهد

التعديل الثاني (DKIN-2) يحتوي على مصدر طاقة مصمم لحمل ثقيل.يمكن للجهاز 2 ميغاواط زيادة جهد الحمل لحمل 4 ميغاواط بنسبة 50٪ أو حمولة 8 ميغاواط بنسبة 23٪. على عكس معظم الأجهزة الأخرى ، فإن مصدر الطاقة قادر على تحمل قطرات طويلة.

المعوض الثابت (STATCOM) يتم توصيل جهاز تعويض انخفاض الجهد بالتوازي مع الحمل (الشكل 4). يمكن لجهاز STATCOM أن يقلل من انخفاض الجهد عن طريق تغيير الحمل التفاعلي عند التقاطع.

يمكن تحسين القدرة على تقليل الانخفاضات عن طريق إضافة مصدر طاقة إضافي ، مثل مصدر طاقة مغناطيسي فائق التوصيل. على الرغم من أن معوضات STATCOM (الشكل 4) قادرة على امتصاص وإعادة الطاقة التفاعلية VStatistically ، فإن استخدامها يقتصر عادة على التعويض الثابت لأسباب اقتصادية.

في وضع التنحي ، يتحول نظام STATCOM إلى وضع مصدر التيار المباشر. يمكن أن يظل الجهد عبر أطراف المكثف ثابتًا.

أرز. 4. وصلة توسع ثابتة

يشبه المحرك المتزامن المتصل المتوازي (SM) إلى حد ما STATCOM ، لكنه لا يحتوي على إلكترونيات طاقة (الشكل 5). إن قدرة المحرك المتزامن على توفير حمولة تفاعلية كبيرة تسمح لمثل هذا النظام بتعويض انخفاض الجهد حتى 60٪ في العمق خلال 6 ثوانٍ. في الوقت نفسه ، تحمي دولاب الموازنة الصغيرة الحمولة من انقطاع التيار الكهربائي الكامل لمدة 100 مللي ثانية.

أرز. 5. الصمام والحذافة متصلة بالتوازي: 1 - نظام الطاقة. 2 - محول 3 - التبديل

محول Step-up هو محول DC / DC يعمل على زيادة جهد ناقل التيار المستمر (على سبيل المثال ، محرك متغير التردد) إلى المستوى الاسمي (الشكل 6).

يعتمد أكبر انخفاض في الجهد يمكن تعويضه على التيار المقدر لمحول التعزيز. يبدأ محول التعزيز في العمل بمجرد اكتشاف انخفاض الجهد في نواقل التيار المستمر بالجهاز. إلى جانب القدرة على تعويض قطرات الجهد المتناظرة التي تصل إلى 50٪ ، فإن محول التعزيز لديه القدرة على تعويض القطرات العميقة غير المتماثلة ، مثل الفشل الكامل لإحدى المراحل. يمكن استكمال محول التعزيز ببطاريات للحماية من انقطاع الطاقة التام.

المرشح النشط (الشكل 7) هو محول يعمل مثل المقوم باستخدام الثايرستور IGBT بدلاً من الثنائيات.

يمكن للمرشح النشط أن يحافظ على الجهد باستمرار من خلال انخفاض الجهد. يحدد التصنيف الحالي للمرشح النشط أقصى قيمة لتصحيح انخفاض الجهد.

أرز. 7. عامل التصفية النشط

في حالة انخفاض الجهد ، تفتح دائرة تعويض الجهد بدون محول (الشكل 8) ويتم تغذية الحمل من خلال العاكس.يتم دعم مصدر طاقة ناقل التيار المستمر للعاكس بواسطة مكثفين مشحونين على التوالي.

أرز. 8. سلسلة تعويض انخفاض الجهد بدون محولات

بالنسبة للجهد المتبقي بنسبة 50٪ ، يمكن توفير مستوى الجهد المقنن. في هذا الجهاز ، يمكن أن تخفف الإمدادات الإضافية (المكثفات) الانقطاع الكامل لفترة زمنية محدودة. يوفر الجهاز القدرة على استعادة الجهد حتى مع انخفاض الجهد غير المتماثل.