Динамический источник бесперерывного питания

Динамический источник бесперерывного питания

Основные компоненты ДИБП представленые на рисунке 1:

• Дизельный двигатель
• Электромагнитная муфта сцепления
• Специальная бесщеточная вращающаяся машина, называемая генератором переменного тока, состоит из:

• синхронного генератора переменного тока;
• аккумулятора кинетической энергии с однократным возбуждением.

• Силовой шкаф, содержащий блок специализированной силовой электроники (обеспечивающей беспрерывность питания), моторизованные выключатели фидеров нагрузки, конденсаторные батареи и катушки индуктивности (пассивные LC-фильтры).
• Панель управления, содержащая программируемый логический контроллер и платы электронных схем, предназначенные для управления и контроля работы всех блоков системы.

При номинальном режиме работы – рисунок 2, (присутствует сетевое питание) входной (D1) и выходной (D2) выключатели замкнуты, автоматический байпас (D3) разомкнут, и система питает критические нагрузки через систему ДИБП.Синхронный генератор работает в качестве двигателя.Вал генератора переменного тока вращается со скоростью 1500 об./мин, в то время как аккумулятор кинетической энергии работает со скоростью 2950 об./мин.

Во время номинального режима работы, которая обычно составляет 99,9% всего рабочего цикла, система ДИБП делает следующее: система устраняет все микро-перебои длительностью менее 50 мс (но не меньше, чем 10 мс), даже при 100% нагрузке, без запуска дизельного двигателя;

При появлении колебаний напряжения электронная система регулировки напряжения воздействует на ток возбуждения синхронного генератора.Подаваемое напряжение автоматически поддерживается на уровне номинального значения ± 1%.При изменении напряжения питания больше чем ± 10% разомкнется входной выключатель и запустится дизельный двигатель;

Перевозбуждение синхронного генератора обеспечивает потребление нагрузкой всей реактивной мощности.Это означает, что коэффициент мощности всей системы близок к единице.Синхронный генератор переменного тока является прекрасной заменой подключению критичных нагрузок к блоку емкостей и в тоже время позволяет избежать всех проблем, связанных с использованием блока емкостей. система «индуктивность – синхронный генератор» разделяет систему и нагрузку при появлении быстрых или гармонических переходных процессов.

С одной стороны, нагрузка защищена от возмущений напряжения сетевого питания (перенапряжение из-за разрядов молнии, пиков при переключении, гармонического напряжения) и, даже в случае очень неустойчивой сети, позволяет подавать на нагрузку напряжение очень высокого качества.

С другой стороны, пики потребления питания (запуски электродвигателей, короткие замыкания и т.д.) и гармонические токи, вызванные нагрузкой (в случае нелинейности), фильтруются системой ДИБП. Таким образом, сильно уменьшается негативное влияние критических нагрузок на питание.

Выполняя все вышеописанные функции обеспечения качества питания, система работает с очень высоким КПД (от 93 до 96,4%): фактически, потребляемая нагрузкой активная мощность не проходит через синхронный генератор (генератор работает просто как автономный электродвигатель). Входной выключатель размыкается сразу, как только обнаружен отказ сетевого питания.Тут же синхронный генератор, который работал как электродвигатель, переходит в режим работы в качестве генератора, при этом панель управления модулирует индуктивную связь между главным валом генератора и ротором аккумулятора кинетической энергии, питание критичных нагрузок осуществляется без существенных возмущений напряжения (менее 5% по напряжению и менее 1% по частоте).

Одновременно с размыканием входного выключателя электрический стартер начинает проворачивать двигатель.

Примерно через 1 секунду электромагнитная муфта сцепления плавно замыкается, тем самым обеспечивается соединение дизельного двигателя с генератором.

Дизельный двигатель быстро принимает нагрузку, а электронный регулятор скорости поддерживает постоянную скорость, обеспечивая механическую энергию, необходимую для получения активной мощности нужной для нагрузки.

С этого момента и далее аккумулятор кинетической энергии постепенно возвращается к своей установленной скорости. Как только сетевое питание возвращается в норму, и при этом аккумулятор кинетической энергии развил нужную скорость, система возвращается к нормальной работе.Дизельный двигатель работает без нагрузки, чтобы остыть перед остановкой.

Опыт, полученный при эксплуатации генераторов, показал, что слабым моментом использования является отсутствие гарантии запуска дизельного двигателя.Причинами отказов запуска обычно являются неисправности стартера, отказ батареи, проблемы с техническим обслуживанием и т.д.Система ДИБП решает подобные проблемы посредством применения схемы, которая обеспечивает резервный цикл запуска.

Даже если дизельный двигатель не запустится после размыкания входного выключателя, муфта все же замкнется и механически соединит генератор с дизельным двигателем.Затем аккумулятор кинетической энергии заставит дизельный двигатель запуститься.Данная процедура принудительного запуска может периодически иметь место и не окажет негативного эффекта на муфту или на дизельный двигатель.