Система бесперебойного электроснабжения

 

Изобретение относится к электроэнергетике ,, а именно к устройствам для обеспечения бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей переменного тока, имеющих непрерывную технологию производства . Цель - повьшение экономичности и надежности электроснабжения, В системе бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока, содержащей статический выключатель , шины токоприемников ответственных потребителей, буферную установку в виде электрической машины с независимым возбуждением и маховиком на лу, систему автоматического управления и регулирования, в качестве электрической машины в буферной установке применяется асинхронизированная синхронная машина, в систему ав-с томатического управления которой параллельно регулятору реактивной мощности статора дополнительно включен регулятор величины напряжения статора, параллельно регулятору угловой скорости вращения вала ротора дополнительно включен регулятор частоты сети тока статора, а на выводах их установлены переключающие элементы для перевода с одного регулятора на другой. о (Л WJ со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ (19) {11) (б9 4 Н 02 J 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ДBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

- (21) 3713112/24-07 (22) 22.03.84 (46) 30.08.87.Бюл. 1 - 32 (75) Л.А.Евдокимов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Патент CUlA и 4203041, кл. Н 02 J 9/06, 1975.

Патент Японии 9 55-69625, кл. Н 02 J 9/06, 1980.

Заявка ФРГ N- 2853207, кл. Н 02 1 3/30, 1978. (54) СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОCHABKEHViH (57) Изобретение относится к электроэнергетике„ а именно к устройствам для обеспечения бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей переменного тока, имеющих непрерывную технологию производства. Цель — повышение экономичности и надежности электроснабжения, В системе бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока, содержащей статический выключатель, шины токоприемников ответственных потребителей, буферную установку в виде электрической машины с независимым возбуждением и маховиком на валу, систему автоматического управления и регулирования, в качестве электрической машины в буферной установке применяется асинхронизированная синхронная машина, в систему ав- : томатического управления которой параллельно регулятору реактивной мощности статора дополнительно включен регулятор величины напряжения статора, параллельно регулятору угловой скорости вращения вала ротора дополнительно включен регулятор частоты сети тока статора, а на выводах их установлены переключающие элементы для перевода с одного регулятора на другой.

1334268

40

Изобретение относится к электроэнергетике„ а именно к устройствам для обеспечения бесперебойного энергоснабжения токоприемников ответственных потребителей переменного тока, имеющих непрерывную технологию про— изводства.

Цель изобретения — повышение экономичности и надежности электроснабжения.

На чертеже приведена система бесперебойного электроснабжения.

Система бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока состоит иэ электросети 1, коммутационного аппарата 2, статического выключателя 3, сборных шин 4 с подключенными к ним токоприемниками 5 ответственных потребителей и буферной установки в виде асинхронизированной синхронной машины (ACN) 6 с независимой системой 7 возбуждения и инерционным маховиком 8 на валу, системы 9 автоматического регулирования и управления.

Независимая система возбуждения содержит расположенный на валу ротара ANC 6 вспомогательный генератор

10, питающий силовую часть тиристорного преобразователя 11 частоты, включенного в роторную цепь АСМ 6.

Система 9 автоматического регули" рования и управления содержит преоб". разующе-командный блок 12, имеющий четыре входыных канала регулирования и выходные каналы управления преобразователем 11 частоты, количество которых определяется числом фаз обмоток ротора АСМ, выполненный по принципу регулятора преобразователя частоты, позволяющий выполнить. функции управления и регулирования АСМ в соответствии с заданными величинами; регулятор 13 скольжения, первый вход которого подключен к задатчику

14 частоты, второй вход подключен к датчику вращения вала ротора 15, третий вход присоединен к задатчину

16 скольжения, а выход через переключающий элемент 17 подключен к первому каналу регулирования преобразующе-командного блока 1?, построенный согласно блок-схеме регулятора скорости вращения вала электродвигателя, регулятор 18 реактивной мощности, на первый вход которого подключен датчик 19 напряжения, на второй — датчик 20 тока, на третий — задатчик 21 реактивной мощности, а выход через переключающий элемент 22 подключен к второму каналу регулирования преобразующе-командного блока 12, сравнивающий заданную и фактическую величину реактивной мощности; регулятор 23 напряжения, к первому входу которого присоединен задатчик 24 величины напряжения, к второму — датчик 19 напряжения„ а выход через переключающий элемент 25 подключен к третьему каналу регулирования блока 12, производящий сравнение заданной и фактической величины напряжения; регулятор 26 частоты.. к первому входу которого присоединен эадатчик 14 частоты, к второму входу — датчик 27 частоты тока. к третьему входу подключен датчик угловой скорости вращения вала ротора 15, а выход через переключающий элемент 28 присоединен к четвертому каналу регулирования преобразующе-командного блока 12, построенный по блок-схеме регулятора угловой скорости вращения вала ротора электрической машины; блок

29 контроля параметров напряжения сети с подключенными к первому входу датчиком 27 частоты, к второму входу — датчиком 19 напряжения, к гретьему входу — эадатчиком 24 напряжения, к четвертому входу — задатчиком 14 частоты, к пятсму входу— датчиком 30 частоты, к шестому входу — датчиком 31 напряжения„ а к первому выходу присоединены управляющий вход переключающего элемента

25,28, к второму выходу — управляющий вход переключающего элемента 17, 22: к третьему выходу — управляющий вход статического выключателя З,построенный по блок-схемам устройств автоматического повторного включения линии с двухсторонним питанием и ожиданием . синхронизма и точной автоматической синхронизации, обеспечивающий выполнение логических операций сравнения заданных параметров сети с фактическими, контроль эа совпадением фаэ напряжения при синхронизации АСМ 6 с электросетью 1 и реализации выполнения команды на включение-отключение статического выключателя и переключающих элементов и контроль эа совпадением фаз напряжений при синхронизации АСМ 6 с электросетью

1:3 34? 68

Система бесперебойного тока работает следующим образом.

В нормальном режиме электроснабжение токоприемников 5 ответственных потребителей осуществляется от электросети 1 через коммутационный аппарат 2, статический выключатель 3, сборные шины 4, АСМ 6, статорные обмотки которой подключены к сборным 10 шинам 4, роторные обмотки получают питание через преобразователь ll частоты от вспомогательного генератора 10, работает в режиме асинхронного компенсатора, а маховиком 8 запа.- 15 сается кинетическая энергия.

В этом режиме управления АСМ 6 осуществляется по заданной величине скольжения вала ротора и реактивной мощности статора. 20

Поддержание заданного скольжения вала ротора обеспечивается регулятором 13 скольжения, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика

14 частоты, на второй вход — с датчи- 25 ка угловой скорости вращения вала ротора 15 сигнал, соответствующий фактической угловой скорости вращения ротора, а на третий вход — с эадатчика скольжения 16 сигнал, 30 соответствующий заданной величине скольжения.

Регулятор 13 скольжения определяет фактическую величину и знак скольжения, сравнивает его с заданной величиной, если величина и знак фактического скольжения отличается от заданного, то выполняет корректировку и формирует на выходе сигнал регулирования, который через открытый 40 переключающий элемент 17 поступает на первый канал регулирования преобразующе-командного блока 12 °

Регулирование величины реактивной мощности статора АСМ 6, выдаваемой в электросеть l, осуществляется регулятором 18 реактивной мощности.

На первый вход регулятора 18 реактивной мощности с датчика 19 напря- 50 жения поступает сигнал, соответствующий фактической величине напряжения на шиыах 4, на второй вход с датчика 20 тока поступает сигнал, соответствующий фактической величине

55 тока статора АСМ 6, на третий вход с задатчика 21 реактивной мощности поступает сигнал, соответствующий заданной величине реактивной мощности.

Регулятор 18 реактивной мощности определяет фактическую величину ре— активной мощности статора АСМ 6, сравнивает ее с заданной величиной реактивной мощности, если величина фактической реактивной мощности отличается от заданной, то выполняет корретировку и формирует на выходе сигнал регулирования, который через открытый переключающий элемент 22 поступает на второй канал регулирования преобразующе-командного блока 12.

Преобразующе-командный блок 12 преобразует поступающие на первый и второй каналы регулирования сигналы с регулятора 13 скольжения и регулятора 18 реактивной мощности в сигналы частоты скольжения вала ротора, формирует на выходе такой сигнал управления преобразователем 11 частоты, который определяет частоту, амплитуду, фазу напряжений на его выходе, а следовательно, и токов ротора.

Это позволяет создать обмотками ротора вращающееся относительно его в нужном направлении круговое поле с требуемой по режиму работы амплитудой, частотой и фазой, обеспечивающих заданное скольжения вала ротора и величину реактивной мощности статора АСМ 6, выдаваемую в электросеть l.

Одновременно блок 29 контроля па- . раметров сети постоянно сравнивает поступающий на шестой вход с датчика

31 напряжения сигнал, соответствующий фактическому значению величины напряжения электросети 1, с сигналом, поступающим на третий вход с задатчика 24 напряжения, и поступающий на пятый вход с датчика 30 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению величины частоты напряжения электросети 1, с сигналом, поступающим на четвертый вход с задатчика 14 частоты.

При несоответствии сигналов со стороны электросети 1 сигналом задатчика 14 частоты и задатчика 24 напряжения или при полном прекращении питания со стороны электросети 1 блок 29 контроля параметров сети формирует сигнал на первом выходе на открытие переключающих элементов 17 и 22, а на третьем выходе на отключение статичес;,ого выключателя 3.!

334?68

При воздействии сигнала закрывается переключающий элемент 17, в результате прекращается подача сигнала регулирования на первый канал ре. гулирования преобразующе-командного блока 12 с регулятора 13 скольжения, и закрывается переключающий элемент 2?, прекращающий подачу сигнала регулирования на второй канал регулирования преобразующе-командного блока 12 с регулятора 18 реактивной мощности.

Одновременно открывается переключающий элемент 25, через который на третий канал регулирования преобразующе-командного блока 12 поступает сигнал регулирования с регулятора 23 напряжения, и открывается переключающий элемент 28, обеспечивающий подачу сигнала регулирования на четвертый канал регулирований преабразующе-командного блока 12 с регулятора 26 частоты.

При этом под воздействием сигнала управления, формируемого на третьем выходе блоком 29 контроля параметров сети, отключается статический выключате. ь 3 и отделяет от электросети 1 сборные шины 4 с присоединенными к ним токоприемниками 5 ответственных потребителей и последние получают питание от ACM 6, переведенной в режим генератора и использующей запасенную кинетическую энергию инерционного маховика 8.

В этом автоматном режиме управ— ление АСМ 6 осуществляется по заданной величине напряжения и частоты его на шинах 4.

Поддержание заданной величины напряжения на шинах 4 обеспечивается регулятором 23 напряжения, на первый вход которого поступает с задатчика 24 напряжения сигнал, соответствующий заданной величине напряжения, на второй вход поступает с датчика 19 напряжения сигнал, соответствующий фактической величине напряжения на шинах 4.

Регулятор 23 напряжения сравнивает фактическую величину напряжения с заданной величиной, если ана отличается от заданной, то выполняет кор" ректировку и формирует на выходе сигнал регулирования, который через открытый переключающий элемент 25 поступает на третий канал регулирона ния преабразующе †командно блока 12.

Регул«ранание величины частоты напряжения статара осуществляется регулятором 26 ча< таты, на первый вход которага с задатчика 14 частоты поступает сигнал, соответствующий заданной величине частоты, на второй вход поступает с датчика 27 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению частоты напряжения на шинах 4, на третий вход поступает с датчика угловой скорости нращения вала ротора 1э сигнал, соответствующий фактическому значению угловой скорости вращения вала ротора.

Регулятор 26 частоты формирует на выходе такой сигнял управления, чтобы его величина бь.ла пропорциональна разности сигналов фактической угловой скорости вращения вала ротора и заданной величинс частоты, при этом постоянно сравнивает соответствие фактического значения частоты на шинах 4 с заданным, при необходимости каоректирует выходной сигнал, который через открытый переключающий элемент 28 на< тупает на четвертый канал регулир<звания преобразующе-командного блока 12.

Преобразующе-командный блок 12 преобразует поступающие на третий и четвертый каналы регулирования сигналы с регулятора 23 напряжения и регулятора 26 частоты н сигналы частоты скольжения вала ротора и формирует на выходе такой сигнал управления преобразователем 11 частоты, который определяет частоту, амплитуду напряжения и тэка на выходе преобразователя 11 частоты, подключенного к раторным обмоткам АСИ 6.

Это позноляет "оздать обмотками ротора вращающееся относительно его в нужном направлении круговое поле с требуемой по режиму работы амплитудой, частотой и фазой, обеспечивающих заданное значение напряжения и частоты на шинах 4. Благодаря особенности присущей АСМ заданное постоянство частоты тока статора обеспечивается независимо от угловой скорости вращения вала ротора путем соответствующего изменения частоты тока возбуждения ротора.

Таким образам, обеспечивается электроснабжение ..акаприемников 5 ответственных потребителей электроэнергией требуемого качества от АСМ 6, работающей н генератор«ам режиме °

1334268

Восстановление напряжения со стороны электросети 1 фиксирует блок 29 контроля параметров сети, который постоянно сравнивает поступающий на шестой вход с датчика 31 напряжения сигнал,. соответствующий фактическому значению напряжения электросети 1 с сигналом, поступающим на третий вход с задатчика 24 напряжения и пос- 10 тупающий на второй вход с датчика

19 напряжения сигнал, соответствующий фактическому значению напряжения сети на шинах 4, а поступающий на пятый вход с датчика 30 15 частоты сигнал, соответствующий фактическому значению величины частоты напряжения электросети 1, сравнивает с сигналом, поступающим на четвертый вход с задатчика 14 частоты, и посту- 20 пающим на первый вход с .датчика 27 частоты сигналом, соответствующим фактическому значению величины частоты напряжения сети на шинах 4.

При соответствии всех величин и 25 выполнении условий синхронизации, позволяющих включить на параллельную работу с электросетью АСМ б, блок 29 контроля параметров сети отменяет на третьем выходе сигнал на отключение 30 статического выключателя 3, на первом выходе сигнал на. включение переключающих элементов 25 и 28, на втором выходе сигнал на отключение переключающих элементов 17 и 22.

При отмене блоком 29 контроля параметров сети на третьем выходе сигнала включается статический выключатель 3 и соединяет с электросетью 1 сборные шины 4.

Одновременно закрывается переключающий элемент 25, в результате прекращается подача сигнала регулирования на третий канал регулирования преобразующе-командного блока 12 с регуля- 45 тора 23 напряжения, закрывается переключающий элемент 28, прекращающий подачу сигнала регулирования на четвертый канал регулирования преобразующе-командного блока 12 с регулято- 50 ра 26 частоты, Прекращение поступления сигналов на третий и четвертый канал .регулирования преобразующекомандного блока 12 служит для него командой перевода управления ACM б из режима асинхронного генератора в режим асинхронного компенсатора.

Также открывается переключающий элемент 17, через который на первый канал регулирования преобразующекомандного блока 12 поступает сигнал регулирования с регулятора 1.3 скольжения и открывается переключающий элемент 22, обеспечивающий подачу сигнала регулирования на второй канал регулирования преобразующе-командного блока 12 с регулятора 18 мощности.

Таким образом, система бесперебойного электроснабжения токоприемников ответственных потребителей от сети переменного тока работает в исходном режиме. Злектроснабжение токоприемников 5 ответственных потребителей . вновь осуществляется от электросети

1 через коммутационный аппарат 2, статический выключатель 3, сборные шины 4 с присоединенной к ним ACM 6, работающей в режиме асинхронного компенсатора и выдающей в электросеть 1 заданную величину реактивной мощности. формула изобретения

Система бесперебойного электроснабжения, содержащая шины потребителей, соединенные с сетью переменного тока через статический выключатель, к которым присоединена буферная установка в виде синхронной машины с независимым возбуждением и маховиком на валу, снабженной системой автоматического управления и регулирования, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности электроснабжения, в буферной установке применена асинхрони-. зированная синхронная машина, в систему автоматического управления которой введены преобразующе-командный блок системы возбуждения, включенные параллельно регулятор реактивной мощности и регулятор величины напряжения с задатчиком величины напряжения, регулятор скольжения уг— ловой скорости вращения вала ротора, параллельно которому включен регулятор частоты напряжения статора с задатчиком частоты, а также переключающие элементы и блок контроля параметров напряжения сети, к входам которого подключены соответственно выходы датчика частоты тока, датчика напряжения шин потребителей, задатчика величины напряжения, задатчика частоты„ датчйка частоты и датчика напряжения сети, первый выход

Составитель Г.Дамская

Редактор Т.Лазоренко Техред Л.Сердюкова

Корректор A.Òÿñêî

Заказ 3973/52 Тираж 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

9 1334268 !О подключен к управляющему входу треть- чающий элемент подключен к второму его переключающего элемента, второй каналу регулирования преобразующевыход к управляющему входу второго командного блока, выход регулятора переключающего элемента, третий вы- напряжения через третий переключаюход — к цепи управления статического щий элемент подключен к третьему ка- . выключателя, выход регулятора сколь- налу регулирования преобразующежения через первый переключающий командного блока, выход регулятора элемент подключен к первому каналу частоты через четвертый переключаюрегулирования преобразующе-командно- 1р щий элемент подключен к четвертому го блока, выход регулятора реактив- каналу регулирования преобразующеной мощности через второй переклю- командного блока.