Установка гарантированного питания потребителей

 

Изобретение относится к электрознергетике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, а также в системах аварийного или резервного электропитания, Цель изобретения - повышение надежности установки и повышение качества питания потребителей. В нормальном режиме питание потребителей , подключенных к выходу ус 1ановки, осуществляется от сети первичного источника с шины 1. При этом энергия первичной сети преобразуется в электродинамическом накопителе 4, представляющем собой буферный асинхронный двигатель-генератор торцевого типа с инерционным ротором, совмещенный с пневмотурбиной, лопатки которой расположены по периметру ротора. В случае нарушения питания от первичной сети блок 2 контроля и управления, а также схема регулирования переводят электродинамический накопитель 4 в режим работы от пневмотурбины, для чего используется энергия сжзтсго зоздуха в ресивере 7. При восстановлении писания от первичной сети установка переходит в нормальный режим работы. Расход сжатого воздуха восполняется компрессором 13. 4 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 02 J 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4709881/07 (22) 26.06.89 (46) 23.11.91, Бюл. hh 43 (72) С,Н.Басенка, B.Ä,Òîëìà÷åâ и B.Þ,Дружков (53) 621,316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1446676, кл. Н 02 J 9/06, 1987. (54) УСТАНОВКА ГАРАНТИРОВАННОГО

ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в автономных система" электроснабжени:., а также в системах аварийного или резервного электропитания. Цель изобретения — повышение надежности установки и повышение качества питания потребителей.

В нормальном режиме питание потребитеИзобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, а также в системах аварийного или резервного электропитания, где необходимо поддерживать бесперебойное питание ответственных потребителей электрической энергией требуемого качества.

Целью изобретения является повышение надежности установки и повышение качества питания потребителей, На фиг. 1 изображена схема установки гарантированного питания потребителей (УГП); на фиг. 2 — продольный разрез электродинамического накопителя (ЗДН); на фиг.

3 —; на фиг. 4 — структурная схема блока контроля и управления.

„„. Ж „„1693683 А1 лей. подключенных к выходу установки, осуществляется от сети первичного источника с шины 1. При этом энергия первичной сети преобразуется в электродинамическам накопителе 4, представляющем собой буферный асинхронный двигатель-генератор торцевого типа с инерционным ротором, совмещенный с пневматурбинай, лопатки которой расположены по периметру ротора. В случае нарушения питания ат первичной сети блок 2 контроля и управления, а также схема регулироьания переводят электродинамический накапи1ель 4 в режим работы от пневматуроины, для чего используется энергия сжатсго заздуха в ресивере 7. При восстановлении г|итания от первичной сети установка г|ерехадит в нормальный режим работы. Расход сжатога воздуха восполняется компрессором 13. 4 ил.

Установка гарантированного питания потребителей содержит шину ввода 1 от сети первичнога исто |ника электроэнергии, блок 2 контроля и управления, схему 3 регулирования, ЗДН 4, впускной 5 и распределительный 6 клапаны, ресивер 7, пневмамагистрали 8 — 12, компрессор 13.

Злектрадинамический накопитель 4 представляет собой буферный асинхронный двигатель-генератор торцового типа с конденсаторным возбуждением, содержащий статорные обмотки |4 двигателя и 15 генератора, корсткозамкнутый инерционный ротор 16 аксиальнага типа. лопатки 17 которого расположены по его периметру в полости 18 пневмотурбины, причем подшипники ротора 19 механически разгружены магнитным компенсатаром веса 20, а герметич1693683

55 ность корпуса электродинамического накопителя 4 обеспечивается наличием магнитных уплстнителей 21, Схема 3 регулирования содержит управ)1«!емы Й блОкам 2 кант,".1ОлЯ и упраВления коммутирующий узел 22, батарею 23 KÎH" денсзтарав возбуждения двигателя ЭДН, lcатарею 24 конденсаторов возбух)дения геНераТ0ра ЗДI-), Регу)!Втор напряжениЯ 25, состоящий иэ паниж;)ющего трансформатоРа 26, выпрямителя 27 и Регулятора 28 TGKB в Об)10тке подмагничивания,на Фиг 2 не

r )казa).1а) cr!и!1КИ ЯKc pa rBH pатоpa

Комм .: —,ир1лощий Узел 22 содеажит обIt1oTv, 1 29 11 О, УГ!Ранляю)цие paGQTGA групп .О "а Го 31. 32. Пер .-; Г,yrllla KGHHTBKTTOB . 1 соеДинена с шиной ввода 1 и служит для г!Одачи питания на стагарную Обмотку 14 дВиГателл В номинальном Режиме pa6OTÛ .)ДН 4. Вторая группа кон raKTOB 32 связана

«!8p8: батарек) 23 конденса ropos возбуждения двигателя с блоком 2 и служит для под«чи питающего напряжения от обмотки 14

Двигателя н блок 2, а через него на обмотки

)правления 29, 3О коммутиру)ащего узла 22 схемы 3, а также на электромагнитные кла паны 5, 6 и компрессор 13 при исчезновении питания или нарушении качества электрическ<)й BHO;)r!;и на шине ;)Boqa 1.

Р8; улят«Р 25 напаяжениЯ соеДинен своим выходам с обмоткой г!Одмагничинания;.пинки Якоря ":-.-)ератара ЭДГ 4, а вхсДом — с выходом у! П потребителей. Для

«беспечения бесперебойного питания блоКа 2 и формирования необхсдимпй логики управления Yl П РBГулЯтаа 2",.) НалрЯжения через ных, 3 схемы 3 имеет связь с блоком 2 контроля v, уг.равления.

Принцип действия регулятора 25 I! Br!о..;.жения основан на изменении магни:. 1ы:;

<арак-.еристик асинхронного тенер.;: .)Ра при Воздействии постоянной магнит<),::вижушей с(лы -oáìoTKL! подмагничинания. r>аaличие магнитодвижущей силы падмагничинания вызывает изменение маг11итHаi"G co(;qoяниg спиH!(и я! Оpя и мa! Hи fных потоков в частях спинки якоря

r8H8paTopa. В 011HGA ч 1сти сr!MHKM RKGpl маГнитоднижущая сила Г)адмаГничиВания и магчитадвижушая сила возбуждения напра(,лены встречно, а в другой части — согля .HG 3 га обуславливает разницу В

ВЕ) ИЧИН8 ПОТОКОВ Or СаатввтСтВУЮЩИХ МаГнитОднижущих сил и изменяет магнитные характеристики генератора, а в конечном итоге»влияет на изменение выходного нвП РЯЯ<ен И Я.

БлoY 2 KGHòpr))I B и управления содержит па!)0(оные элеме)!ты 33-37, преабразовв5

1О

2О

«) 5 .", Р

<) 5- тельный узел 38, электронные ключи 39-44, элемент 45 коммутации, вкл)ач!ю -,ий контактную группу, управляемую обмоткой, и узел 46 управления.

ПОРОГОВый эл8мент 33 сВОим Входам связан с шиной ввода 1 и через Вх,1 схемы

3-с коммутирующим узлом 22, а выходом-c0 Вх.3 узла 46 управления и служит для контроля качества напряж8ния на шине BBGда 1. Пороговый) элемент 34 соединен ссоим входом через затарею конденсаторов 23 с коммутирующим Узлам 2,:. схемы регулирования 3 (вых.21, а Выхода".: — с Вх,2 узла 46 управления и служит для KGHTp<)ля качесTBB напряжения на) ных.2 схемы 3. Параr< BBI! элемент 35 своим Входом связан через регулятар 25 наг!Ря)ке)!!1Я ; BK,2 cKBi« LM 3 c Bh!КоДGM ."! !, а Выхода;1 — с нх,1 зл" 46 управления и Глужилг для контроля качества напряжения на выходе УГП, Пороговый элемент 36 своим входом соединен с цатчи<ам давления pprg)L«8pa а выхода),,и (х 4

Узла 46 Управ)1ения и слуя<ит Д!!Я Ko! ITpo)))I данления в ресивере 7. По!Рогоиый элемент

37 своим BKO@GM соединен с L атч!1кам 4)) давления рабочей полости пневмотурбины

18, а выходам — с вх.5 узла 46 управления и служит для KGHTpo))Q давления B полости пневмотурбины 18.

Элемент 45 коммута,))и сваей -.Ома;кай управления через электронный ключ 41, управляемый с Bbl)(.3 JJBT!a 46, cE)taa)! c В-.«!х.3

Гхемы реГулирОвания 3, В СB08! !<Онтак! Най

Группой — с Вых.2 схемы и Входом преаб разовательного узла Зо . Слух<ит для подачи питающего напря)кен1:,!1 от обмотки 14 двигателя к г реобразовательном! узлу 30, Преобразовательный узел 36 своими выходами связан с электронными кл)очами 42 — 14 и служит для преобразования напряжения, поступающего с обмотки 14 двигателя ЗДН

4 гри работе Bro в генераторнам режиме, н

pacf1p8ä8ÃI8HèfI мех<ду электронными !<)l!o чами 42-44, управляемыми узлом 46.

Электронные ключи 39. 40 саеди! Вны своими входами управления с вы)<, .2 узла

46 соответственнО и слу:KBT для управления обмотками 29, 30 каммутйрующего узла 22.

Входы управления электронных хл Очей 42, 43 и 44 соединены с выходами 4, ",: и 6 узла соответственно и служат для у равления клапанами 5, 6 и компрессором 13. Узел 46 управления, выполненный На базе и-:. Ограммируемых матриц и связанный по цепи питания через свай вход 6 с рагулятором 25 напряжения схемы 3, служи-:, Для фор))йрования по сигналам or ггараганых элементов

33 — 37 необходимой лог!«и)! vf Ранлрн-1-.3 работой УГП.

1693683

35

Установка гарантированного питания потребителей работает следующим образом.

При наличии в сети первичнага источника электроэнергии питания требуемого качества на выходах элементов 33-37 блока 2 контроля и управления присутствуют сигналы, пропорциональные логическому О, на выходах 1, 2, 3 узла 46 управления присутствуют сигналы, пропорциональные логической ", а на выходах 4, 5, 6 узла 46- сигналы, пропорциональные логическому 0. Вследстwe этого обмотки 29, 30 узла 22 схемы регулирования 3 через электронные ключи 39, 40 и обмотка элемента 45 коммутации блока

2 через ключ 41 находятся под питающим напряжением, поступающим в блок 2 из регулятора 25 напряжения схемы 3. Следовательно, замыкающие контакты первой группы 31 замкнуты, размыкающие контакты второй группы 32 разомкнуты, размыкающие контакты элемента 45 коммутации разомкнуты. В результате электрическая энергия от шины ввода 1 через блок 2 и коммутирующий узел 22 схемы 3 поступает на статорную обмотку 14 приводнога двигателя ЗДН 4, а статорная обмотка 15 ac I;x- po oro генератора., возбуждаемого батареей 24 конденсаторов (вх.2 схемы 3 .. питает электроэнергией ответстве":ÿèõ потребителей. Качество электроэнергии г оддерживгется ре,улятсром 25 напряжения схемы 3, Массивнь-Й инерционный ротор 16 ЗДН

4 за счет накопленной кинетической энер. ии ко: пенсирует колебания напряжения и час.готы в сети, Клапаны 5 и 6 закрыты и соответственна перекрывают магистрали 9, 10, компрессор 13 аткл счен, и сжатый воздух из ресивера 7 в полость 18 пневмотурбины не поступает. Ротор 16 ЭДН 4 аэрсдинамически оазгружен за счет создаН разрежения в I"".алости 18 турбины, гcDме" изир; ванной магнитными платнителями 21. Компенсатор веса 20 инерционного рс-ора ":6 механически разгружает подшипники 19, снижая потери на трение последних, При насушении качества питания GT первичного источника на выходе элемента

33 блока 2 контроля и управления появляется сигнал, пропорциональный логической 1, при этом на выходах 1, 2 узла 46 упреьления

° формируются сигналы, пропорциональные логическому G. Вследствие этого срабатывают электронные ключи 39, 40 и обмотки 29, 30 коммутируюьцего узла 22 обесточиваются, обмотка 14 двигателя ЭДН 4 первой группой 3 i контактов отключается от шины ввода I, а через вторую группу 32 контактов подключается к батарее 23 конденсаторов схемы 3. Качество электрической энергии на вых.2 схемы регулирования 3 контролируется пороговым элементом 34 блока 2 и при выполнении требований к качеству напряжения на выходе элемента 34 устанавливается сигнал, пропорциональный логической 1, При этом на выходе узла 46 блока

2 устанавливается сигнал, пропорциональ-. ный логическому О, срабатывает электронный ключ 41, и контакт элемента 45 коммутации подключает вых,2 схемы 3 к входу преобразовательнога узла 38. Качество электрической энергии на выходе УГП в этот период времени поддерживается за счет кинетической энергии, накопленной в инерционном роторе 16, и контролируется пороговым элементом 35 блока 2, При достижении заданного уровня напряжения на выходе УГП срабатывает пороговый элемент 35, и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный логической 1. В результате этсгс на выходе 4 узла 46 формируется логическая 1, срабатывает электронный кл оч 42, и питающее напряжение от преобразовательнага узла 38 подается на впускной магнитоуправляемый клапан 5.

На выходе 5 узла 46 формируется сигнал, пропорциональный логической 1, длительностью .50 — 700mc,,öoñlàòo÷íoé для переключения В новое устойчивое состояние распределите-ьнсго клапана 6, питающее напряжение к котсрсму подводится через ключ 43 от узла 38, Как следствие,. сткрываютс воздушные магистрали 9, 10 и

1"., закрывается магистраль 12, и сжатый воздух из ресивера 7 па магистралям 8 и 9 поступает в р=-бочкою пагасть 18 пневмотурбины и через лопатки 17 придает вращение ротору 16 ЭДЧ 4. Отработанный воздух из полости пневмстурбины пс открытым магистралям 10 и 11 выбра ывается во внешнюю среду. Одновременно на выходах порогоВых элементов 36, 37, контролирующих давление в ресивере 7 и рабочей полости 18 п, е Вматурбин ы, соответственно формируются сигналы, пропорциональные логическок 1, подготавливая тем самым работу

УГП к этапу восстановления питающего напряжен и на шине ввода 1, При васстансвлечии питания в сети от первичнога источника на выходе элемента

33 блока 2 формируется сигнал, пропорциональный логическому ., что Ведет к формированию на.выходе 4 узла 46 управления сигнала, пропорционального логическому О, нэ выходе 6 узла 46 — логической 1, а на выходе 5 узла 45 — сигнала, пропорционального логической 1, длительностью 150700г;с. Срабатявлюг электронные ключи

3О

42-44, и тем самым обесточивается впускной клапан 5, переключается распределительный клапан 6, а K питающему напряжению узла .38 псдключается KQLNNрессор 13, В результате этого магистрали

10, 2 открь.ваются, закрываются магистрали 9, 11, а ко lnpeccop 13 начинает восполi, ÿòü потери сжа»ого воздуха в ресивере 7.

Ио достижении необходимого уровня давления в полости пневмотурбины 18 ЭДН 4 на

Выходе элемен».а 37 формиоуется сигнал, пропорциональный логическому О. ÝTО приводит к очередному формированию на выходе 5 узла 46 управляюи38го импуль .--„ пропорциональнОГО логическОи I, и Распределительный клапан через кл:оч 43 переключается в положение, когда магистраль

1О закрывается, 3 магистрали 11, 1I2 GTKpl, ваются, и KQI4!»Ipессор 13 восполняет потери сжатого воздуха ресивера 7 из внешней сре" ды. По достижении необходимого давления в ресивере 7 на выходе элемента 36 формируется логический О. Зто приводит к формированию на выходе 5 узла 46 управляющего импульса, пропорциональногQ логической

1, и распредели гельный клапан 6 через ключ

43 переключается в исходное полОжение, когда магистрали 1С,, 11, 12 закрыты. Одновременно на выходах 7;8, 9 узла управления

46 формируIOTCP..иенэлы, пропооциональные логическох j. a на выходе 6 узла 46— сигнал, пропорциональный логическому 0, В результата Обес.гочивается ключом 4тки 29Ä 30 и обмотка элемента 45, Б результате контактная группа элемен»а 45 размыкаег связь узла 38 с вых.2 схемы 3 регулирсвания. Контактная

Группа 32 размыкает связь Обмотки 14,!,B ;3гателя с батареей 23 конденсаторов вс:збуждения, контактнал rpyrI!I»a 31 riодкл»)ча ., т обмотку j3 через вх.1! схемы 3 и блс.к ". контроля к шине BBoga 1, а на выходе эле мента 33 устанавливается сигнал, пропорциональный логическому О. Таким Gopae!»I <, УП1 приходит в исходное состояние, Формула изобрегения

Установка гарантирОванного питан я

ПОтреоит8лей, содержащая шину Ввода От сети flepBNi" HorQ истОчника,,электрическую (43ШИНУ C МЗХОВИКОМ На ВВЛУ И I»CPBLrRHhrй дВиГBTeilb О т л N ч 3 ю щ а я с я тем, что с целью повышения надежности установки и повышения качества питаниа потребитвлей, элекгрическая машина с махови.".ом на

Валу и первичный двигатель выполнены в виде электродинамического накопителя1 представля огцего собой одновальный буферный асинхронный двига»ель-ГенеQBTQp торцевого типа с инерционным ротором, соВмещенный с пневмотурбиной, рабочим колесом которой является непосредственно тело инерционного ротора двигатель-генератора, и дополнительно введены блок контроля и управл8ния. Схе 43 регулипования, ресивер, компрессор, впускной и распределительный пневмоклапаны, а также датчики давления в ресивере и 9 -.Олости пневматурбины, причем пневмовыход компрессора соединен с ресизером, 3 через впуск;ой пневмоклапан -- c и невм :. Входоги э,eKTpOgNнамического накопителя, пневмовыход которого соединен через распределительный клапан с окружающей средой и с пневмовходом KQI4npeccop I, третий вход блока конТРОЛЯ И $ПР3ВЛЕНNB СОЕДИН8Н С ШИНОЙ

ВВОДа, первый и второй вхоДЫ блока KÎilTpÎ" ля и управления coegNHBI .ы соответстaeHIIO с третьим и вторым выход 4N схемы регулирования, четвер.гый и пятый входы блока контроля и управления .;Оединсны соответственно с датчиками давления в pecNBepe u в nQIIGGTN пневмо»урбинь!, первый и Второй выходы блока контроля и управления соедииены соответственно с первым i третьим входами схемы регулирования, третий, четвертый и пятыN выходы блока контроля N управления соединень . Соответствен io c

Входами впускного Kflaf!3!- Оаспредел(4т8льноГО клапана и компрессора, fieрвь!й выход схемы регулирования соединен со статорной обмоткой двигателя электр динамическОГО Мако .lит8ля, 3 выход aaeKTpÎ" динамического накопит;ля, лвллющийс;:;

ВыхОдОм установки Гарантирова!1НОГО питания потребителей, CO==,,LI:,H с вторым вхо:

Дом схемы регули(»ования, блок контроля N управления содержит пороговые элементы с первого по пятый, входы которых являюгсл соответствующими В<кода 4и Этого блока, Сход третьего порогового элемента соединен также с первым выходом этого блока, выходы пороговых элементов соединен =I с

c0QTB8TcTBующими входами узла управле"

HNg, первые два выхода KQT!1рогс; cf!egin „-:ны с Входами yrlpав 1ения первого и втоого ЛРК ЭОНН -- " ЛЮЧЕ СО:) Я »"" " - " I- ДЫ которых соединены с шестым входном узла упраВления и Вхсдом пйово; 0 ппрогопого

ЭЛЕМента„а ВЫХОДЫ ЯВЛЯЮТСЯ ЭТО )ЫМ ВЫХО дом этого блока, третий выход узла управления соединен с ВхОдОК управления тратьОГО е Ро ю, в од о р ."".. Оед

НВН C ВУОДОМ ПВРВО 0 iiQ00rOqOrri яесю нта а Выход соединен с Входом Упоавления обмоткой Эле iент комгиута!1ни в д.-"Одьи кон тактной ГРУппы KQTQPQ! ") созд:. I!rIIQ I ВтоРОЙ вхоД этого блока с вход )м преобразовательНОГО УЗЛВ ТРИ ВЫХР33 KGTrii.,aii» 1 дг., 3 ю Р 1

1693683

t0 ронные ключи с четвертого по шестой, управляющие входы которых соединены с выходами узла управления с четвертого по шестой, соединены соответственно с треть- им, четвертым и пятым выходами этого бло- 5 ка, схема регулирования содержит регулятор напряжения, батареи конденсаторов возбуждения генератора и двигателя злектродинамического накопителя и коммутирующий узел, первый вход которого явля- 10 ется первым входом этой схемы, а второй вход является третьим входом этой схемы, второй вход схемы регулирования соединен с батареей конденсаторов возбуждения генератора электродинамического накопите- 15 ля и через соединенные последовательно трансформатор и выпрямитель — с регулятором тока, первый выход которого соединен с первый, а второй — с третьим выходом схемы регулирования, первый выход комму-, тирующего узла также соединен с первым выходом схемы регулирования, а второй выход через батарею конденсаторов возбуж-. дения двигателя злектродинамическогс накопителя соединен с вторым выходом схемы регулирования, коммутирующий узел содержит первую и вторую обмотки, управляющие работой первой группы замыкающих контактов и второй группы размыкающих контактов соответственно, причем второй вход коммутирующего L зла соединен с первой и второй обмоткой, а первая и вторая группы объединены так, что их общие точки являются первым выходом коммутирующего узла, а свободные выводы являются соответственно первым входом и вторым выходом этого узла.

1693683

1693б83

Составитель B. Сидоров

Техред M,Màð åèòàë Корректор Н, Король

Редактор О. Стенина

Заказ 4082 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Проиаводст;3еHHO-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. /l.Ã éH, 101