трансформатор переменного тока

сварочная машина переменного тока
сварочный трансформатор
—
[ http://slovarionline.ru/anglo_russkiy_slovar_neftegazovoy_promyishlennosti/]

Тематики

• нефтегазовая промышленность

Синонимы

• сварочный трансформатор

EN

• AC welding machine

трансформатор
Статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока
[ ГОСТ 16110-82]

трансформатор
Преобразователь электрической энергии переменного тока, который передает электрическую энергию без изменения частоты
[ОСТ 45.55-99]

трансформатор
Устройство для преобразования какого-либо существенного свойства энергии или объекта, например, переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

EN

transformer
electric energy converter without moving parts that changes voltages and currents associated with electric energy without change of frequency
[IEV number 151-13-42]

FR

transformateur, m
convertisseur d'énergie électrique sans pièces mobiles qui modifie les tensions et courants associés à une énergie électrique sans changement de fréquence
[IEV number 151-13-42]

Принцип действия трансформатора

Трансформатором называется аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты.
Устройство трансформатора следующее. На сердечник из мягкой стали намотаны две обмотки. Обмотка, к которой подводится напряжение, называется первичной. Ток, проходя по первичной. обмотке, создает магнитное поле, индукционные линии которого замыкаются по сердечнику. Обмотка, в которой будет наводиться э. д. с., используемая далее во внешней цепи, называется вторичной обмоткой.
Если первичную обмотку трансформатора питать переменным током, т. е. током, изменяющимся с определенной частотой по величине направлению, то в замкнутой вторичной обмотке также будет протекать переменный ток и включенные в нее электрические лампы будут гореть ровно, не мигая. Отсюда видно, что работа трансформатора основана на использовании явления взаимоиндукции.

Схема устройства трансформатора
[Кузнецов М. И. Основы электротехники. М, "Высшая Школа", 1964]
 

Тематики

• трансформатор

Классификация

EN

• trans transformer
• transformer
• xfmr transformer
• xmfr transformer

DE

• Spannungstransformator
• Transformator
• Umspanner

FR

• transformateur

трансформатор тока
Трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении сдвинут относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.
[ ГОСТ 18685-73]

трансформатор тока
Трансформатор, сигнал на выходе которого пропорционален входному току. [МЭС 321-02-01, измененный ]
Примечание
Катушка Роговского с интегрирующей цепью представляет собой широкополосный трансформатор тока.
[МЭК 60-2]

EN

current transformer
an instrument transformer in which the secondary current, in normal conditions of use, is substantially proportional to the primary current and differs in phase from it by an angle which is approximately zero for an appropriate direction of the connections
[IEV number 321-02-01]

FR

transformateur de courant
transformateur de mesure dans lequel le courant secondaire est, dans les conditions normales d'emploi, pratiquement proportionnel au courant primaire et déphasé par rapport à celui-ci d'un angle approximativement nul pour un sens approprié des connexions
[IEV number 321-02-01]

... электромагнитные трансформаторы тока (далее — трансформаторы) на номинальное напряжение от 0,66 до 750 кВ включительно, предназначенные для передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц.
[ ГОСТ 7746-2001]

Параллельные тексты EN-RU

Inductive current transformers (CT) step the operating currents and short-circuit currents down to values which are suitable for measuring instruments and protective devices connected.
[Siemens]

Электромагнитные трансформаторы тока понижают значение рабочих токов и токов короткого замыкания до значений, приемлемых для измерительных приборов и устройств защиты.
[Перевод Интент]

Тематики

• трансформатор
• трансформатор тока

Классификация

Обобщающие термины

• измерительный преобразователь тока
• ИПТ

Синонимы

• ТТ

EN

• CT
• current transformer
• series transformer
• toroid
• toroid sensor

DE

• Reihentransformator
• Stromtransformator
• Stromwandler

FR

• réducteur d'intensité
• réducteur de courant
• transformateur d'intensité
• transformateur de courant

проходной трансформатор тока
Трансформатор тока, предназначенный для использования его в качестве ввода.
[ ГОСТ 18685-73]

[http://www.ukr-prom.com/img/alboms/12682010-03-2991503421.jpg]

[http://www.eletorg.ru/descriptions-235.html ]

Проходные трансформаторы тока ТПЛ-10

Трансформаторы предназначены для установки в комплектные распределительные устройства (КРУ) и служат для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и (или) устройствам защиты и управления, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока на напряжение до 10 кВ.

Трансформатор выполнен в виде катушечной опорной кострукции.
Блок катушек, состоящих из двух вторичных и общей первичной обмоток, залит изоляционным компаундом.
[http://www.profenergo.com/tpl10.htm]

[http://www.kwk-electro.ru/cgi-bin/index.cgi?adm_act=strukture&num_edit=1016]

Проходные трансформаторы тока наружной установки с литой изоляцией от 35 до 500 кВ

Трансформаторы тока типа GSR предназначены для передачи сигнала измерительной информации устройствам защиты, управления и измерительным приборам при использовании (встраивании) в качестве изделия, устанавливаемом на высоковольтном изолированном вводе классов напряжения от 35 до 500 кВ. Первичной обмоткой трансформатора является токоведущая шина или ввод. Высоковольтная изоляция обеспечивается за счет собственной изоляции ввода и воздушного зазора.

[http://www.kwk-electro.ru/cgi-bin/index.cgi?adm_act=strukture&num_edit=1016]

Тематики

• трансформатор
• трансформатор тока

Классификация

EN

• through-type current transformer

сетевой трансформатор питания
Трансформатор питания электронной аппаратуры, предназначенный для работы от сети переменного тока
[ ГОСТ 20938-75]

Тематики

• трансформатор

Классификация

Синонимы

• сетевой трансформатор

EN

• mains transformer

DE

• Netzspeisetransformator

FR

• transformateur de réseau

7. Сетевой трансформатор питания

Сетевой трансформатор

D. Netzspeisetransformator

E. Mains transformer

F. Transformateur de réseau

Трансформатор питания электронной аппаратуры, предназначенный для работы от сети переменного тока

Источник: ГОСТ 20938-75: Трансформаторы малой мощности. Термины и определения оригинал документа

силовой трансформатор
Трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.
Примечание. К силовым относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ•А и более, однофазные мощностью 5 кВ•А и более.
[ ГОСТ 16110-82]

EN

power transformer
a static piece of apparatus with two or more windings which, by electromagnetic induction, transforms a system of alternating voltage and current into another system of voltage and current usually of different values and at the same frequency for the purpose of transmitting electrical power
[IEV number 421-01-01]

FR

transformateur de puissance
appareil statique à induction électromagnétique, à deux enroulements ou plus, destiné à transformer un système de tension(s) et courants(s) alternatifs en un autre système de tension(s) et courant(s) alternatifs, de valeurs généralement différentes et de même fréquence, en vue de transférer une puissance électrique
[IEV number 421-01-01]

Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12—15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20—25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощностью до 1000 MBА, на 330 кВ - 1250 МВА, на 500 кВ - 1000 МВА. Удельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500 кВ — 3 * 533 МВА, напряжением 750 кВ - 3 * 417 МВА, напряжением 1150 кВ - 3 * 667 MBA.

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему РУ 330—500 кВ. Широкое распространение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200-1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

[http://forca.ru/info/spravka/silovye-transformatory.html]

Устройство и элементы конструкции силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы (автотрансформаторы) в зависимости от мощности и напряжения условно делят на восемь габаритов. Так, например, к нулевому габариту относят трансформаторы мощностью до 5 кВ-А включительно, мощностью свыше 5 кВ-А — до 100 кВ-А напряжением до 35 кВ (включительно) к I габариту, выше 100 до 1000 — ко II, выше 1000 до 6300 — к III; выше 6300 — к IV, а напряжением выше 35 до 110 кВ (включительно) и мощностью до 32 000 кВ-А — к V габариту. Для отличия по конструктивным признакам, назначению, мощности и напряжению их подразделяют на типы.
Каждому типу трансформаторов присваивают обозначение, состоящее из букв и цифр. Буквы в типах масляных и сухих трансформаторов обозначают: О — однофазный, Т — трехфазный, Н — регулирование напряжения под нагрузкой, Р — с расщепленными обмотками; по видам охлаждения: С — естественно-воздушное, М — естественная циркуляция воздуха и масла, Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла, ДЦ — принудительная циркуляция воздуха и масла, MB — принудительная циркуляция воды и естественная циркуляция масла, Ц— принудительная циркуляция воды и масла. Вторичное употребление буква С в обозначении типа показывает, что трансформатор трехобмоточный.

Устройство силового масляного трансформатора мощностью 1000—6300 кВ-А класса напряжения 35 кВ:

1 — бак, 2 — вентиль, 3 — болт заземления, 4 — термосифонный фильтр, 5 — радиатор, 6 — переключатель, 7 — расширитель, 8 — маслоуказатель, 9—воздухоосушитель, 10 — выхлопная труба, 11 — газовое реле, 12 — ввод ВН, 13 — привод переключающего устройства, 14 — ввод НН, 15 — подъемный рым, 16 — отвод НН, 17 — остов, 18 — отвод ВН, 19 — ярмовая балка остова (верхняя и нижняя), 20 — регулировочные ответвления обмоток ВН, 21 — обмотка ВН (внутри НН), 22 — каток тележки

Составными частями масляного трансформатора являются: остов обмотки, переключающее устройство, вводы, отводы, изоляция, бак, охладители, защитные и контрольно-измерительные и вспомогательные устройства.
Конструкция, включающая в собранном виде остов трансформатора, обмотки с их изоляцией, отводы, части регулирующего устройства, а также все детали, служащие для их механического соединения, называется активной частью трансформатора.

[http://forca.ru/spravka/spravka/ustroystvo-i-elementy-konstrukcii-silovyh-transformatorov.html]

Тематики

• трансформатор

Классификация

EN

• line transformer
• mains transformer
• network transformer
• power transformer
• supply transformer

DE

• Transformator

FR

• transformateur de puissance

безопасное сверхнизкое напряжение
Напряжение, не превышающее 42 В между проводниками и между проводниками и землей; при этом напряжение холостого хода не превышает 50 В. Если безопасное сверхнизкое напряжение получают от сети питания, оно должно поступать через безопасный разделительный трансформатор или преобразователь с раздельными обмотками, изоляция которых соответствует требованиям к двойной или усиленной изоляции.
Примечания.

1. Установленные предельные значения напряжений основаны на предположении, что безопасный разделительный трансформатор работает при своем номинальном напряжении.
2. Безопасный разделительный трансформатор ¹⁾ известен также как SELV.

[ ГОСТ Р 52161. 1-2004 ( МЭК 60335-1: 2001)]

¹⁾  Должно быть безопасное сверхнизкое напряжение
[Интент]

безопасное сверхнизкое напряжение
Напряжение в цепи, электрически отделенной от питающей сети безопасным разделительным трансформатором, не превышающее 50 В переменного тока или 50√2 В пульсирующего постоянного тока между проводниками или между любым проводником и землей
[ ГОСТ 30030-93]

safety extra-low voltage
voltage not exceeding 42 V between conductors and between conductors and earth, the no-load voltage not exceeding 50 V
When safety extra-low voltage is obtained from the supply mains, it is to be through a safety isolating transformer or a convertor with separate windings, the insulation of which complies with double insulation or reinforced insulation requirements.
NOTE 1 - The voltage limits specified are based on the assumption that the safety isolating transformer is supplied at its rated voltage.
NOTE 2  - Safety extra-low voltage is also known as SELV.
[IEC 60335-1, ed. 4.0 (2001-05)]

FR

très basse tension de sécurité
tension ne dépassant pas 42 V entre conducteurs et entre conducteurs et terre, la tension à vide ne dépassant pas 50 V.
Si une très basse tension de sécurité est obtenue à partir du réseau d’alimentation, elle doit être fournie par l'intermédiaire d'un transformateur de sécurité ou d'un convertisseur à enroulements séparés, dont l'isolation répond aux prescriptions de la double isolation ou de l'isolation renforcée.
NOTE 1 - Les limites prescrites pour la tension sont établies en supposant que le transformateur de sécurité est alimenté sous sa tension assignée.
NOTE 2 - La très basse tension de sécurité est également appelée TBTS.
[IEC 60335-1, ed. 4.0 (2001-05)]

Тематики

• электробезопасность

EN

• safe overlower voltage
• safety extra-low voltage

FR

• très basse tension de sécurité

3.22 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra-low voltage - SELV): Система со сверхнизким напряжением (обычно не более 50 В переменного тока или 120 В постоянного тока без пульсации), которая электрически изолирована от земли и от других систем таким образом, что единичное повреждение не может вызвать электрический удар.

Примечание - Система 50 В без заземления - это система SELV.

Источник: ГОСТ Р 52350.11-2005: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь "I" оригинал документа

3.5.2 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra-low voltage): Напряжение, не превышающее 42 В между проводниками и между проводниками и землей при напряжении холостого хода, не превышающем 50 В. Безопасное сверхнизкое напряжение, получаемое от сети, должно поступать через безопасный разделительный трансформатор или преобразователь с раздельными обмотками, изоляция которого соответствует требованиям к двойной или усиленной изоляции.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60745-1-2005: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования оригинал документа

3.45 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra-low voltage): Номинальное напряжение, не превышающее 42 В между проводниками и между проводниками и землей, при этом напряжение холостого хода не превышает 50 В. Если безопасное сверхнизкое напряжение получают от сети, то оно должно поступать через безопасный разделительный трансформатор или преобразователь с раздельными обмотками, изоляция которых соответствует требованиям к двойной или усиленной изоляции.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования оригинал документа

3.5.2 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra-low voltage): Напряжение, не превышающее 42 В между проводниками и между проводниками и землей при напряжении холостого хода, не превышающем 50 В. Безопасное сверхнизкое напряжение, получаемое от сети, должно поступать через безопасный разделительный трансформатор или преобразователь с раздельными обмотками, изоляция которого соответствует требованиям к двойной или усиленной изоляции.

Источник: ГОСТ IEC 60745-1-2011: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования

3.4.2 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra-low voltage): Напряжение, не превышающее 42 В между проводниками и между проводниками и землей; при этом напряжение холостого хода не превышает 50 В.

Если безопасное сверхнизкое напряжение получают от сети питания, оно должно поступать через безопасный разделительный трансформатор или преобразователь с раздельными обмотками, изоляция которых соответствует требованиям к двойной или усиленной изоляции.

Примечания

1 Установленные предельные значения напряжений основаны на предположении, что безопасный разделительный трансформатор работает при своем номинальном напряжении.

Источник: ГОСТ Р 52161.1-2004: Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Часть 1. Общие требования оригинал документа

трехфазный ИБП
-
[Интент]

Глава 7. Трехфазные ИБП

... ИБП большой мощности (начиная примерно с 10 кВА) как правило предназначены для подключения к трехфазной электрической сети. Диапазон мощностей 8-25 кВА – переходный. Для такой мощности делают чисто однофазные ИБП, чисто трехфазные ИБП и ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом. Все ИБП, начиная примерно с 30 кВА имеют трехфазный вход и трехфазный выход. Трехфазные ИБП имеют и другое преимущество перед однофазными ИБП. Они эффективно разгружают нейтральный провод от гармоник тока и способствуют более безопасной и надежной работе больших компьютерных систем. Эти вопросы рассмотрены в разделе "Особенности трехфазных источников бесперебойного питания" главы 8. Трехфазные ИБП строятся обычно по схеме с двойным преобразованием энергии. Поэтому в этой главе мы будем рассматривать только эту схему, несмотря на то, что имеются трехфазные ИБП, построенные по схеме, похожей на ИБП, взаимодействующий с сетью.

Схема трехфазного ИБП с двойным преобразованием энергии приведена на рисунке 18.

Рис.18. Трехфазный ИБП с двойным преобразованием энергии

Как видно, этот ИБП не имеет почти никаких отличий на уровне блок-схемы, за исключением наличия трех фаз. Для того, чтобы увидеть отличия от однофазного ИБП с двойным преобразованием, нам придется (почти впервые в этой книге) несколько подробнее рассмотреть элементы ИБП. Мы будем проводить это рассмотрение, ориентируясь на традиционную технологию. В некоторых случаях будут отмечаться схемные особенности, позволяющие улучшить характеристики.

Выпрямитель

Слева на рис 18. – входная электрическая сеть. Она включает пять проводов: три фазных, нейтраль и землю. Между сетью и ИБП – предохранители (плавкие или автоматические). Они позволяют защитить сеть от аварии ИБП. Выпрямитель в этой схеме – регулируемый тиристорный. Управляющая им схема изменяет время (долю периода синусоиды), в течение которого тиристоры открыты, т.е. выпрямляют сетевое напряжение. Чем большая мощность нужна для работы ИБП, тем дольше открыты тиристоры. Если батарея ИБП заряжена, на выходе выпрямителя поддерживается стабилизированное напряжение постоянного тока, независимо от нвеличины напряжения в сети и мощности нагрузки. Если батарея требует зарядки, то выпрямитель регулирует напряжение так, чтобы в батарею тек ток заданной величины.

Такой выпрямитель называется шести-импульсным, потому, что за полный цикл трехфазной электрической сети он выпрямляет 6 полупериодов сингусоиды (по два в каждой из фаз). Поэтому в цепи постоянного тока возникает 6 импульсов тока (и напряжения) за каждый цикл трехфазной сети. Кроме того, во входной электрической сети также возникают 6 импульсов тока, которые могут вызвать гармонические искажения сетевого напряжения. Конденсатор в цепи постоянного тока служит для уменьшения пульсаций напряжения на аккумуляторах. Это нужно для полной зарядки батареи без протекания через аккумуляторы вредных импульсных токов. Иногда к конденсатору добавляется еще и дроссель, образующий совместно с конденсатором L-C фильтр.

Коммутационный дроссель ДР уменьшает импульсные токи, возникающие при открытии тиристоров и служит для уменьшения искажений, вносимых выпрямителем в электрическую сеть. Для еще большего снижения искажений, вносимых в сеть, особенно для ИБП большой мощности (более 80-150 кВА) часто применяют 12-импульсные выпрямители. Т.е. за каждый цикл трехфазной сети на входе и выходе выпрямителя возникают 12 импульсов тока. За счет удвоения числа импульсов тока, удается примерно вдвое уменьшить их амплитуду. Это полезно и для аккумуляторов и для электрической сети.

Двенадцати-импульсный выпрямитель фактически состоит из двух 6-импульсных выпрямителей. На вход второго выпрямителя (он изображен ниже на рис. 18) подается трехфазное напряжение, прошедшее через трансформатор, сдвигающий фазу на 30 градусов.

В настоящее время применяются также и другие схемы выпрямителей трехфазных ИБП. Например схема с пассивным (диодным) выпрямителем и преобразователем напряжения постоянного тока, применение которого позволяет приблизить потребляемый ток к синусоидальному.

Наиболее современным считается транзисторный выпрямитель, регулируемый высокочастотной схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Применение такого выпрямителя позволяет сделать ток потребления ИБП синусоидальным и совершенно отказаться от 12-импульсных выпрямителей с трансформатором.

Батарея

Для формирования батареи трехфазных ИБП (как и в однофазных ИБП) применяются герметичные свинцовые аккумуляторы. Обычно это самые распространенные модели аккумуляторов с расчетным сроком службы 5 лет. Иногда используются и более дорогие аккумуляторы с большими сроками службы. В некоторых трехфазных ИБП пользователю предлагается фиксированный набор батарей или батарейных шкафов, рассчитанных на различное время работы на автономном режиме. Покупая ИБП других фирм, пользователь может более или менее свободно выбирать батарею своего ИБП (включая ее емкость, тип и количество элементов). В некоторых случаях батарея устанавливается в корпус ИБП, но в большинстве случаев, особенно при большой мощности ИБП, она устанавливается в отдельном корпусе, а иногда и в отдельном помещении.

Инвертор

Как и в ИБП малой мощности, в трехфазных ИБП применяются транзисторные инверторы, управляемые схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Некоторые ИБП с трехфазным выходом имеют два инвертора. Их выходы подключены к трансформаторам, сдвигающим фазу выходных напряжений. Даже в случае применения относительно низкочастоной ШИМ, такая схема совместно с применением фильтра переменного тока, построенного на трансформаторе и конденсаторах, позволяет обеспечить очень малый коэффициент гармонических искажений на выходе ИБП (до 3% на линейной нагрузке). Применение двух инверторов увеличивает надежность ИБП, поскольку даже при выходе из строя силовых транзисторов одного из инверторов, другой инвертор обеспечит работу нагрузки, пусть даже при большем коэффициенте гармонических искажений.

В последнее время, по мере развития технологии силовых полупроводников, начали применяться более высокочастотные транзисторы. Частота ШИМ может составлять 4 и более кГц. Это позволяет уменьшить гармонические искажения выходного напряжения и отказаться от применения второго инвертора. В хороших ИБП существуют несколько уровней защиты инвертора от перегрузки. При небольших перегрузках инвертор может уменьшать выходное напряжение (пытаясь снизить ток, проходящий через силовые полупроводники). Если перегрузка очень велика (например нагрузка составляет более 125% номинальной), ИБП начинает отсчет времени работы в условиях перегрузки и через некоторое время (зависящее от степени перегрузки – от долей секунды до минут) переключается на работу через статический байпас. В случае большой перегрузки или короткого замыкания, переключение на статический байпас происходит сразу.

Некоторые современные высококлассные ИБП (с высокочакстотной ШИМ) имеют две цепи регулирования выходного напряжения. Первая из них осуществляет регулирование среднеквадратичного (действующего) значения напряжения, независимо для каждой из фаз. Вторая цепь измеряет мгновенные значения выходного напряжения и сравнивает их с хранящейся в памяти блока управления ИБП идеальной синусоидой. Если мгновенное значение напряжения отклонилось от соотвествующего "идеального" значения, то вырабатывается корректирующий импульс и форма синусоиды выходного напряжения исправляется. Наличие второй цепи обратной связи позволяет обеспечить малые искажения формы выходного напряжения даже при нелинейных нагрузках.

Статический байпас

Блок статического байпаса состоит из двух трехфазных (при трехфазном выходе) тиристорных переключателей: статического выключателя инвертора (на схеме – СВИ) и статического выключателя байпаса (СВБ). При нормальной работе ИБП (от сети или от батареи) статический выключатель инвертора замкнут, а статический выключатель байпаса разомкнут. Во время значительных перегрузок или выхода из строя инвертора замкнут статический переключатель байпаса, переключатель инвертора разомкнут. В момент переключения оба статических переключателя на очень короткое время замкнуты. Это позволяет обеспечить безразрывное питание нагрузки.

Каждая модель ИБП имеет свою логику управления и, соответственно, свой набор условий срабатывания статических переключателей. При покупке ИБП бывает полезно узнать эту логику и понять, насколько она соответствует вашей технологии работы. В частности хорошие ИБП сконструированы так, чтобы даже если байпас недоступен (т.е. отсутствует синхронизация инвертора и байпаса – см. главу 6) в любом случае постараться обеспечить электроснабжение нагрузки, пусть даже за счет уменьшения напряжения на выходе инвертора.

Статический байпас ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом имеет особенность. Нагрузка, распределенная на входе ИБП по трем фазным проводам, на выходе имеет только два провода: один фазный и нейтральный. Статический байпас тоже конечно однофазный, и синхронизация напряжения инвертора производится относительно одной из фаз трехфазной сети (любой, по выбору пользователя). Вся цепь, подводящая напряжение к входу статического байпаса должна выдерживать втрое больший ток, чем входной кабель выпрямителя ИБП. В ряде случаев это может вызвать трудности с проводкой.

Сервисный байпас

Трехфазные ИБП имеют большую мощность и обычно устанавливаются в местах действительно критичных к электропитанию. Поэтому в случае выхода из строя какого-либо элемента ИБП или необходимости проведения регламентных работ (например замены батареи), в большинстве случае нельзя просто выключить ИБП или поставить на его место другой. Нужно в любой ситуации обеспечить электропитание нагрузки. Для этих ситуаций у всех трехфазных ИБП имеется сервисный байпас. Он представляет собой ручной переключатель (иногда как-то заблокированный, чтобы его нельзя было включить по ошибке), позволяющий переключить нагрузку на питание непосредственно от сети. У большинства ИБП для переключения на сервисный байпас существует специальная процедура (определенная последовательность действий), которая позволяет обеспечит непрерывность питания при переключениях.

Режимы работы трехфазного ИБП с двойным преобразованием

Трехфазный ИБП может работать на четырех режимах работы.

• При нормальной работе нагрузка питается по цепи выпрямитель-инвертор стабилизированным напряжением, отфильтрованным от импульсов и шумов за счет двойного преобразования энергии.
• Работа от батареи. На это режим ИБП переходит в случае, если напряжение на выходе ИБП становится таким маленьким, что выпрямитель оказывается не в состоянии питать инвертор требуемым током, или выпрямитель не может питать инвертор по другой причине, например из-за поломки. Продолжительность работы ИБП от батареи зависит от емкости и заряда батареи, а также от нагрузки ИБП.
• Когда какой-нибудь инвертор выходит из строя или испытывает перегрузку, ИБП безразрывно переходит на режим работы через статический байпас. Нагрузка питается просто от сети через вход статического байпаса, который может совпадать или не совпадать со входом выпрямителя ИБП.
• Если требуется обслуживание ИБП, например для замены батареи, то ИБП переключают на сервисный байпас. Нагрузка питается от сети, а все цепи ИБП, кроме входного выключателя сервисного байпаса и выходных выключателей отделены от сети и от нагрузки. Режим работы на сервисном байпасе не является обязательным для небольших однофазных ИБП с двойным преобразованием. Трехфазный ИБП без сервисного байпаса немыслим.

Надежность

Трехфазные ИБП обычно предназначаются для непрерывной круглосуточной работы. Работа нагрузки должна обеспечиваться практически при любых сбоях питания. Поэтому к надежности трехфазных ИБП предъявляются очень высокие требования. Вот некоторые приемы, с помощью которых производители трехфазных ИБП могут увеличивать надежность своей продукции. Применение разделительных трансформаторов на входе и/или выходе ИБП увеличивает устойчивость ИБП к скачкам напряжения и нагрузки. Входной дроссель не только обеспечивает "мягкий запуск", но и защищает ИБП (и, в конечном счете, нагрузку) от очень быстрых изменений (скачков) напряжения.

Обычно фирма выпускает целый ряд ИБП разной мощности. В двух или трех "соседних по мощности" ИБП этого ряда часто используются одни и те же полупроводники. Если это так, то менее мощный из этих двух или трех ИБП имеет запас по предельному току, и поэтому несколько более надежен. Некоторые трехфазные ИБП имеют повышенную надежность за счет резервирования каких-либо своих цепей. Так, например, могут резервироваться: схема управления (микропроцессор + платы "жесткой логики"), цепи управления силовыми полупроводниками и сами силовые полупроводники. Батарея, как часть ИБП тоже вносит свой вклад в надежность прибора. Если у ИБП имеется возможность гибкого выбора батареи, то можно выбрать более надежный вариант (батарея более известного производителя, с меньшим числом соединений).

Преобразователи частоты

Частота напряжения переменного тока в электрических сетях разных стран не обязательно одинакова. В большинстве стран (в том числе и в России) распространена частота 50 Гц. В некоторых странах (например в США) частота переменного напряжения равна 60 Гц. Если вы купили оборудование, рассчитанное на работу в американской электрической сети (110 В, 60 Гц), то вы должны каким-то образом приспособить к нему нашу электрическую сеть. Преобразование напряжения не является проблемой, для этого есть трансформаторы. Если оборудование оснащено импульсным блоком питания, то оно не чувствительно к частоте и его можно использовать в сети с частотой 50 Гц. Если же в состав оборудования входят синхронные электродвигатели или иное чувствительное к частоте оборудование, вам нужен преобразователь частоты. ИБП с двойным преобразованием энергии представляет собой почти готовый преобразователь частоты.

В самом деле, ведь выпрямитель этого ИБП может в принципе работать на одной частоте, а инвертор выдавать на своем выходе другую. Есть только одно принципиальное ограничение: невозможность синхронизации инвертора с линией статического байпаса из-за разных частот на входе и выходе. Это делает преобразователь частоты несколько менее надежным, чем сам по себе ИБП с двойным преобразованием. Другая особенность: преобразователь частоты должен иметь мощность, соответствующую максимальному возможному току нагрузки, включая все стартовые и аварийные забросы, ведь у преобразователя частоты нет статического байпаса, на который система могла бы переключиться при перегрузке.

Для изготовления преобразователя частоты из трехфазного ИБП нужно разорвать цепь синхронизации, убрать статический байпас (или, вернее, не заказывать его при поставке) и настроить инвертор ИБП на работу на частоте 60 Гц. Для большинства трехфазных ИБП это не представляет проблемы, и преобразователь частоты может быть заказан просто при поставке.

ИБП с горячим резервированием

В некоторых случаях надежности даже самых лучших ИБП недостаточно. Так бывает, когда сбои питания просто недопустимы из-за необратимых последствий или очень больших потерь. Обычно в таких случаях в технике применяют дублирование или многократное резервирование блоков, от которых зависит надежность системы. Есть такая возможность и для трехфазных источников бесперебойного питания. Даже если в конструкцию ИБП стандартно не заложено резервирование узлов, большинство трехфазных ИБП допускают резервирование на более высоком уровне. Резервируется целиком ИБП. Простейшим случаем резервирования ИБП является использование двух обычных серийных ИБП в схеме, в которой один ИБП подключен к входу байпаса другого ИБП.

Рис. 19а. Последовательное соединение двух трехфазных ИБП

На рисунке 19а приведена схема двух последовательно соединенным трехфазных ИБП. Для упрощения на рисунке приведена, так называемая, однолинейная схема, на которой трем проводам трехфазной системы переменного тока соответствует одна линия. Однолинейные схемы часто применяются в случаях, когда особенности трехфазной сети не накладывают отпечаток на свойства рассматриваемого прибора. Оба ИБП постоянно работают. Основной ИБП питает нагрузку, а вспомогательный ИБП работает на холостом ходу. В случае выхода из строя основного ИБП, нагрузка питается не от статического байпаса, как в обычном ИБП, а от вспомогательного ИБП. Только при выходе из строя второго ИБП, нагрузка переключается на работу от статического байпаса.

Система из двух последовательно соединенных ИБП может работать на шести основных режимах.

А. Нормальная работа. Выпрямители 1 и 2 питают инверторы 1 и 2 и, при необходимости заряжают батареи 1 и 2. Инвертор 1 подключен к нагрузке (статический выключатель инвертора 1 замкнут) и питает ее стабилизированным и защищенным от сбоев напряжением. Инвертор 2 работает на холостом ходу и готов "подхватить" нагрузку, если инвертор 1 выйдет из строя. Оба статических выключателя байпаса разомкнуты.

Для обычного ИБП с двойным преобразованием на режиме работы от сети допустим (при сохранении гарантированного питания) только один сбой в системе. Этим сбоем может быть либо выход из строя элемента ИБП (например инвертора) или сбой электрической сети.

Для двух последовательно соединенных ИБП с на этом режиме работы допустимы два сбоя в системе: выход из строя какого-либо элемента основного ИБП и сбой электрической сети. Даже при последовательном или одновременном возникновении двух сбоев питание нагрузки будет продолжаться от источника гарантированного питания.

Б. Работа от батареи 1. Выпрямитель 1 не может питать инвертор и батарею. Чаще всего это происходит из-за отключения напряжения в электрической сети, но причиной может быть и выход из строя выпрямителя. Состояние инвертора 2 в этом случае зависит от работы выпрямителя 2. Если выпрямитель 2 работает (например он подключен к другой электрической сети или он исправен, в отличие от выпрямителя 1), то инвертор 2 также может работать, но работать на холостом ходу, т.к. он "не знает", что с первым ИБП системы что-то случилось. После исчерпания заряда батареи 1, инвертор 1 отключится и система постарается найти другой источник электроснабжения нагрузки. Им, вероятно, окажется инвертор2. Тогда система перейдет к другому режиму работы.

Если в основном ИБП возникает еще одна неисправность, или батарея 1 полностью разряжается, то система переключается на работу от вспомогательного ИБП.

Таким образом даже при двух сбоях: неисправности основного ИБП и сбое сети нагрузка продолжает питаться от источника гарантированного питания.

В. Работа от инвертора 2. В этом случае инвертор 1 не работает (из-за выхода из строя или полного разряда батареи1). СВИ1 разомкнут, СВБ1 замкнут, СВИ2 замкнут и инвертор 2 питает нагрузку. Выпрямитель 2, если в сети есть напряжение, а сам выпрямитель исправен, питает инвертор и батарею.

На этом режиме работы допустим один сбой в системе: сбой электрической сети. При возникновении второго сбоя в системе (выходе из строя какого-либо элемента вспомогательного ИБП) электропитание нагрузки не прерывается, но нагрузка питается уже не от источника гарантированного питания, а через статический байпас, т.е. попросту от сети.

Г. Работа от батареи 2. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть после отключения напряжения в сети и полного разряда батареи 1. Можно придумать и более экзотическую последовательность событий. Но в любом случае, инвертор 2 питает нагругку, питаясь, в свою очередь, от батареи. Инвертор 1 в этом случае отключен. Выпрямитель 1, скорее всего, тоже не работает (хотя он может работать, если он исправен и в сети есть напряжение).

После разряда батареи 2 система переключится на работу от статического байпаса (если в сети есть нормальное напряжение) или обесточит нагрузку.

Д. Работа через статический байпас. В случае выхода из строя обоих инверторов, статические переключатели СВИ1 и СВИ2 размыкаются, а статические переключатели СВБ1 и СВБ2 замыкаются. Нагрузка начинает питаться от электрической сети.

Переход системы к работе через статический байпас происходит при перегрузке системы, полном разряде всех батарей или в случае выхода из строя двух инверторов.

На этом режиме работы выпрямители, если они исправны, подзаряжают батареи. Инверторы не работают. Нагрузка питается через статический байпас.

Переключение системы на работу через статический байпас происходит без прерывания питания нагрузки: при необходимости переключения сначала замыкается тиристорный переключатель статического байпаса, и только затем размыкается тиристорный переключатель на выходе того инвертора, от которого нагрузка питалась перед переключением.

Е. Ручной (сервисный) байпас. Если ИБП вышел из строя, а ответственную нагрузку нельзя обесточить, то оба ИБП системы с соблюдением специальной процедуры (которая обеспечивает безразрыное переключение) переключают на ручной байпас. после этого можно производить ремонт ИБП.

Преимуществом рассмотренной системы с последовательным соединением двух ИБП является простота. Не нужны никакие дополнительные элементы, каждый из ИБП работает в своем штатном режиме. С точки зрения надежности, эта схема совсем не плоха:- в ней нет никакой лишней, (связанной с резервированием) электроники, соответственно и меньше узлов, которые могут выйти из строя.

Однако у такого соединения ИБП есть и недостатки. Вот некоторые из них.
 

1. Покупая такую систему, вы покупаете второй байпас (на нашей схеме – он первый – СВБ1), который, вообще говоря, не нужен – ведь все необходимые переключения могут быть произведены и без него.
2. Весь второй ИБП выполняет только одну функцию – резервирование. Он потребляет электроэнергию, работая на холостом ходу и вообще не делает ничего полезного (разумеется за исключением того времени, когда первый ИБП отказывается питать нагрузку). Некоторые производители предлагают "готовые" системы ИБП с горячим резервированием. Это значит, что вы покупаете систему, специально (еще на заводе) испытанную в режиме с горячим резервированием. Схема такой системы приведена на рис. 19б.

Рис.19б. Трехфазный ИБП с горячим резервированием

Принципиальных отличий от схемы с последовательным соединением ИБП немного.

1. У второго ИБП отсутствует байпас.
2. Для синхронизации между инвертором 2 и байпасом появляется специальный информационный кабель между ИБП (на рисунке не показан). Поэтому такой ИБП с горячим резервированием может работать на тех же шести режимах работы, что и система с последовательным подключением двух ИБП. Преимущество "готового" ИБП с резервированием, пожалуй только одно – он испытан на заводе-производителе в той же комплектации, в которой будет эксплуатироваться.

Для расмотренных схем с резервированием иногда применяют одно важное упрощение системы. Ведь можно отказаться от резервирования аккумуляторной батареи, сохранив резервирование всей силовой электроники. В этом случае оба ИБП будут работать от одной батареи (оба выпрямителя будут ее заряжать, а оба инвертора питаться от нее в случае сбоя электрической сети). Применение схемы с общей бетареей позволяет сэкономить значительную сумму – стоимость батареи.

Недостатков у схемы с общей батареей много:

1. Не все ИБП могут работать с общей батареей.
2. Батарея, как и другие элементы ИБП обладает конечной надежностью. Выход из строя одного аккумулятора или потеря контакта в одном соединении могут сделать всю системы ИБП с горячим резервирование бесполезной.
3. В случае выхода из строя одного выпрямителя, общая батарея может быть выведена из строя. Этот последний недостаток, на мой взгляд, является решающим для общей рекомендации – не применять схемы с общей батареей.

Параллельная работа нескольких ИБП

Как вы могли заметить, в случае горячего резервирования, ИБП резервируется не целиком. Байпас остается общим для обоих ИБП. Существует другая возможность резервирования на уровне ИБП – параллельная работа нескольких ИБП. Входы и выходы нескольких ИБП подключаются к общим входным и выходным шинам. Каждый ИБП сохраняет все свои элементы (иногда кроме сервисного байпаса). Поэтому выход из строя статического байпаса для такой системы просто мелкая неприятность.

На рисунке 20 приведена схема параллельной работы нескольких ИБП.

Рис.20. Параллельная работа ИБП

На рисунке приведена схема параллельной системы с раздельными сервисными байпасами. Схема система с общим байпасом вполне ясна и без чертежа. Ее особенностью является то, что для переключения системы в целом на сервисный байпас нужно управлять одним переключателем вместо нескольких. На рисунке предполагается, что между ИБП 1 и ИБП N Могут располагаться другие ИБП. Разные производителю (и для разных моделей) устанавливают свои максимальные количества параллеьно работающих ИБП. Насколько мне известно, эта величина изменяется от 2 до 8. Все ИБП параллельной системы работают на общую нагрузку. Суммарная мощность параллельной системы равна произведению мощности одного ИБП на количество ИБП в системе. Таким образом параллельная работа нескольких ИБП может применяться (и в основном применяется) не столько для увеличения надежности системы бесперебойного питания, но для увеличения ее мощности.

Рассмотрим режимы работы параллельной системы

Нормальная работа (работа от сети). Надежность

Когда в сети есть напряжение, достаточное для нормальной работы, выпрямители всех ИБП преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, заряжая батареи и питая инверторы.

Инверторы, в свою очередь, преобразуют постоянное напряжение в переменное и питают нагрузку. Специальная управляющая электроника параллельной системы следит за равномерным распределением нагрузки между ИБП. В некоторых ИБП распределение нагрузки между ИБП производится без использования специальной параллельной электроники. Такие приборы выпускаются "готовыми к параллельной работе", и для использования их в параллельной системе достаточно установить плату синхронизации. Есть и ИБП, работающие параллельго без специальной электроники. В таком случае количество параллельно работающих ИБП – не более двух. В рассматриваемом режиме работы в системе допустимо несколько сбоев. Их количество зависит от числа ИБП в системе и действующей нагрузки.

Пусть в системе 3 ИБП мощностью по 100 кВА, а нагрузка равна 90 кВА. При таком соотношении числа ИБП и их мощностей в системе допустимы следующие сбои.

Сбой питания (исчезновение напряжения в сети)

Выход из строя любого из инверторов, скажем для определенности, инвертора 1. Нагрузка распределяется между двумя другими ИБП. Если в сети есть напряжение, все выпрямители системы работают.

Выход из строя инвертора 2. Нагрузка питается от инвертора 3, поскольку мощность, потребляемая нагрузкой меньше мощности одного ИБП. Если в сети есть напряжение, все выпрямители системы продолжают работать.

Выход из строя инвертора 3. Система переключается на работу через статический байпас. Нагрузка питается напрямую от сети. При наличии в сети нормального напряжения, все выпрямители работают и продолжают заряжать батареи. При любом последующем сбое (поломке статического байпаса или сбое сети) питание нагрузки прекращается. Для того, чтобы параллельная система допускала большое число сбоев, система должна быть сильно недогружена и должна включать большое число ИБП. Например, если нагрузка в приведенном выше примере будет составлять 250 кВА, то система допускает только один сбой: сбой сети или поломку инвертора. В отношении количества допустимых сбоев такая система эквивалентна одиночному ИБП. Это, кстати, не значит, что надежность такой параллельной системы будет такая же, как у одиночного ИБП. Она будет ниже, поскольку параллельная система намного сложнее одиночного ИБП и (при почти предельной нагрузке) не имеет дополнительного резервирования, компенсирующего эту сложность.

Вопрос надежности параллельной системы ИБП не может быть решен однозначно. Надежность зависит от большого числа параметров: количества ИБП в системе (причем увеличение количества ИБП до бесконечности снижает надежность – система становится слишком сложной и сложно управляемой – впрочем максимальное количество параллельно работающих модулей для известных мне ИБП не превышает 8), нагрузки системы (т.е. соотношения номинальной суммарной мощности системы и действующей нагрузки), примененной схемы параллельной работы (т.е. есть ли в системе специальная электроника для обеспечения распределения нагрузки по ИБП), технологии работы предприятия. Таким образом, если единственной целью является увеличение надежности системы, то следует серьезно рассмотреть возможность использование ИБП с горячим резервированием – его надежность не зависит от обстоятельств и в силу относительной простоты схемы практически всегда выше надежности параллельной системы.

Недогруженная система из нескольких параллельно работающих ИБП, которая способна реализвать описанную выше логику управления, часто также называется параллельной системой с резервированием.

Работа с частичной нагрузкой

Если нагрузка параллельной системы такова, что с ней может справиться меньшее, чем есть в системе количество ИБП, то инверторы "лишних" ИБП могут быть отключены. В некоторых ИБП такая логика управления подразумевается по умолчанию, а другие модели вообще лишены возможности работы в таком режиме. Инверторы, оставшиеся включенными, питают нагрузку. Коэффициент полезного действия системы при этом несколько возрастает. Обычно в этом режиме работы предусматривается некоторая избыточность, т.е. количестов работающих инверторов больше, чем необходимо для питания нагрузки. Тем самым обеспечивается резервирование. Все выпрямители системы продолжают работать, включая выпрямители тех ИБП, инверторы которых отключены.

Работа от батареи

В случае исчезновения напряжения в электрической сети, параллельная система переходит на работу от батареи. Все выпрямители системы не работают, инверторы питают нагрузку, получая энергию от батареи. В этом режиме работы (естественно) отсутствует напряжение в электрической сети, которое при нормальной работе было для ИБП не только источником энергии, но и источником сигнала синхронизации выходного напряжения. Поэтому функцию синхронизации берет на себя специальная параллельная электроника или выходная цепь ИБП, специально ориентированная на поддержание выходной частоты и фазы в соответствии с частотой и фазой выходного напряжения параллельно работающего ИБП.

Выход из строя выпрямителя

Это режим, при котором вышли из строя один или несколько выпрямителей. ИБП, выпрямители которых вышли из строя, продолжают питать нагрузку, расходуя заряд своей батареи. Они выдает сигнал "неисправность выпрямителя". Остальные ИБП продолжают работать нормально. После того, как заряд разряжающихся батарей будет полностью исчерпан, все зависит от соотношения мощности нагрузки и суммарной мощности ИБП с исправными выпрямителями. Если нагрузка не превышает перегрузочной способности этих ИБП, то питание нагрузки продолжится (если у системы остался значительный запас мощности, то в этом режиме работы допустимо еще несколько сбоев системы). В случае, если нагрузка ИБП превышает перегрузочную способность оставшихся ИБП, то система переходит к режиму работы через статический байпас.

Выход из строя инвертора

Если оставшиеся в работоспособном состоянии инверторы могут питать нагрузку, то нагрузка продолжает работать, питаясь от них. Если мощности работоспособных инверторов недостаточно, система переходит в режим работы от статического байпаса. Выпрямители всех ИБП могут заряжать батареи, или ИБП с неисправными инверторами могут быть полностью отключены для выполнения ремонта.

Работа от статического байпаса

Если суммарной мощности всех исправных инверторов параллельной системы не достаточно для поддержания работы нагрузки, система переходит к работе через статический байпас. Статические переключатели всех инверторов разомкнуты (исправные инверторы могут продолжать работать). Если нагрузка уменьшается, например в результате отключения части оборудования, параллельная система автоматически переключается на нормальный режим работы.

В случае одиночного ИБП с двойным преобразованием работа через статический байпас является практически последней возможностью поддержания работы нагрузки. В самом деле, ведь достаточно выхода из строя статического переключателя, и нагрузка будет обесточена. При работе параллельной системы через статический байпас допустимо некоторое количество сбоев системы. Статический байпас способен выдерживать намного больший ток, чем инвертор. Поэтому даже в случае выхода из строя одного или нескольких статических переключателей, нагрузка возможно не будет обесточена, если суммарный допустимый ток оставшихся работоспособными статических переключателей окажется достаточен для работы. Конкретное количество допустимых сбоев системы в этом режиме работы зависит от числа ИБП в системе, допустимого тока статического переключателя и величины нагрузки.

Сервисный байпас

Если нужно провести с параллельной системой ремонтные или регламентные работы, то система может быть отключена от нагрузки с помощью ручного переключателя сервисного байпаса. Нагрузка питается от сети, все элементы параллельной системы ИБП, кроме батарей, обесточены. Как и в случае системы с горячим резервированием, возможен вариант одного общего внешнего сервисного байпаса или нескольких сервисных байпасов, встроенных в отдельные ИБП. В последнем случае при использовании сервисного байпаса нужно иметь в виду соотношение номинального тока сервисного байпаса и действующей мощности нагрузки. Другими словами, нужно включить столько сервисных байпасов, чтобы нагрузка не превышала их суммарный номинальных ток.
[ http://www.ask-r.ru/info/library/ups_without_secret_7.htm]

Тематики

• источники и системы электропитания

EN

• three-phase UPS

устройство плавного пуска
-
[Интент]

Устройства УБПВД-ВЦ предназначены для плавного пуска высоковольтных асинхронных и синхронных электродвигателей механизмов с "вентиляторной" (квадратично зависимой от скорости) характеристикой нагрузочного момента (центробежные компрессоры, насосы, вентиляторы, дымососы, эксгаустеры и другие аналогичные механизмы).Функции
Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ обеспечивают:

- проверку исправности тиристоров перед началом пуска двигателя;
- плавное нарастание тока двигателя до величины начального токоограничения, обеспечивающего трогание двигателя с места;
- формирование заданного токоограничения по времени для обеспечения разгона электродвигателя;
- фиксацию окончания разгона и выдачу сигнала на включение высоковольтного выключателя, подключающего двигатель напрямую к сети по окончании разгона;
- контроль времени разгона двигателя и выдачу сигнала на прекращение пуска при превышении заданного времени разгона.
Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ обеспечивает следующие виды защит:
•максимально-токовую;
•время-токовую;
•от превышения заданного времени пуска двигателя;
•от обрыва фазы главных цепей и неполнофазного пуска;
•от неисправности тиристоров;
•от неисправности устройств формирования импульсов управления тиристорами.
Основные особенности конструкции и принцип работы устройств плавного пуска
Устройства, выполненные по принципу тиристорного регулятора напряжения, обеспечивают ограничение скорости нарастания и значения пускового тока электродвигателя изменением углов отпирания тиристоров через систему импульсно-фазового управления (СИФУ). В течение заданного времени пуска электродвигателя происходит плавное нарастание напряжения на обмотках статора от нуля до номинального значения.

Пусковой ток увеличивается плавно с заданным токоограничением, не создавая ударных электромагнитных моментов, отрицательно сказывающихся на электродвигателе и механизме.

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ имеют цифровую систему управления, обеспечивающую удобное программирование настройки параметров.

В устройствах плавного пуска предусмотрена связь по высокопроизводительному интерфейсу RS-485 для возможности дистанционного управления от АСУ ТП. Использование удобного пользовательского интерфейса обеспечивает максимально-улучшенные сервисно-эксплуатационные характеристики устройств плавного пуска.

Силовая часть устройств состоит из трех тиристорных высоковольтных блоков, установленных на выкатных элементах в каждой фазе главных цепей устройства, высоковольтных разъединителей, позволяющих отключать вводы и выводы устройства, высоковольтных трансформаторов тока для обеспечения обратной связи по току и ограничителей напряжения на вводе устройства, соединенных в звезду, и вводе-выводе тиристорных высоковольтных блоков.

Каждый тиристорный высоковольтный блок содержит два силовых блока из трех (для исполнений на 6 кВ) и из пяти (для исполнений на 10 кВ) последовательно-соединенных высоковольтных тиристоров. Тиристоры выбраны с таким расчетом, что при выходе из строя одного тиристора в каждом из силовых блоков ("закоротка" во время работы). Устройство остается работоспособным, а оставшиеся в работе тиристоры в закрытом состоянии выдерживают рабочее напряжение.

Силовые блоки включены встречно-параллельно и каждый тиристор одного блока соединен с соседним другого блока, образуя реверсивные пары, состояние каждой из которых контролируются блоками контроля с высоковольтной оптронной развязкой. Информация об исправном состоянии тиристоров перед пуском разрешает начать процесс регулируемого пуска двигателя (сигнализация "Разрешение включения"). Для постоянного контроля состояния тиристоров может быть введён дополнительно блок высоковольтных резисторов, подключаемый к выводам тиристорных высоковольтных блоков.

ВТБ – высоковольтные тиристорные блоки
QSл – линейный разъединитель
QSш – шинный разъединитель
ОПН – ограничитель напряжений
ТТ – трансформатор тока

Высоковольтные R-C цепи подключаются к каждой реверсивной паре тиристоров для защиты последних от коммутационных перенапряжений.

Для выравнивания напряжений между последовательно соединенными парами тиристоров в закрытом состоянии предусмотрены делители напряжения на высоковольтных резисторах, включенных последовательно с входными цепями высоковольтных оптронных развязок, параллельно которым установлены защитные стабилитроны.

К зажимам "управляющий электрод-катод" силовых тиристоров подключены блоки ввода высоковольтных импульсных развязывающих трансформаторов, первичные обмотки которых для управления каждым силовым блоком соединены по схеме токовой петли. По этой схеме во всех блоках ввода одной токовой петли вырабатываются импульсы управления тиристорами одного силового блока для одновременного отпирания последних.

В устройствах плавного пуска УБПВД-ВЦ предусмотрены 4 регулируемые уставки начального токоограничения с равномерной шкалой от 1,0 до 4,0 Iном для обеспечения возможности запуска с помощью одного устройства нескольких двигателей разной мощности, а также регулируемые уставки времени разгона в пределах до 60 с, выбираемые дистанционно.

В устройствах плавного пуска предусмотрена связь по высокопроизводительному интерфейсу RS-485 для возможности дистанционного управления от АСУ ТП. Использование удобного пользовательского интерфейса обеспечивает максимально-улучшенные сервисно-эксплуатационные характеристики устройства.

Устройства плавного пуска УБПВД-ВЦ имеют следующие виды сигнализации:
•"Готовность" - готовность устройства к работе;
•"Окончание пуска" - завершение пуска;
•"Окончание разгона" - завершение разгона;
•"Разрешение включения" - исправность тиристоров главных цепей устройства перед пуском двигателя;
•"Отключение РВЗ разрешено" (РВЗ – разъединитель высоковольтный с заземлителем);
•"Отключение РВЗ запрещено".
Номинальное напряжение вспомогательных цепей устройства: трехфазное переменного тока (линейное) - 100 В, однофазное – 220 В.
Допустимые колебания: напряжения вспомогательных цепей от плюс 10% до минус 40% от номинального значения, частоты 2% от номинального значения.
Допустимые колебания напряжений силовых цепей 6 кВ и 10 кВ должны соответствовать ГОСТ 13109.
Электрическая прочность изоляции силовых цепей устройств плавного пуска соответствует ГОСТ 1516.1 и выдерживает испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц 32 кВ (для устройств с номинальным напряжением главных цепей класса 6 кВ) и 42 кВ (для устройств с номинальным напряжением главных цепей класса 10 кВ), цепей управления, блокировки и сигнализации – 2 кВ.
[ http://www.korabel.ru/news/comments/ustroystva_plavnogo_puska_ubpvd-vts_ot_kompanii_vniir.html]

Недопустимые, нерекомендуемые

• мягкий пускатель (1)
• плавный пускатель (1)
• софтстартер (1)
• устройство мягкого пуска (1)

Тематики

• управление электродвигателями

EN

• electronic starter
• semiconductor motor starter
• soft start - soft stop unit
• soft starter

автотрансформатор
Трансформатор, две или более обмоток которого гальванически связаны так, что они имеют общую часть
[ ГОСТ 16110-82]
[ОАО РАО "ЕЭС России" СТО 17330282.27.010.001-2008]

автотрансформатор
Трансформатор, в котором две или большее число обмоток имеют общую часть
(МЭС 421-01-11).
[ ГОСТ 30830-2002]

автотрансформатор
Электрический трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

EN

auto-transformer
a transformer in which at least two windings have a common par
[IEV number 421-01-11]

FR

autotransformateur
transformateur dont au moins deux enroulements ont une partie commune
[IEV number 421-01-11]

Автотрансформатором (AT) называется трансформатор, в котором две или более обмотки гальванически связаны так, что они имеют общую часть. Обмотки автотрансформатора связаны электрически и магнитно, и передача энергии из первичной цепи во вторичную происходит как посредством магнитного ноля, так и электрическим путем. В автотрансформаторе только часть всей энергии трансформируется, а другая часть передается непосредственно из системы одного напряжения в систему другого напряжения без трансформации.

[http://forca.ru/info/spravka/avtotransformator.html]

Автотрансформатор - электрический трансформатор, все обмотки которого гальванически соединены друг с другом (рис.). При малых коэффициентах трансформации автотрансформатор легче и дешевле многообмоточного трансформатора. Отношение объёма VA меди автотрансформатора к объёму меди многообмоточного трансформатора VM той же мощности, с тем же коэффициентом трансформации n равно: VA/VM = (n — 1)n. Недостаток автотрансформатора — невозможность гальванической развязки цепей. Авторансформаторы служат преобразователями электрического напряжения в пусковых устройствах мощных электродвигателей переменного тока, в схемах релейной защиты для плавного регулирования напряжения и др. Регулируемые автотрансформаторы позволяют благодаря механическому перемещению точки отвода вторичного напряжения сохранить его постоянным при изменениях первичного напряжения.

Схема автотрансформатора

[http://www.rza.org.ua/glossary/o-14.html]

Тематики

• трансформатор

Классификация

EN

• auto-transformer
• autoformer
• autotransformer

DE

• Spartransformator

FR

• autotransformateur

вспомогательная обмотка
Обмотка, предназначенная для нагрузки, существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора
(МЭС 421-03-08).
[ ГОСТ 30830-2002]

вспомогательная обмотка
Обмотка трансформатора, не предназначенная непосредственно для приема энергии преобразуемого или отдачи энергии преобразованного переменного тока, или мощность которой существенно меньше номинальной мощности трансформатора.
Примечание. Вспомогательная обмотка может быть предназначена, например, для компенсации третьей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, питания сети собственных нужд ограниченной мощности и т.п.
[ ГОСТ 16110-82]

EN

auxiliary winding
a winding intended only for a small load compared with the rated power of the transforme
[IEV number 421-03-08]

FR

enroulement auxiliaire
enroulement prévu pour une charge faible comparée à la puissance assignée du transformateur
[IEV number 421-03-08]

Тематики

• трансформатор

Классификация

EN

• auxiliary winding

DE

• Hilfswicklung

FR

• enroulement auxiliaire

вторичная обмотка трансформатора
Обмотка трансформатора, от которой отводится энергия преобразованного переменного тока.
Примечание. Термин применим к любому числу обмоток трансформатора, если направление передачи энергии к ним от других обмоток трансформатора является определенным
[ ГОСТ 16110-82]

Тематики

• трансформатор

Классификация

Обобщающие термины

• обмотка трансформатора

EN

• transformer secondary winding

off-line ИБП
источник бесперебойного питания резервного типа
источник бесперебойного питания пассивного типа
источник бесперебойного питания с переключением
источник бесперебойного питания с режимом работы "вне линии"
-

EN

passive standby UPS
off-line UPS
A system, which normally energizes the load directly from the utility mains (see VFD classification by IEC 62040-3). It contains a charger and an Off-Line Inverter. The Inverter is switched ON upon mains outage to supply the load.
[ http://www.upsonnet.com/UPS-Glossary/]

Структурная схема ИБП резервного типа:
ВФ - входной фильт; СТ - регулирующий стабилизатор; БК - коммутирующее стройство; ЗУ - зарядное устройство; ИНВ - инвертор; АБ - аккумуляторная батарея

ИБП работает в одном из двух режимом:

• нормальный режим (режим работы от питающей сети) - питание нагрузки (потребителя) осуществляется напрямую от питающей сети.В более сложных (дорогих) моделях - через входной фильтр ВФ и регулирующий стабилизатор СТ (феррорезонансный трансформатор или автотрансформатор с автоматически переключаемыми отводами). Применение регулирующего стабилизатора позволяет расширить диапазон входного напряжения, при котором не происходит переключение ИБП в автономный (аккумуляторный) режим,
• автономный (аккумуляторный) режим – питание нагрузки за счет энергии аккумуляторной батареи.

Переключение из нормального в автономный режим происходит автоматически при исчезновении сетевого напряжения или отклонении параметров сетевого напряжения за пределы до­пустимого диапазона.
Батарея поддерживает работу нагрузки в течение некоторого времени, которое зависит от потребляемой нагрузкой мощности, емкости аккумуляторной батареи, ее возраста и степени заряда.
После разряда батареи до предельно низкого уровня, схема управления ИБП подает команду на отключение нагрузки.
При восстановлении сетевого напряжения автоматически производится обратное переключение в нормальный режим работы (от питающей сети) и начинается заряд аккумуляторной батареи.
Время переключения обычно составляет 4...12 мс что вполне достаточно для большинства электроприемников с импульсным блоком питания.

Достоинства:

• простая конструкция,
• низкая стоимость,
• небольшие размеры

Недостатки:

• большое время переключения (4...12 мс),
• отсутствие гальванической развязки нагрузки от питающей сети,
• при отсутствии стабилизатора:
  
  • отсутствие стабилизации выходного напряжения,
  • переход в автономный (аккумуляторный) режим работы даже при небольших отклонениях параметров питающей сети, что приводит к быстрому сокращению срока службы аккумуляторных батарей. При этом стоимость батарей может составлять до 40 % от общей стоимости ИБП,
• отсутствие стабилизации частоты выходного напряжения,
• форма выходного напряжения - ступенчатая или апроксимированная синусоида

[На основе:

1. Климов В.П., Портнов А.А., Зуенко В.В. Топологии источников бесперебойного питания переменного тока (ИБП). http://www.tensy.ru/article04.html
2. http://www.tcs.ru/reviews/?id=345
3. Тараданов Е. "EAT Engineering" Типы источников бесперебойного питания. http://www.eat-ups.kz/stat1.shtml]

Тематики

• источники и системы электропитания

Синонимы

• off-line ИБП
• ИБП пассивного типа
• ИБП резервного типа
• ИБП с переключением
• ИБП с режимом работы "вне линии"

EN

• off-line UPS
• passive standby UPS
• standby UPS