Система наружного освещения высокой экономичности

July 28, 2013 by admin Комментировать »

Как мы уже говорили ранее, рост стоимости электрической энергии вынуждает принимать меры к ее экономии. Отечественная фирма «Электровыпрямитель» обратила внимание на значительное по масштабам расточительности потребление электроэнергии установками наружного освещения и разработала статический преобразователь, на основе которого можно спроектировать систему наружного освещения высокой экономичности.

В настоящее время экономия электроэнергии систем наружного освещения осуществляется весьма примитивным способом: ответственные службы просто отключают подачу электроэнергии в светлое время суток, то есть на 4—5 часов. Довод, приводимый специалистами ОАО «Электровыпрямитель» в пользу применения своей энергосберегающей продукции, достаточно весомый: пасмурная погода способствует повышению аварийности на дорогах и, кроме того, отключение освещения в пасмурное время суток противоречит требованиям СНиП 25-03—95. Поскольку сегодня в системах наружного освещения используются ртутные и натриевые лампы типов ДРЛ и ДНаТ, имеющие достаточно сложный пусковой режим, связанный с необходимостью преодоления пусковых сверхтоков, прогрева до выхода на номинальный режим, в состав описываемых преобразователей потребовалось включить программируемый микроконтроллер, который формирует не только пусковые и продолжительные стабилизационные режимы, но и диагностирует исправное состояние преобразователей.

Специально для обеспечения энергосберегающих режимов наружного освещения ОАО «Электровыпрямитель» выпускает линейку преобразователей ПН-ТТЕ с номинальной мощностью из ряда 16,5 кВА, 33 кВА, 41,6 кВА, 52,8 кВА. Питание осуществляется от трехфазной сети 380 В 50 Гц с нейтральным проводником. Выходное фазное напряжение в пусковом режиме составляет 200 В, в номинальном продолжительном режиме — 220 В, в режиме энергосбережения — 175 В (для натриевых ламп типа ДНаТ) и 195 В (для ртутных ламп типа ДРЛ). Переход в режим энергосбережения может осуществляться как по внешней команде, так и по внутреннему таймеру, отсчитывающему время с момента включения преобразователя.

Интересной особенностью преобразователя является независимое управление выходными фазными напряжениями, что, в конечном итоге, позволяет частично обеспечить работоспособность преобразователя (а значит, и системы освещения) в условиях отказа двух фаз. Даже если преобразователь полностью выйдет из строя, система освещения не будет обесточена, поскольку в составе прибора имеется так называемый байпас, который подключит осветительную сеть непосредственно к питающей сети. Естественно, система диагностики преобразователя позволяет дистанционно передавать все сигналы технического состояния на пульт диспетчера.

На рис. 1.2.29 показан внешний вид преобразователя серии ПН-ТТЕ. Интересной особенностью схемотехнического построения прибора является наличие в нем счетчика электрической энергии, по показаниям которого можно непосредственно оценить экономический эффект.

Цикл работы прибора показан на рис. 1.2.30. В момент Т0 осуществляется включение преобразователя. Далее, в промежутке от Т0 до 7i, длящемся примерно

1..                     .2 c., происходит зажигание ламп. После этого преобразователь отрабатывает цикл от 7i до Г2, связанный со снижением выходного напряжения и ограничением тока накала ламп. Этот цикл необходим для стабилизации горения ламп и длится примерно 2 минуты. После разогрева на протяжении промежутка времени от Т2 до Т3 преобразователь выводит режим питания ламп на номинальный уровень 220 В, а на промежутке времени Г3—Г4 происходит термическая стабилизация ламп. Далее, на длительном промежутке Т4—Т5 система освещения функционирует с номинальным потреблением электроэнергии.

С момента Т5, когда преобразователь получает команду на переход в экономичный режим, происходит снижение напряжения, которое

осуществляется до момента Т6. Начиная с этого момента напряжение на выходе преобразователя устанавливается (в зависимости от типа лампы) равным 195 или 175 В.

Поговорим и о другой преобразовательной продукции названной отечественной фирмы. Серия преобразователей ПЧ-ТТП, выпускаемых ОАО «Электровыпрямитель», предназначена для управления частотой вращения синхронными низковольтными электродвигателями. Данная серия преобразователей построена на основе тиристоров. Одиночный преобразователь может быть использован для поочередного или группового пуска нескольких электродвигателей, при этом пуск осуществляется плавно, с токами, значение которых существенно меньше номинальных значений. Плавный пуск значительно снижает нагрев поверхности ротора и динамические нагрузки на поверхность статора, что в «разы» увеличивает ресурс электродвигателя.

Применение преобразователей ПЧ-ТТП позволяет снять ограничения на количество частотных пусков в единицу времени. Производитель гарантирует возможность 15 безаварийных пусков в течение часа и более 2000 пусков в течение года без проведения на двигателе регламентных работ. Реально, конечно, это число во много раз больше. Кроме этого, рекуперативный узел, имеющийся в составе преобразователя, возвращает энергию в питающую сеть при торможении. В составе преобразователей ПЧ-ТТП реализован режим точной стационарной синхронизации с питающей сетью, что гарантирует надежный разгон двигателя без токовых бросков и механических ударов. Рекуперативное торможение двигателя может быть произведено с любой частоты вращения до полной остановки. Темп рекуперативного торможения задается оператором.

Немаловажным фактором при проектировании системы подачи питания на преобразователи является значительно сниженные требования к высоковольтному фидеру, поскольку при пуске электродвигателей не наблюдается «просадки» напряжения в сети. Пусковой ток в фидерах при применении статических преобразователей ПЧ-ТТП снижается в 5—10 раз по сравнению с прямым пуском электродвигателей (в традиционном включении). Также разгруженный двигатель, управляемый агрегатом ПЧ-ТТП, потребляет всего 20…30 % номинальной мощности, что также обосновывает целесообразность его применения с экономической точки зрения.

В комплект поставки преобразователей ПЧ-ТТП входят: токоограничивающий реактор, силовой блок управления (шкаф ввода питания и тиристорный шкаф), сглаживающий реактор и шкаф управления. Принцип действия преобразователя — классический, ранее нами описанный: трехфазное питающее напряжение подается на токоограничительный реактор трехфазного типа, изготовленный в виде отдельно устанавливаемого устройства, который, как мы уже знаем, выполняетдве функции — ограничение тока преобразователя в аварийных режимах и уменьшение влияния преобразователя на питающую сеть. Изготовитель счел целесообразным ввести в состав комплекта поставки отдельный шкаф подачи питания, в котором разместил приборы измерения входных и выходных параметров преобразователя, защиты его от коммутационных перенапряжений между фазами и относительно «земли». В этом шкафу находятся трансформаторы тока, напряжения и защитные RC-цепи.

Сглаживающий реактор, включаемый между управляемым выпрямителем и инвертором, расположен в звене постоянного тока. Его функция — дополнительное сглаживание пульсаций тока, формируемых выпрямителем. Конструкция сглаживающего реактора предельно проста: он содержит две симметричные обмотки L1 и L2.

Тиристорный шкаф включает в себя управляемый сетевой выпрямитель и выходной инвертор тока. Диапазон регулировки выходной частоты преобразователя, обеспечиваемый схемой управления инвертором тока, составляет 3…50 Гц. Обеспечивается также плавный разгон двигателя до синхронной с питающей сетью частоты вращения в условиях заданной оператором темпа или в условиях максимального темпа, определяемого номинальным потребляемым током преобразователя.

Наиболее проста конструкция шкафа управления: в нем размещаются средства управления преобразователем, измерительные приборы и устройства сигнализации. Внешний вид серии преобразователей ПЧ-ТТП показан на рис. 1.2.31.

Преобразователь обеспечивает следующие основные виды защит: от снижения напряжения питания собственных нужд ниже 0,8 от номинального значения; от повышения напряжения на выходе преобразователя выше 1,1 от номинального значения; при появлении перенапряжений относительно «земли» на входе преобразователя выше допустимого уровня (по тех. документации — более 1,2 от номинального значения); при появлении перенапряжений на выходе преобразователя относительно «земли» выше амплитуды линейного напряжения (по тех. документации — более 1,2 от номинального значения); от повышения тока более 2-кратного значения номинального тока нагрузки; интегральную токовую защиту в соответствии с законом Pt, дифференциальную токовую защиту; защиту от поражения электрическим током при открывании дверей шкафов; защиту от короткого замыкания при пробое более одного тиристора в силовом блоке; при фиксации сигнала отключения, поступившего от схемы защиты электродвигателя.

Система сигнализации преобразователя достаточно развита и включает в себя аварийную и предупредительную части, а также обобщенный сигнал о неисправности. Все вышеперечисленные аварийные состояния отображаются в удобном для диагностирования виде. Кроме этого, преобразователи сигнализируют о пробое хотя бы одного тиристора силового блока, о наличии напряжения питающей сети, о включенном и отключенном состоянии.

Технические данные серии преобразователей ПЧ-ТТП: диапазон напряжений питания — 6300…15 750 В; номинальный диапазон мощностей — 1040…21 800 кВА; диапазон номинальных выходных токов — 100…800 А; диапазон номинальных выходных напряжений — .15 750 В; коэффициент полезного действия (КПД) — не ниже 0,97; коэффициент мощности в номинальном режиме — не ниже 0,85; диапазон рабочих температур — 1…35 °С.

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты