Dispositifs de protection basse tension

Envisagez différents systèmes pour protéger la production industrielle des chutes de tension (volant d'inertie, alimentation statique sans interruption (UPS), compensateur dynamique de distorsion de tension, compensateur statique (STATCOM), LED connectée en parallèle, convertisseur élévateur, filtre actif et amplificateur série sans transformateurs) .

La réduction de tension est l'un des phénomènes les plus coûteux de l'industrie. Le moyen le plus simple de protéger les processus sensibles de tout dommage est à Installation d'onduleur... Cependant, en raison des coûts élevés de leur achat et de leur maintenance, les onduleurs ne sont installés que dans de grands objets structurels, dans des endroits où les dommages causés par des problèmes d'alimentation peuvent à causer des dommages importants, par exemple dans les hôpitaux, dans la production d'ordinateurs, dans les institutions financières.

Lors de la décision d'installer un équipement de protection, une étude de faisabilité doit être réalisée pour montrer la faisabilité de l'installation d'un onduleur pour un processus de production spécifique.

Le problème de la protection des moteurs électriques à différentes vitesses dans la production industrielle contre les chutes de tension est maintenant résolu. En raison de la grande variété de marques de tels systèmes, il n'est pas très facile de trouver la solution technique et économique optimale à ce problème.

Types d'équipements correctifs

Un volant d'inertie de moteur-générateur (D-G) peut protéger les perturbations de production critiques de tous les creux de tension dans le système d'alimentation C. Lorsqu'un creux de tension se produit, la chute de tension aux bornes de la charge est ralentie par le volant d'inertie. Les différents schémas de connexion du volant d'inertie au moteur-générateur sont similaires à ceux illustrés en 1.

Riz. 1. Schéma d'utilisation d'un volant d'inertie pour compenser les chutes de tension

Les principaux composants d'une ASI statique indépendante sont illustrés à la fig. 2, dont les batteries (condensateurs) stockent l'énergie uniquement pour se protéger contre les chutes de tension pendant une courte période. En cas de chute de tension, la charge est alimentée par la batterie via un convertisseur CC-CA.

Riz. 2. Schéma d'utilisation d'un onduleur pour compenser les chutes de tension

Compensateur de distorsion de tension dynamique pendant la chute de tension, il reste connecté au réseau électrique 1 via le transformateur 2 et détermine la partie manquante de la tension (Fig. 3). Il ajoute cette partie manquante de la tension à travers les enroulements primaire 4 et secondaire 3 de l'autotransformateur connectés en série avec la charge 7. Selon le but, l'énergie pour alimenter la charge 7 à travers le convertisseur de tension 5 pendant la chute de tension peut être prélevé sur le réseau ou sur une source d'alimentation supplémentaire (essentiellement sur les condensateurs c).

Considérez deux modifications de différents fabricants. Le premier (ci-après dénommé DKIN-1) ne contient pas de sources d'alimentation et est connecté en permanence. Cette option est rentable pour augmenter la tension jusqu'à 50 %. Il existe une modification de l'appareil DKIN avec la possibilité d'augmenter la tension de 30%. On pense qu'à partir de cette modification du dispositif DKIN (30%), il est conseillé de les utiliser en production.

Riz. 3. Schéma d'utilisation de DKIN pour compenser les chutes de tension

La deuxième modification (DKIN-2) contient une source d'alimentation conçue pour une charge lourde.L'appareil de deux mégawatts peut augmenter la tension de charge d'une charge de 4 MW de 50 % ou d'une charge de 8 MW de 23 %. Contrairement à la plupart des autres appareils, la source d'alimentation est capable de résister à des chutes prolongées.

Compensateur statique (STATCOM) Un dispositif de compensation de chute de tension est connecté en parallèle avec la charge (Fig. 4). Un appareil STATCOM peut réduire les chutes de tension en modifiant la charge réactive à la jonction.

La capacité à réduire les creux peut être améliorée en ajoutant une source d'alimentation supplémentaire, telle qu'une source d'alimentation magnétique supraconductrice. Bien que les compensateurs STATCOM (Fig. 4) soient capables d'absorber et de restituer statistiquement la puissance réactive V, leur utilisation est généralement limitée à la compensation statique pour des raisons économiques.

En mode abaisseur, le système STATCOM passe en mode source CC. La tension aux bornes du condensateur peut être maintenue constante.

Riz. 4. Joint de dilatation statique

Un moteur synchrone connecté en parallèle (SM) est quelque peu similaire à un STATCOM, mais ne contient pas d'électronique de puissance (Fig. 5). La capacité du moteur synchrone à fournir une charge réactive importante permet à un tel système de compenser des chutes de tension jusqu'à 60% de profondeur en 6 s. Dans le même temps, un petit volant d'inertie protège la charge d'une panne de courant complète pendant 100 ms.

Riz. 5. LED et volant d'inertie connectés en parallèle : 1 - système d'alimentation ; 2 — transformateur ; 3 — interrupteur

Convertisseur élévateur Il s'agit d'un convertisseur DC/DC qui augmente la tension du bus DC (par exemple, un moteur à fréquence variable) jusqu'au niveau nominal (Fig. 6).

La plus grande chute de tension pouvant être compensée dépend du courant nominal du convertisseur élévateur. Le convertisseur élévateur commence à fonctionner dès qu'une chute de tension est détectée sur les bus CC de l'appareil. Outre la capacité de compenser les chutes de tension symétriques jusqu'à 50 %, le convertisseur élévateur a la capacité de compenser les chutes asymétriques profondes, telles qu'une défaillance complète de l'une des phases. Le convertisseur élévateur peut être complété par des batteries pour se protéger contre une panne de courant totale.

Un filtre actif (fig. 7) est un convertisseur qui fonctionne comme un redresseur, utilisant des thyristors IGBT au lieu de diodes.

Un filtre actif peut maintenir la tension en continu pendant la chute de tension. Le courant nominal du filtre actif détermine la valeur maximale de correction de chute de tension.

Riz. 7. Filtre actif

En cas de chute de tension, un circuit de compensation de tension sans transformateur (Fig. 8) s'ouvre et la charge est alimentée via l'onduleur.L'alimentation du bus DC de l'onduleur est supportée par deux condensateurs chargés en série.

Riz. 8. Compensation de chute de tension en série sans transformateurs

Pour une tension résiduelle de 50 %, le niveau de tension nominal peut être fourni. Dans ce dispositif, des alimentations supplémentaires (condensateurs) peuvent pallier l'interruption complète pendant une durée limitée. L'appareil offre la possibilité de rétablir la tension même avec des chutes de tension asymétriques.