Dispositius de protecció de baixa tensió
Considereu diferents sistemes per protegir la producció industrial de caigudes de tensió (volant, font d'alimentació estàtica ininterrompuda (UPS), compensador de distorsió de tensió dinàmica, compensador estàtic (STATCOM), LED connectat en paral·lel, convertidor boost, filtre actiu i amplificador en sèrie sense transformadors).
La reducció de tensió és un dels fenòmens més costosos de la indústria. La manera més senzilla de protegir els processos sensibles de qualsevol dany és la instal·lació dels SAI... No obstant això, a causa dels elevats costos de la seva compra i manteniment, els SAI s'instal·len només en objectes estructurals de grans dimensions, en llocs on els danys causats per problemes de subministrament d'alimentació poden provocar causar danys importants, per exemple en hospitals, en la producció d'ordinadors, en institucions financeres.
Quan es decideix instal·lar un equip de protecció, s'ha de realitzar un estudi de viabilitat per mostrar la viabilitat d'instal·lar un SAI per a un procés de producció concret.
Ara s'ha resolt el problema de protegir els motors elèctrics de diferents velocitats en la producció industrial de les caigudes de tensió. A causa de la gran varietat de marques d'aquests sistemes, no és molt fàcil trobar la solució tècnica i econòmica òptima a aquest problema.
Tipus d'equips correctius
Un volant d'inèrcia de motor-generador (D-G) pot protegir les pertorbacions crítiques de producció de tots els caigudes de tensió del sistema d'alimentació C. Quan es produeix una caiguda de tensió, la caiguda de tensió a través de la càrrega és alentida pel volant. Els diferents esquemes per connectar el volant al motor-generador són similars als que es mostren a 1.
Arròs. 1. Esquema d'utilització d'un volant per compensar les caigudes de tensió
Els components principals d'un SAI estàtic independent es mostren a la fig. 2, les bateries de les quals (condensadors) emmagatzemen energia només per protegir-se de les caigudes de tensió durant un curt període de temps. Si es produeix una caiguda de tensió, la càrrega s'alimenta des de la bateria mitjançant un convertidor de CC a CA.
Arròs. 2. Esquema d'utilització d'un SAI per compensar les caigudes de tensió
Compensador de la distorsió de tensió dinàmica durant la caiguda de tensió roman connectat a la xarxa elèctrica 1 a través del transformador 2 i determina la part que falta de la tensió (Fig. 3). Afegeix aquesta part que falta de la tensió a través dels bobinatges primari 4 i secundari 3 de l'autotransformador connectats en sèrie amb la càrrega 7. Depenent de la finalitat, l'energia per subministrar la càrrega 7 a través del convertidor de tensió 5 durant la caiguda de tensió pot ser pres de la xarxa o d'una font d'alimentació addicional (principalment de condensadors c).
Considereu dues modificacions de diferents fabricants. El primer (d'ara endavant, DKIN-1) no conté fonts d'alimentació i està connectat permanentment. Aquesta opció és rendible per augmentar la tensió fins a un 50%. Hi ha una modificació del dispositiu DKIN amb la possibilitat d'augmentar la tensió en un 30%. Es creu que a partir d'aquesta modificació del dispositiu DKIN (30%), és recomanable utilitzar-los en producció.
Arròs. 3. Esquema per utilitzar DKIN per compensar les caigudes de tensió
La segona modificació (DKIN-2) conté una font d'alimentació dissenyada per a una càrrega pesada.El dispositiu de dos megawatts pot augmentar la tensió de càrrega d'una càrrega de 4 MW en un 50% o una càrrega de 8 MW en un 23%. A diferència de la majoria dels altres dispositius, la font d'alimentació és capaç de suportar caigudes prolongades.
Compensador estàtic (STATCOM) Un dispositiu de compensació de caiguda de tensió està connectat en paral·lel amb la càrrega (Fig. 4). Un dispositiu STATCOM pot reduir les caigudes de tensió canviant la càrrega reactiva a la unió.
La capacitat de reduir les caigudes es pot millorar afegint una font d'alimentació addicional, com una font d'energia magnètica superconductora. Encara que els compensadors STATCOM (Fig. 4) són capaços d'absorbir i retornar la potència reactiva de manera estadística, el seu ús normalment es limita a la compensació estàtica per raons econòmiques.
En el mode de baixada, el sistema STATCOM canvia al mode de font de CC. La tensió als terminals del condensador es pot mantenir constant.
Arròs. 4. Junta de dilatació estàtica
Un motor síncron connectat en paral·lel (SM) és una mica similar a un STATCOM, però no conté cap electrònica de potència (Fig. 5). La capacitat del motor síncron de proporcionar una gran càrrega reactiva permet que aquest sistema compensi les caigudes de tensió de fins a un 60% de profunditat en 6 s. Al mateix temps, un petit volant protegeix la càrrega d'una fallada total d'energia durant 100 ms.
Arròs. 5. LED i volant connectats en paral·lel: 1 — sistema d'alimentació; 2 — transformador; 3 — Canviar
Convertidor augmentador Aquest és un convertidor DC/DC que augmenta la tensió del bus DC (per exemple, un motor de freqüència variable) al nivell nominal (Fig. 6).
La caiguda de tensió més gran que es pot compensar depèn del corrent nominal del convertidor de reforç. El convertidor de reforç comença a funcionar tan bon punt es detecta una caiguda de tensió als busos de corrent continu del dispositiu. Juntament amb la capacitat de compensar caigudes de tensió simètriques de fins a un 50%, el convertidor boost té la capacitat de compensar caigudes asimètriques profundes, com ara una fallada completa d'una de les fases. El convertidor boost es pot complementar amb bateries per protegir-se de la fallada total de l'energia.
Un filtre actiu (fig. 7) és un convertidor que funciona com un rectificador, utilitzant tiristors IGBT en comptes de díodes.
Un filtre actiu pot mantenir la tensió contínuament a través de la caiguda de tensió. La classificació actual del filtre actiu determina el valor màxim de correcció de la caiguda de tensió.
Arròs. 7. Filtre actiu
En cas de caiguda de tensió, s'obre un circuit de compensació de tensió sense transformador (Fig. 8) i la càrrega s'alimenta a través de l'inversor.La font d'alimentació del bus de CC de l'inversor està suportada per dos condensadors carregats en sèrie.
Arròs. 8. Compensació de caiguda de tensió en sèrie sense transformadors
Per a una tensió residual del 50%, es pot proporcionar el nivell de tensió nominal. En aquest dispositiu, els subministraments addicionals (condensadors) poden mitigar la interrupció completa durant un període de temps limitat. El dispositiu ofereix la capacitat de restaurar la tensió fins i tot amb caigudes de tensió asimètriques.