СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АВТОНОМНОГО ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве систем электропитания автономного объекта.
Известна система электропитания автономного объекта, содержащая сеть, аккумуляторную батарею, трехфазный инвертор, общие шины и потребители, содержащие двигатель насоса, двигатель вентилятора и двигатель компрессора, причем в рабочем режиме общие шины подключены к сети, а указанные потребители подключены к общим шинам непосредственно, в аварийном режиме общие шины подключены к аккумуляторной батарее через трехфазный инвертор [1]. Данная система электропитания нашла широкое применение на различных автономных объектах, однако ей присущи и недостатки, среди которых основными являются сравнительно низкий КПД, относительно низкая надежность, наличие перерыва в питании потребителей при переходе от сети на аккумуляторную батарею, большие пусковые токи, поскольку все указанные двигатели являются трехфазными асинхронными.
Техническим результатом полезной модели является снижение длительности перерыва в питании потребителей при смене режимов работы системы.
Требуемый технический результат достигается тем, что в систему электропитания автономного объекта, содержащую сеть, аккумуляторную батарею, общие шины и потребители, содержащие двигатель насоса, двигатель вентилятора и двигатель компрессора, причем указанные потребители подключены к общим шинам непосредственно, введено выпрямительное устройство, вход которого подключен к сети, а выход соединен с общими шинами непосредственно, плюсовой вывод аккумуляторной батареи соединен с плюсовой шиной общих шин через разделительный диод, катод которого соединен с плюсовым выходом выпрямительного устройства, а минусовой вывод указанной батареи соединен с минусовой шиной общих шин непосредственно, при этом потребители: двигатель насоса, двигатель вентилятора и двигатель компрессора выполнены вентильными.
На чертеже изображена структурная схема системы электропитания автономного объекта.
Система содержит сеть 1, выпрямительное устройство 2, аккумуляторную батарею 3, общие шины 4, потребители 5 и разделительный диод 6, причем вход 2-1 выпрямительного устройства 2 соединен с сетью 1, выход 2-2 выпрямительного устройства 2 соединен непосредственно с общими шинами 4, плюсовой вывод 3-2 аккумуляторной батареи 3 с плюсовой шиной 4-1 общих шин 4 через разделительный диод 6, а минусовой вывод 3-1 аккумуляторной батареи 3 соединен с минусовой шиной 4-2 общих шин 4 непосредственно, при этом катод (не обозначен) разделительного диода 6 соединен с плюсовым выходом 2-2 выпрямительного устройства 2, а потребители 5: двигатель насоса 5-1, двигатель вентилятора 5-2 и двигатель компрессора 5-3 выполнены вентильными. Все элементы системы серийно выпускаются отечественной промышленностью [2, 3].
Система работает следующим образом.
При наличии напряжения сети 1, оно поступает на вход 2-1 выпрямительного устройства 2, где из переменного напряжения оно преобразуется в постоянное, которое с выхода 2-2 указанного устройства поступает на общие шины 4 и потребители 5: двигатель насоса 5-1, двигатель вентилятора 5-2 и двигатель компрессора 5-3 начинают вращаться. Поскольку напряжение выпрямительного устройства 2 равно заданному значению, то потенциал катода разделительного диода 6 выше потенциала его анода и диод 6 закрыт, поэтому аккумуляторная батарея 3 не разряжается. При пропадании напряжения сети 1 напряжение на выходе 2-2 выпрямительного устройства 2 будет отсутствовать, потенциал катода разделительного диода 6 будет ниже потенциала анода, диод 6 откроется и аккумуляторная батарея 3 будет разряжаться на общие шины 4, что приведет к безостановочной работе двигателей потребителей 5, а именно: двигателя насоса 5-1, двигателя вентилятора 5-2 и двигателя компрессора 5-3. Поскольку время включения силового диода составляет не более 10 мкс, то потребители 5 из-за своей инерционности не среагируют на такой перерыв в питании при смене источников энергии.
б
вкл
вкл
Для определения эффективности предложенной системы используем данные источников [2 и 3]. В известной системе переключение при переходе от сети на батарею осуществляется электромагнитными элементами, время включения которых более 0,001 с. Для определения эффективности системы Э по быстродействию сравним t диода и t электромагнитного аппарата:
н
в
к
общ
Кроме того предлагаемая система имеет более высокий КПД. Если считать, что КПД двигателя насоса мощностью 500 Вт равен, η=0,75; КПД двигателя вентилятора мощностью 300 Вт равен, η=0,69, а КПД двигателя компрессора мощностью 1 кВт равен, η=0,79, то общий КПД потребителей η будет равен [4]:
общ2
в то время как КПД вентильного двигателя не может быть меньше 0,85, тогда общий КПД предлагаемых потребителей η будет равен
η
тогда эффективность Э по КПД равна отношению:
т.е. почти 40%.
Таким образом объединение источников энергии через внутренние связи позволило уменьшить перерыв в питании потребителей почти на два порядка.
Источники, принятые во внимание:
[1]. Мыцык Г.С., Михеев В.В. Инженерный опыт разработки системы резервного электропитания автономного объекта. Тезисы докладов НТК ЭКАО-97. М., МЭИ, 1997, с.115…117.
[2]. Электротехнический справочник. Т.2. Под ред. В.Г. Герасимова. М, МЭИ, 2003, с.240….261.
[3]. Зиннер Л.Я., Скороспешник А.И. Вентильные двигатели постоянного и переменного тока. М., Энергоиздат, 1981.
[4]. Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро. Под ред. В.И. Родина. М., Энергоатомиздат, 1990.