Чувствительность потребителей.
Для повышения качества электроснабжения необходимо стремиться не только к уменьшению перерывов питания. Необходимо также найти равновесие между мерами, которые надо принять в сети и установках потребителей. Именно таким образом достигается экономический оптимум.
Недопустимо, чтобы потребитель брал на себя расходы на монтаж устройств, полезных только ему. Если он более чувствителен к перерывам питания, чем его соседи, то именно он должен принять соответствующие меры. Эти меры существенно зависят от чувствительности, потребителей, которые в этом отношении можно классифицировать так:
не чувствительные к перерывам питания длительностью в несколько минут (например, термические установки, нагрев и т. д.);
не чувствительные к кратким перерывам питания длительностью в 1 с или несколько секунд (например, двигатели, особенно имеющие большую инерцию);
чувствительные к кратким перерывам питания длительностью в доли секунды (например, ткацкое производство, изготовление искусственных волокон, больницы и т. д.);
чувствительные к провалам напряжения (некоторые люминесцентные лампы, вращающиеся машины специальных типов).
Возможен переход потребителя из одной категории в другую.
Нормальное и аварийное питание. Часто единственным способом обеспечения требуемой надежности электроснабжения является аварийный источник; им может быть:
второй питающий трансформатор, работающий параллельно с нормальным трансформатором;
вторая питающая линия, присоединенная независимо от первой; в частных случаях можно присоединить эту линию непосредственно к станции.
Как в одном, так и в другом случае можно соединить на параллельную работу оба источника; обеспечить переход от одного источника
к другому за короткое время (так называемое устройство переключения «нормальная работа - аварийная работа»),
Рис. 5.7. Схема, отражающая возможные случаи питания потребителей, чувствительных к кратковременным и очень кратковременным перерывам в питании:
В самых тяжелых случаях аварийное питание должно быть независимым от сети, т. е. должно осуществляться или генератором с мгновенным запуском (или даже постоянным вращающимся), или аккумуляторной батареей с постоянной дополнительной зарядкой.
Эти устройства, очевидно, дороги и требуют постоянного технического обслуживания. Они могут служить резервным источником потребителей, у которых даже очень короткая авария может вызвать тяжелые последствия. Например, больницы обязательно должны иметь дополнительный «генераторный агрегат».
1 —линии; 2 —трансформаторы; 3 — выключатели; 4 — система шин; 5 — потребители, малочувствительные к перерывам питания; 6 — потребители, чувствительные к перерывам питания продолжительностью в несколько секунд; 7 — потребители, допускающие кратковременные перерывы в питании; 8 — неотключаемые потребители, допускающие понижение частоты; 9 — пользователи, не допускающие понижения напряжения и частоты; 10 — потребители, питающиеся на постоянном токе; 11 — система «двигатель — генератор» с маховиком; 12 — система «двигатель — генератор» переменного тока; 13 — зарядное устройство; 14 —преобразователь (переменного тока); 15— батарея; 16— переключатель нормальной аварийной работы
Рис. 5.7 показывает возможные схемы питания потребителей, чувствительных к перерывам питания.
Выдержка времени контакторов.
Часто промышленные установки управляются с помощью контакторов, снабженных катушкой минимального напряжения, вызывающей отключение контактора при перерыве или снижении напряжения. Это устройство необходимо для тех двигателей, которые не должны самозапускаться из-за опасности аварии в них или приводимых ими в движение механизмов.
В общем случае команда на отключение дается контактором в тот момент, когда напряжение снизилось приблизительно до половины его номинального напряжения. Поскольку отключение контактора осуществляется за 0,02-0,05 с, то содержащие их устройства будут чувствительны к провалам напряжения. Контакторы, управляемые катушками минимального напряжения, преобразуют, следовательно, любой самоустраняющийся или полуустойчивый отказ или любой провал напряжения в постоянное отключение.
Итак, возможны два случая, когда установка (включая и двигатель) не может выдержать перерыв в питании, после которого через короткий промежуток времени восстанавливается напряжение (фильтры для синтетического волокна, некоторые асинхронные двигатели, счетные машины и т. д.) и в этом случае необходимо, чтобы контактор не включал вновь питающую сеть;
Рис. 5.8. Схема управляющего контактора машины (штриховой линией указано возможное положение аварийного источника питания катушки электромагнита):
может выдержать короткий перерыв в питании (что является общим случаем) и тогда необходимо помешать тому, чтобы кратковременное отключение или провал напряжения вызвал останов двигателя.
а — принципиальная схема: 1 — самоблокировка; 2 - сопротивление; 3 — кнопка «Стоп»;
4 — кнопка «Пуск»; 5 — катушка электромагнита замыкания; 6 — главные контакты; 7 — управляемая машина; б — схема получения выдержки времени контактора
Напомним, что у контактора, имеющего «электрическое управление», главные контакты удерживаются в замкнутом положении с помощью электромагнита, находящегося под напряжением сети (и, следовательно, включенного параллельно этим контактам); действие этого электромагнита уравновешивается действием пружин, которые при отсутствии напряжения размыкают контакты, осуществляя резкий разрыв тока.
Останов машины, управляемой контактором, происходит с помощью кнопки «Стоп», которая разрывает цепь питания катушки электромагнита. Запуск двигателя осуществляется при нажатии на кнопку «Пуск», при этом замыкается цепь питания катушки. Питание катушки обеспечивается затем контактом самоблокировки, удерживаемым в замкнутом состоянии вспомогательной катушкой, что позволяет возвращать в разомкнутое состояние контакты кнопки «Пуск». Общая схема питания приведена на рис. 5.8,а.
Для того чтобы избежать останова двигателей, управляемых контакторами, в случае короткого перерыва или провала напряжения, можно:
продолжать питать цепь электромагнита от вспомогательного источника, включенного параллельно сети. Если речь идет о питании на постоянном токе (выключатель постоянного тока, питаемый выпрямителем), то этим вспомогательным источником будет аккумуляторная батарея, работающая в режиме постоянного подзаряда. Если речь идет о питании на переменном токе, то этим источником может быть генератор. Дополнительный источник может быть общим для нескольких контакторов;
поддерживать в течение достаточного времени напряжение на зажимах электромагнита при параллельно включенном конденсаторе (рис. 5.8,6);
поддерживать в замкнутом состоянии контакты самоблокировки таким образом, чтобы электромагнит вновь получил питание, как только снова появится напряжение; в этом случае основные контакты замыкаются, затем размыкаются; следовательно, контакты самоблокировки должны находиться в замкнутом состоянии в течение достаточного времени.
Применение того или другого способа зависит от условий, специфичных для установки, и позволяет всегда увеличить непрерывность электроснабжения промышленных установок.
