Полупроводниковые преобразовательные устройства находят
также широкое применение в качестве коммутационной аппаратуры и
статических регуляторов реактивной мощности.
Широкое развитие получили автономные системы
электропитания сравнительно небольшой мощности. Их развитие
идет, в основном, в направлении создания миниатюрных источников
с высокими массогабаритными (удельными) характеристиками. В
таких устройствах предусматривается максимальное совмещение
функций в отдельных блоках системы, что сокращает количество
функциональных блоков и элементов.
Системы электропитания строятся на базе полупроводниковых
преобразовательных устройств. Они оснащаются как устройствами
сигнализации и контроля основных функций, так и системой
дистанционного контроля и сигнализации.
Наличие дистанционного контроля и сигнализации позволяет
следить за состоянием системы и осуществлять управление через
модем. Это избавляет потребителей от необходимости содержать
штат по обслуживанию системы электропитания, а обратиться к
профессионалам, которые имеют опыт предоставления таких услуг
(см. стр. 106).
Системы электропитания фирмы Benning имеют модульную
конструкцию и исполняются в настенных и напольных конструкциях.
Модульное исполнение позволяет реализовывать различные варианты
конфигурации систем электропитания используя резервирование,
чем достигается высокая степень надежности устройств. При
монтаже систем резервного электропитания в комбинированных
модулях устанавливаются и аккумуляторные батареи.
3.5.1. ВЫПРЯМИТЕЛИ
Выпрямители используются как самостоятельно
функционирующие устройства, так и в качестве составных
элементов систем электропитания.
Выпрямители, использующие принцип импульсного
преобразования, обладают хорошими массогабаритными
показателями. В силу своих достоинств импульсные выпрямители с
бестрансформаторным входом нашли наиболее широкое применение в
диапазоне малых и средних мощностей.
Предлагаемый ряд типоразмеров выпрямительных модулей PDT
800...PDD 3000 (рис. p024) позволяет монтировать установки
электропитания с естественным охлаждением и токами нагрузки от
десяти до нескольких сотен ампер. Использование принудительной
вентиляции позволяет увеличить мощность блока вдвое.
Технические характеристики выпрямителей представлены в табл.
t007.
Использование импульсных выпрямителей совместно с
герметизированными, не требующими ухода, аккумуляторными
батареями позволяет реализовывать системы бесперебойного
электропитания которые находят широкое применение для питания
аппаратуры связи и не требуют обслуживания в течение многих лет
эксплуатации. В подтверждение сказанного можно привести тот
факт, что представители фирмы Benning были приглашены для
ремонта аппаратуры, которая проработала в метрополитене без
обслуживания 30 лет.
Подключение выпрямительных устройств в стандартных
19"дюймовых шкафах осуществляется при помощи разъемов. Все
модули имеют внутреннюю защиту от повышенного напряжения на
входе, перегрева и перенапряжения на выходе. Отображение всех
важных эксплуатационных и аварийных параметров позволяет
упростить и оптимизировать работу обслуживающего персонала.
Данные выпрямители применяются также для обеспечения
питанием в системах наблюдения и сигнализации. В области малых
мощностей они находят применение для заряда стартерных батарей
дизельных двигателей и газовых турбин.
3.5.2. ТИРИСТОРНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Тиристорные выпрямители (рис. p059) охватывают средний и
верхний диапазоны мощностей. Именно при высоких выходных
напряжениях и больших токах тиристор -- наиболее удачный
полупроводник в электротехнике. Управление осуществляется
комбинированным транзисторно-тиристорным силовым элементом. Как
правило, в выпрямителях применяются мостовые коммутируемые
схемы выпрямления.
Тиристорные выпрямители применяются как для
непосредственного питания потребителей, так и, одновременно,
для подзаряда аккумуляторных батарей в устройствах
бесперебойного электропитания. Обеспечение оптимального режима
эксплуатации батарей выполняют автоматические устройства,
которые осуществляют переключение из режима заряда в режим
содержащего заряда, и позволяют избежать газовыделения
аккумуляторной батареей и защитить их от глубокого разряда (см.
гл. 2).
Для отображения основных функциональных и аварийных
параметров предусмотрены устройства контроля и сигнализации
которые обеспечивают передачу сообщений на центральный
диспетчерский пульт. Такая связь позволяет персоналу центра
обслуживания непрерывно наблюдать за работой выпрямителей и
регистрировать параметры:
сети переменного тока;
выходного напряжения;
выпрямителя;
батарей.
Электропитание осуществляется от сети переменного тока
напряжением 220 В либо 380Щ15% В и частотой 50Щ5% Гц.
Нестабильность выходного напряжения при изменении параметров
сети в указанных пределах не хуже 1% от номинального значения.
Нестабильность выходного тока 2%. Пульсации выходного
напряжения в диапазоне 0...100% нагрузки не превышают 5%. КПД
не хуже 80%. Напряжение помех соответствует VDE 0875 класса
"G".
Одна из основных областей применения тиристорных
выпрямителей большой мощности -- резервное электропитание
электрических станций.
3.5.3. ИНВЕРТОРЫ
Инверторы используются для работы в качестве узлов
резервных источников электропитания переменного напряжения 220
В и 380 В, 50 Гц и являются составной частью систем
бесперебойного электропитания. Они применяются для питания
потребителей переменного тока от первичного источника в виде
аккумуляторной батареи или источников электроэнергии,
вырабатывающих постоянный ток, в системах передачи
электроэнергии постоянного тока. Кроме того, инверторы являются
составной частью преобразователей частоты со звеном постоянного
тока.
Различают инверторы применяемые для резервного питания
аппаратуры малой и средней мощности, работающие от номинального
постоянного напряжения 24 В, 48 В и 60 В, мощностью до 2,5 кВА
(табл. t010) и инверторы большой мощности, применяемые в
промышленности, на электрических станциях, работающие от
постоянного напряжения 110 В и 220 В, мощностью до 160 кВА.
В инверторах используются новейшие электронные компоненты
наряду с высокочастотным преобразованием, что, в конечном
счете, позволяет получить компактную конструкцию, малую массу и
высокий коэффициент полезного действия. Наличие специальных
схемных решений делает возможной параллельную работу
инверторов. При этом могут быть реализованы установки (рис.
p025) с уровнем резервирования N+1. Помимо этого, параллельное
включение позволяет увеличить суммарную мощность. Таким
образом, возможно дооснащение оборудования при необходимости
увеличения мощности.
Для повышения надежности работы системы в целом совместно
с инвертором применяется электронное переключающее устройство
(EUE). EUE позволяет в случае неисправности инвертора
подключить нагрузку непосредственно к сети (приоритет
инвертора) или переключить питание нагрузки от сети на инвертор
(приоритет сети) в случае отключения напряжения.
Инвертор фирмы Benning обеспечивает выходное напряжение
230Щ5% В, частотой 50Щ0,1% Гц при изменении напряжения на входе
от -15 до +20%. Коэффициент нелинейных искажений на выходе --
менее 3% при линейной нагрузке. Уровень радиопомех
соответствует европейским нормам EN55022. Кроме того, приборы
этого типоразмерного ряда отличаются нормируемой динамикой. При
изменении нагрузки от 10% до 100% и обратно в течение примерно
1 мс происходит установление скачков напряжения.
3.5.4. СТАБИЛИЗАТОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Для питания нагрузок, чувствительных к изменениям входного
напряжения, применяют стабилизаторы. Как правило, необходимость
применения стабилизаторов возникает в системах электропитания с
батареями. Напряжение аккумуляторной батареи при разряде
изменяется в значительных пределах. Колебания напряжения для
многих потребителей являются недопустимыми.
Преобразователи, позволяющие осуществлять
широтно-импульсное регулирование на нагрузке, называют
широтно-импульсными преобразователями.
Применение широтно-импульсных преобразователей для
регулирования и стабилизации напряжения различных потребителей
объясняется следующими преимуществами:
высокий КПД;
высокая надежность;
малая чувствительность к изменениям температуры;
малые габариты и масса;
постоянная готовность к работе.
Стабилизаторы напряжения построенные по принципу
импульсного преобразования обладают высокими техническими
характеристиками и обеспечивают стабильность выходного
напряжения Щ1% при отклонении входного напряжения в диапазоне
от -20% до +30%. Номинальное выходное напряжение
стабилизаторов, применяемых в связи, 24 В, 48 В и 60 В при токе
до 50 А.
Схемное решение позволяет включать параллельно
неограниченное количество стабилизаторов работающих на общую
нагрузку. Пульсации выходного напряжения составляют менее 2%,
КПД не хуже 88% (см. табл. t008). Уровень электромагнитных
излучений соответствует европейским нормам EN 55022 класс А.
Применение стабилизаторов напряжения позволяет достичь
следующих преимуществ. Напряжение на нагрузке не зависит от
напряжения батареи. Полное использование батареи в течение
периода от полностью заряженного до разряженного состояния.
Благодаря режиму ограничения тока обеспечивается защита от
короткого замыкания.
Модульный принцип построения позволяет размещать
стабилизаторы в шкафах унифицированного исполнения совместно с
другой преобразовательной аппаратурой.
Все устройства контроля и управления фирмы Benning
проектируются как самозащищенные, обеспечивая тем самым
бесперебойность питания нагрузки. Контроль важных
эксплуатационных и аварийных параметров, таких как: перегрузка,
неисправность, синхронизация сети, параллельный режим --
осуществляется индикацией на передней панели. Существует
возможность дистанционной передачи сообщений на центральный
диспетчерский пункт.
3.5.5. УПРАВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВАМИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Трудно переоценить значение надежности устройств
гарантированного электропитания от которых зависит во многом
работоспособность средств связи, компьютерных сетей, средств
аварийного электроснабжения. Они используются в операционных,
на атомных станциях и т.д. Для обеспечения высокой надежности
применяются устройства электропитания использующие
резервирование устройств автоматики и защиты. В этих случаях
немаловажную роль играет обслуживающий персонал, необходимый
для сервисной поддержки устройства электропитания (поддержания
устройства электропитания в работоспособном состоянии).
Сервисное обслуживание может осуществляться и дистанционно.
Для дистанционного наблюдения за работоспособностью
средств электропитания, применяемых в телекоммуникационной
технике, служат системы управления и наблюдения размещаемые на
централизованных диспетчерских пунктах. Система управления и
наблюдения через телефонную сеть позволяет контролировать
состояние устройств электропитания и управлять ими в
