Патент на изобретение №2349013

(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы электроснабжения ответственных потребителей постоянного и переменного тока, предъявляющих повышенные требования к стабильности напряжения. Система содержит сеть, аккумуляторную батарею, выпрямительное устройство, первый и второй разделительные диоды, стабилизатор постоянного напряжения, шины постоянного тока, электромашинный агрегат, содержащий вентильные двигатель и генератор и синхронный генератор и шины переменного тока, причем выпрямительное устройство, снабженное двумя выходами, подключено к сети, при этом напряжение первого выхода подается на стабилизатор постоянного напряжения и с него на шины постоянного тока, а напряжение дополнительного выхода используется для заряда аккумуляторной батареи при наличии напряжения сети; вентильный генератор также снабжен первой и второй парой выходных выводов, причем первая из них соединена с шинами постоянного тока, а вторая используется для подзаряда аккумуляторной батареи при отсутствии напряжения сети, причем стабильность напряжения на шинах переменного тока достигается за счет стабильности частоты вращения общего вала, объединяющего электрические машины, которая обеспечивается стабильностью напряжения питания вентильного двигателя. Технический результат – повышение стабильности. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы электроснабжения предприятия связи, аппаратура которого предъявляет повышенные требования к бесперебойности питания напряжением постоянного и переменного тока.

Известна система электроснабжения крупного предприятия связи, содержащая первый и второй вводы промышленной сети, дизель-генераторный агрегат, автомат включения резерва, осуществляющие переход от неисправного ввода на исправный и автомат включения резерва, предназначенный для перевода электроснабжения потребителей от промышленной сети на дизель-генераторный агрегат, и выходные шины для подключения потребителей переменного тока [1]. Данная система нашла широкое применение на различных узлах связи, однако она предназначена только для питания потребителей переменного тока, а перевод от промышленной сети к указанному агрегату сопровождается перерывом в электроснабжении, составляющим единицы и десятки секунд.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является система электроснабжения предприятия связи, содержащая собственную электростанцию, аккумуляторную батарею, выпрямительное устройство, первый и второй электромашинные агрегаты, каждый из которых содержит первую, вторую и третью электрические машины, объединенные общим валом, с приборами пуска, управления, защиты и контроля, причем указанные агрегаты и выпрямительное устройство подсоединены к сети, приборы пуска, управления, защиты и контроля подключены к цепям соответствующих электрических машин, а аккумуляторная батарея и выпрямительное устройство включены параллельно и соединены с шинами постоянного тока, причем в качестве первой электрической машины использован двигатель постоянного тока, подключаемый к соответствующим шинам при отсутствии напряжения на выходе выпрямителя, в качестве второй электрической машины использован трехфазный асинхронный двигатель, подсоединенный к сети, а в качестве третьей электрической машины использован синхронный генератор, к которому подключены выходные шины переменного тока [2]. Данная система обеспечивает электроэнергией постоянного и переменного тока аппаратуру предприятия связи в режиме дежурства при наличии напряжения сети и электроэнергией постоянного тока в режиме автономии и при переходе от сети к электроснабжению от собственной электростанции, однако качество напряжения на шинах постоянного тока во всех режимах работы системы остается сравнительно низким, так как его стабилизация не предусмотрена, а в режиме автономии время работы системы ограничено емкостью аккумуляторной батареи.

Кроме того, от стабильности напряжения питания первой электрической машины зависит стабильность частоты вращения общего вала, которая определяется стабильностью напряжения синхронного генератора электромашинного агрегата.

Целью предложенного решения является повышение стабильности напряжения на шинах постоянного и переменного тока.

Требуемый технический результат достигается тем, что в систему электроснабжения предприятия связи, содержащую сеть, аккумуляторную батарею и выпрямительное устройство с плюсовыми и минусовыми выводами, первый разделительный диод, шины постоянного тока, электромашинный агрегат, содержащий первую, вторую и третью электрические машины, объединенные общим валом, и шины переменного тока, причем вход выпрямительного устройства подсоединен к сети, анод первого разделительного диода подключен к плюсовому выводу аккумуляторной батареи, а его катод соединен с плюсовым выводом выпрямительного устройства, минусовые выводы аккумуляторной батареи и выпрямительного устройства соединены в общую точку, первая электрическая машина электромашинного агрегата подключена к шинам постоянного тока, а к третьей электрической машине указанного агрегата – синхронному генератору подключены шины переменного тока, введен стабилизатор постоянного напряжения, входные выводы которого подключены к катоду первого разделительного диода и точке соединения минусовых выводов аккумуляторной батареи и выпрямительного устройства, а выходные выводы соединены с шинами постоянного тока; выпрямительное устройство снабжено дополнительным выходом с соответствующими выводами; в качестве первой электрической машины указанного агрегата использован вентильный двигатель, а в качестве второй электрической машины – вентильный генератор, снабженный первой и второй парами выводов, кроме того, введен второй разделительный диод; вторая пара выходных выводов вентильного генератора через второй разделительный диод соединена с выводами аккумуляторной батареи, дополнительный выход выпрямительного устройства соединен с выводами аккумуляторной батареи, а первая пара выходных выводов вентильного генератора соединена с шинами постоянного тока непосредственно.

На фиг.1 представлена структурная схема системы электроснабжения. На фиг.2 показаны графики изменения напряжений на шинах постоянного и переменного тока при наличии и отсутствии напряжения сети.

Система содержит (фиг.1) сеть 1, аккумуляторную батарею 2 с плюсовым 2-1 и минусовым 2-2 выводами, выпрямительное устройство 3 с выходом 3-1 и дополнительным выходом 3-2 с соответствующими выводами (не обозначены), первый разделительный диод 4, стабилизатор постоянного напряжения 5, шины постоянного тока 6, электромашинный агрегат 7, содержащий первую электрическую машину 8, в качестве которой использован вентильный двигатель, вторую электрическую машину 9, в качестве которой применен вентильный генератор с первой 9-1 и второй 9-2 парами выходных выводов постоянного напряжения, и третью электрическую машину – синхронный генератор 10, объединенные общим валом (не обозначен), шины переменного тока 11 и цепи заряда аккумуляторной батареи (не обозначены), содержащие вторую выходную обмотку 9-2 вентильного генератора 9, второй разделительный диод 12 и дополнительный выход 3-2 выпрямительного устройства 3, причем выпрямительное устройство 3 подключено к сети 1, плюсовой вывод выхода 3-1 указанного устройства соединен с катодом разделительного диода 4, минусовой вывод указанного выхода и минусовой вывод 2-2 аккумуляторной батареи 2 соединены в общую точку 13, плюсовой вывод 2-1 аккумуляторной батареи 2 соединен с анодом разделительного диода 4, а катод указанного диода и общая точка 13 соединены с входом (не показан) стабилизатора постоянного напряжения 5, выход которого (не обозначен) соединен с шинами постоянного тока 6, к которым подключен вентильный двигатель 8 электромашинного агрегата 7. Первая пара выходных выводов 9-1 вентильного генератора 9 соединена непосредственно с шинами постоянного тока 6, а плюсовой вывод второй пары выходных выводов 9-2 вентильного генератора 9 соединен с анодом разделительного диода 12, катод которого соединен с аккумуляторной батареей 2, при этом катод разделительного диода 12 соединен и с плюсовым выводом дополнительного выхода 3-2 выпрямительного устройства 3; минусовой вывод второй пары выходных выводов 9-2 вентильного генератора 9 и минусовой вывод дополнительного выхода 3-2 выпрямительного устройства соединены в общую точку 14, подключенную к соответствующему выводу (не обозначен) цепей заряда (не обозначены) аккумуляторной батареи 2. Электрические машины 8, 9 и 10 объединены общим валом (не обозначен), при этом синхронный генератор 10 соединен с шинами переменного тока 11. Все элементы системы электроснабжения выпускаются серийно отечественной промышленностью. Напряжение на шинах постоянного тока 6 будет в любом режиме (при наличии сети или при ее отсутствии) стабильным и вентильный двигатель 8 будет вращаться с постоянной частотой, причем постоянство частоты вращения его вала зависит от свойств стабилизатора постоянного напряжения 5; параметры синхронного генератора 10, зависящие от частоты вращения общего вала (напряжение и его частота), также будут стабильными, поэтому напряжение на шинах переменного тока будет также стабильным. Ввиду того что у стабилизаторов постоянного напряжения имеется три уровня напряжения: расчетное U_p при установившемся отклонении U_y=0, максимальное, равное

и минимальное, равное

то при питании схемы от сети напряжение на шинах постоянного тока 6 будет иметь также повышенное значение, ввиду того что выходное напряжение выпрямительного устройства 3 всегда выше напряжения аккумуляторной батареи 2. Графики изменения напряжения на шинах переменного тока 11, обозначенного как , при наличии сети и при отсутствии напряжения сети и напряжения на шинах постоянного тока при тех же условиях изображены на фиг.2, где обозначены: , – расчетные значения напряжений шин. Аккумуляторная батарея 2 подзаряжается постоянно от дополнительного выхода 3-2 выпрямительного устройства и от второй пары выходных выводов 9-2 вентильного генератора 9 при наличии напряжения сети и от указанных выходных выводов генератора 9 при отсутствии напряжения сети. Система может работать в двух режимах: при наличии напряжения сети и при отсутствии напряжения сети.

Система работает следующим образом. При наличии напряжения сети 1 оно выпрямляется в выпрямительном устройстве 3 и поступает на стабилизатор постоянного напряжения 5, где стабилизируется его уровень по заданному закону, после чего поступает на шины постоянного тока 6, откуда подается на потребители постоянного тока (не показаны). Кроме того, это напряжение подается на вентильный двигатель 8 электромашинного агрегата 7, поэтому двигатель 8 приходит в движение и общий вал агрегата 7 начинает вращаться, постоянное напряжение с пары выходных выводов 9-1 вентильного генератора подается на шины постоянного тока 6, а переменное напряжение синхронного генератора 10 подается на шины переменного тока 11, откуда оно поступает к потребителям переменного тока, при этом аккумуляторная батарея 2 не разряжается, так как разделительный диод 4 закрыт, однако она подзаряжается от дополнительного выхода 3-2 выпрямительного устройства 3, так как напряжение данного выхода выше напряжения на второй паре выходных выводов 9-2 вентильного генератора 9 и разделительный диод 12 также закрыт. При отсутствии напряжения сети 1 выпрямительное устройство 3 не работает и на его выходах 3-1 и 3-2 напряжение отсутствует, что обусловливает открытие разделительных диодов 4 и 12. При открытии диода 4 начинает разряжаться аккумуляторная батарея 2, а при открытии разделительного диода 12 указанная батарея подзаряжается от второй пары выходных выводов 9-2 вентильного генератора 9. Работа остальных элементов схемы системы осуществляется по ранее описанному алгоритму.

Таким образом, в данной системе стабильность напряжения шин постоянного тока достигается за счет использования стабилизатора постоянного напряжения, а стабильность напряжения шин переменного тока – за счет стабильности вращения общего вала электромашинного агрегата при одновременном увеличении времени разряда аккумуляторной батареи за счет цепей подзаряда в обоих режимах работы, чем и достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. Электропитание устройств связи. Под ред. О.А.Доморацкого. М.: Радио и связь, 1981, стр.238, рис.8.5.

2. Шейкина Т.С., Ханин Ц.И., Шалашова Л.М. Эксплуатация электропитающих установок систем передачи. М.: Радио и связь, 1982, стр.82, рис.2.1.

Формула изобретения

Система электроснабжения предприятия связи, содержащая сеть, аккумуляторную батарею и выпрямительное устройство с плюсовыми и минусовыми выводами, первый разделительный диод, шины постоянного тока, электромашинный агрегат, содержащий первую, вторую и третью электрические машины, объединенные общим валом, и шины переменного тока, причем вход выпрямительного устройства подсоединен к сети, анод первого разделительного диода подключен к плюсовому выводу аккумуляторной батареи, а его катод соединен с плюсовым выводом выпрямительного устройства, минусовые выводы аккумуляторной батареи и выпрямительного устройства соединены в общую точку, первая электрическая машина электромашинного агрегата подключена к шинам постоянного тока, а к третьей электрической машине указанного агрегата – синхронному генератору – подключены шины переменного тока, отличающаяся тем, что введен стабилизатор постоянного напряжения, входные выводы которого подключены к катоду первого разделительного диода и точке соединения минусовых выводов аккумуляторной батареи и выпрямительного устройства, а выходные выводы соединены с шинами постоянного тока; выпрямительное устройство снабжено дополнительным выходом с соответствующими выводами; в качестве первой электрической машины указанного агрегата использован вентильный двигатель, а в качестве второй электрической машины – вентильный генератор, снабженный первой и второй парами выводов, кроме того, введен второй разделительный диод; вторая пара выходных выводов вентильного генератора через второй разделительный диод соединена с выводами аккумуляторной батареи, дополнительный выход выпрямительного устройства соединен с выводами аккумуляторной батареи, а первая пара выходных выводов вентильного генератора соединена с шинами постоянного тока непосредственно.

РИСУНКИ