Особенности коммутации сетей постоянного тока

      Комментарии к записи Особенности коммутации сетей постоянного тока отключены

В конце XIX – начале XX века между экспертами-электротехниками развернулась самая настоящая «война токов». Главная борьба проходила между двумя направлениями совокупностей генерации, электропотребления и электроснабжения: постоянным током (англ. Direct Current – DC) и переменным (англ.

Alternating Current – AC).

В итоге предпочтение было дано трёхфазным цепям переменного тока. Подсчитав количества капитальных затрат на создание электрических систем, промышленники выбрали, казалось бы, самый хороший вариант. Но удастся ли переменному току удержать лидерство в наше время?

Сейчас в ряде областей отмечается продвижение проектов и развитие технологий на постоянном токе.

Области применения постоянного тока Электролинии низкого напряжения

В рамках финской программы «рынок энергии и Интеллектуальные сети» в Технологическом университете Лаппеенранты создан связи системы и проект электроснабжения LVDC (англ.

Low voltage direct current). Он предназначается для загородных посёлков с малым линиями электроснабжения и числом потребителей громадной протяжённости.Особенности коммутации сетей постоянного тока

Проект предусматривает замену дорогих классических трёхфазных распределительных сетей переменного напряжения 20/0,4 кВ на кабельные подземные линии LVDC (±0,75 кВ).

Прокладка кабеля на глубине более 1,5 м минимизирует территории отчуждения и не создаёт ограничений для ведения сельскохозяйственных работ. Такое ответ значительно уменьшает цена сети и её зависимость от погодных катаклизмов.

сооружение и Каждое здание будет подключаться к сети постоянного тока через преобразователи, согласующие напряжение LVDC с напряжением, нужным потребителю.

Энергоснабжение локальных объектов, микро- и мини-сети постоянного напряжения

Сейчас для обеспечения увеличения энергоэффективности всё чаще предлагаются проекты микросетей постоянного напряжения в строения (либо нескольких строений) и на локальной территории. На входе таких сетей установлен высокоэффективный преобразователь, превращающий переменное напряжение распределительных линий в постоянное.

Современные локальные сети постоянного напряжения имеют последовательность преимуществ, среди которых нужно отметить следующие:

  • неспециализированное преобразование из переменного напряжения в постоянное для всех нагрузок сокращает утраты на 10-20%; действенное интегрирование возобновляемых источников электричества, являющихся кроме этого источниками постоянного напряжения (солнечные батареи, маленькие ветряные турбины, топливные элементы и др.);
  • простое согласование перечисленных источников постоянного напряжения, не требующих обоюдной синхронизации; действенное управление графиками нагрузки (включая накопление электроэнергии в периоды излишней генерации и выдачу в периоды недостатка);
  • повышенная электробезопасность сетей постоянного тока.

Транспорт

Недавно была создана энергосистема постоянного тока для большого морского судна гражданского назначения – многоцелевого танкера для обслуживания нефтяных платформ, выстроенного в Норвегии. Традиционно в судах с электротягой происходит многократное преобразование переменного тока в постоянный для питания винто-рулевых колонок и гребных винтов, на каковые приходится более 80% всего потребления электроэнергии.

Это ведет к громадным утратам энергии, понижению неспециализированного КПД, и негативному влиянию на внешнюю среду. Компания АББ, фаворит в производстве технологий и силового оборудования для автоматизации и электроэнергетики, создала проект, в котором электричество распределяется через единую цепь постоянного тока. «Посредством отечественного решения суда смогут максимально действенно применять собственные возможности по энергосбережению с применением дополнительных источников постоянного тока, таких как солнечные батареи, топливные ячейки либо аккумуляторная батареи, подключенные напрямую к судовой сети постоянного тока», – говорит Вели-Матти Рейникала, начальник подразделения «Автоматизация процессов» компании АББ.

В сравнении с совокупностями на переменном токе спроектированная энергосистема имеет следующие преимущества:

  • расход горючего на 20% ниже;
  • за счёт отсутствия силовых низкочастотных трансформаторов объём электрооборудования и суммарный вес уменьшен на 30%;
  • высвобождается место для размещения оборудования, экипажа и груза, другими словами улучшена компоновочная схема танкера.

Управляемый электропривод

Постоянное напряжение активно используется для обеспечения действенного регулирования скорости электродвигателей. Из года в год управляемый электропривод всё больше попадает в те сферы, в которых раньше считалось достаточным использование простого неуправляемого привода. Эксперты уверены, что сочетание инвертор плюс асинхронный (либо вентильный) электродвигатель в скором времени будет всё больше теснить классические типы приводов.

А для для того чтобы инверторного привода питание постоянным напряжением есть естественным и самый эффективным.

электроника и Бытовая электротехника

Фактически вся современная бытовая техника питается переменным напряжением. Но практически в каждом современном электроприборе происходит преобразование переменного входного напряжения в постоянное. И как раз последнее употребляется электронными схемами.

Разумеется, что у постоянного тока много плюсов перед переменным. Но однако у для того чтобы метода питания оборудования имеется множество изюминок, каковые нужно учитывать при разработке топологии электрических цепей и при выборе защитных и коммутационных устройств.

Особенности цепей постоянного тока 1. Направление тока

Электрический ток, именуемый «постоянным», имеет неизменные во времени направление и значение.

В случае если разглядывать постоянный ток как прохождение элементарных зарядов через определённую точку, то значение заряда (Q), протекающего через эту точку (а вернее, через поперечное сечение проводника) за единицу времени, будет неизменным.

В совокупностях постоянного тока относительное направление тока имеет особенную важность, исходя из этого нужно присоединение нагрузки со строгим соблюдением полярности. Неточности неотвратимо приводят к тяжёлым аварийным процессам.

К примеру, в случае если аккумуляторная батарея будет подключена к источнику с неправильной полярностью, случится её перегрев с предстоящим закипанием электролита и последующим вероятным разрушением ее корпуса, которое в большинстве случаев носит взрывной темперамент.

При питании обратной полярностью важные повреждения смогут так же появиться и во многих электронных цепях.

К полярности чувствительно не только электротехническое оборудование, но и коммутации и аппараты защиты, устанавливающиеся в распределительных щитах. В большинстве случаев чтобы избежать неточностей при монтаже электросети, производители наносят на переднюю панель аппаратов особую маркировку. «Нужно осознавать, что работа монтажника достаточно однообразна: в сутки они собирают десятки однотипных схем.

Так что от неточностей, которые связаны с невнимательностью, не застрахованы кроме того специалисты. Случается, что коммутационные аппараты подключают неправильно. В итоге подача напряжения на распределительный щит может закончиться возгоранием», – говорит Илья Лёшин, глава измерительной лаборатории компании «Центроэлектромонтаж».

Обрисованная экспертом неприятность была актуальна для постоянного тока на протяжении многих лет. Но сейчас на рынке показались устройства, не чувствительные к полярности приложенного напряжения благодаря особенным конструкторским ответам. «Применение аналогичных аппаратов избавляет от множества неприятностей, – комментирует Алексей Кокорин, менеджер по группе изделий компании АББ, фаворита в производстве технологий и силового оборудования для автоматизации и электроэнергетики. – Так, к примеру, за счёт симметричной конструкции полюса выключатели-разъединители серии OTDC производства АББ не чувствительны к полярности приложенного напряжения.

Их возможно монтировать в щита как вертикально, так и горизонтально, подвод питания осуществляется сверху или снизу».

2. Электрическая дуга

Одной из неприятностей, которые связаны с применением аппаратов и переменного, и постоянного тока, есть электрическая дуга.

Она появляется между размыкающимися контактами из-за ионизации воздушного пространства между ними. В выключателе переменного тока гашение дуги происходит при переходе значения переменного тока через ноль.

По окончании исчезновения разряда, чтобы не было его повторного появления, нужно вернуть электрическую прочность воздушного дугового промежутка.

Сделать это возможно или за счёт «принудительной» рекомбинации ионов и электронов, или посредством вывода из контактного промежутка заряженных частиц.

В цепях постоянного тока процесс происходит пара в противном случае. В общем случае параметры дуги зависят от черт цепи, значения тока, и параметров самой среды: температуры, давления, состава воздуха и т.п.

Существует комплект условий, при которых электрическая дуга при размыкании контактов в цепи постоянного тока может устойчиво гореть долгое время.

Так, для её гашения нужно так поменять параметры процесса, дабы не существовало точки устойчивого горения.

В аппаратах низкого напряжения используется два решения: щелевые и открытый разрыв дугогасительные камеры.

В первом случае дуга растягивается, допустим, посредством электродинамических сил, в один момент охлаждаясь воздухом (метод используется для токов до 5 кА и напряжений до 500 В). Во втором – дуга при помощи магнитного поля растягивается и попадает в узкую камеру, где охлаждается (используется для токов до 90 кА).

«Довольно часто эффективность работы дугогасительных механизмов, в которых задействованы магнитные либо электродинамические силы, зависит от величины самого тока.

При высоких значениях они справляются со своей задачей, но в некоторых случаях магнитных сил не хватает, дабы растянуть дугу до требуемой длины. Исходя из этого время от времени аппараты дополняются, например, постоянными магнитами, разрешающими увеличить рабочий диапазон токов», – поясняет Алексей Кокорин (АББ).

Схема, обрисованная экспертом, употребляется в аппаратах серии OTDC, где установлена дугогасительная решётка новой конструкции с удлинёнными пластинами особой формы.

В ходе гашения дуга изгибается в пространстве и растягивается. Одновременно с этим для повышения падения напряжения на ней используется принцип деионной решётки.

Дабы таковой дугогасительный механизм действенно трудился как при низком, так и при высоком напряжении, в него были интегрированы дополнительные постоянные магниты. Их силы поля достаточно, дабы перемещать дугу к решётке, даже в том случае, если значения тока мелки.

3. Размер защитных аппаратов должен быть минимальным

Цепи постоянного тока значительно чаще используются именно там, где серьёзна компактность оборудования. «Габариты серьёзны фактически во всех отраслях, потому, что любое оборудование занимает дефицитные площади. Помимо этого, имеется сферы, где ответствен любой кубический сантиметр: к примеру, транспорт. При разработке оборудования наша фирма уделяет его размерам особенное внимание.

К примеру, выключатели нагрузки серии OTDC трудятся с током 100-250 А при напряжении до 1000 В, имея наряду с этим всего два полюса. В большинстве случаев для таких цепей используются четырёхполюсные автоматические выключатели, имеющие практически втрое громадные габариты.

Так как аппараты не чувствительны к полярности, дополнительную экономию места возможно обеспечить за счёт эргономичного варианта размещения модулей в монтажном блоке (вертикально либо горизонтально) как на шине, так и без нее, либо благодаря более эргономичной подводке питания», – говорит Алексей Кокорин (АББ).

Не смотря на то, что ещё полвека назад считалось, что постоянный ток совсем сдал собственные позиции, сейчас в рамках бесед о увеличении энергоэффективности систем электропитания всё чаще на повестке дня появляются проекты по постройке сетей DC.

Переход индустрии на потребление постоянного тока потребует прежде всего обновления оборудования и перестройки сложившейся культуры применения энергии. А верный подбор коммутационной и защитной аппаратуры для цепей постоянного тока – первый ход к применению всех преимуществ аналогичных сетей.

Пресс-служба ABB

Рандомные показатели записей:

Как заставить Suzuki Lets работать на коммутаторе переменного тока


Подборка наиболее релевантных статей: