Иголкин Сергей: “Балансир для аккумуляторных батарей с защитой по току. Часть первая”

Для чего нужен балансир?

Балансировка элементов аккумуляторной батареи используется при последовательном включении аккумуляторных элементов для набора нужного напряжения. По разным причинам (разброс параметров при производстве, неравномерный нагрев при эксплуатации и т.п.) элементы в наборе не могут быть идеально одинаковыми, и как правило — отличаются по емкости, пусть даже на небольшой процент. Но при постоянных циклах заряда-разряда, из-за переразряда при отдаче тока, и/или перезаряда отдельных элементов при зарядке, у которых емкость отличается в меньшую сторону (деградировавших) — их деградация нарастает, так как каждый пере-разряд или перезаряд отрицательно влияет на их работоспособность. Со временем это приводит к невозможности получать от всей батареи аккумуляторов полную емкость, и далее — к полному отказу в работе, иногда всего лишь из-за одного элемента.

Параллельное включение — идеальная балансировка

Если элементы включены параллельно ( в этом случае напряжения в любой момент заряда-разряда будут равны, и в общем случае — степень заряда/разряда каждого элемента тоже будет почти одинакова). Это не обязательно будет так в момент пропускания больших токов при пиковых нагрузках, например — так как может быть и рассогласование по внутреннему сопротивлению элементов, но в паузах между пиковым потреблением все равно произойдет переток заряда от более заряженных к менее заряженным элементам, и выравнивание. То есть, если даже  соединено два аккумулятора с разной емкостью, но одного типа, например 5А*ч и 10А*ч, то при разрядке их на нагрузку полного разряда они достигнут одновременно, с поправкой на разницу внутренних сопротивлений и величины разрядного тока. В любом случае, при таком соединении не наблюдается прогрессирующей деградации одного из элементов по причине его перезаряда или переразряда относительно других элементов в батарее аккумуляторов.

Случай параллельного соединения приведен как идеальный, но редко используемый — потому что напряжение отдельных элементов слишком низкое, ниже 4В и использовать его напрямую в большинстве случаев неудобно. Но приведен этот случай для понимания того, к чему стремятся при создании балансиров для аккумуляторных батарей с последовательным включением элементов: каждый элемент батареи должен себя чувствовать так, словно он параллельно включен с каждым из остальных элементов батареи. Тогда они будут отдавать один и тот же процент заряда, или принимать один и тот же процент заряда от емкости любого из них, то есть одновременно и одинаково заряжаться и разряжаться даже при существенно различных емкостях каждого элемента (а в идеале — даже при отсутствии одного или нескольких элементов в батарее, что совсем точно соответствовало бы параллельному включению, при котором из-за удаления одного или нескольких элементов только уменьшается общая емкость всей батареи, не меняя работоспособности).

Балансировка при последовательном включении

При последовательном включении, как сказано выше, необходимы специальные решения, дополнительные схемы для поддержания всех элементов батареи либо хотя бы без деградации, либо сбалансированными всегда (при зарядке и при работе во всех режимах), либо компромиссные решения между этими. На практике идеальные балансиры используются не так часто, либо по причине дороговизны “идеальных” решений, либо из-за массогабаритных ограничений, например. Поэтому стараются решать проблему хотя бы частично.

Пассивные балансиры

Самым дешевым решением считаются “пассивные” балансиры, в которых создается “обходной” путь тока при зарядке батареи для тех аккумуляторов, что уже зарядились полностью. Для этого контролируются напряжения на каждом элементе и когда достигается напряжение полного заряда — параллельно подключается шунт, либо резисторный, либо полупроводниковый (существует много простых и недорогих решений). При разряде, то есть работе на нагрузку — это не работает, но есть решения с контролем разницы напряжения на соседних элементах в батарее с подключением шунта (в этом случае – скорее, разрядного резистора) к тому аккумулятору, на котором напряжение стало больше в процессе разряда, чем на соседнем, чтоб отобрать от него “лишнюю” (на самом деле совсем не лишнюю) емкость. Недостатков много, например то, что приходится ограничивать мощность резисторов во избежание перегрева, и все равно это “горячее” решение, не балансируется значительная разница токов, если это даже необходимо, и потому полный баланс (который все же достижим в этих простых устройствах) достигается иногда несколько часов (дней), в паузе в работе, потому что токи “перетока” из одного элемента в другой невелики. И, конечно, получать общую емкость батареи как у самого слабого элемента — тоже не хорошо.

Активные балансиры

Активные балансиры не рассеивают лишней мощности впустую, потери при “перетоке” преимущественно определяются лишь КПД самих аккумуляторов — то есть, сколько теряем энергии при заряде-разряде аккумулятора. К счастью, КПД аккумулятора в 80% характерно для не самых лучших свинцовых аккумуляторов в не самых оптимальных режимах заряда-разряда, а у литиевых и вовсе достигает 96%, что много лучше. В середине разрядного (зарядного) цикла КПД аккумуляторов выше, и это как раз основной режим, в котором работает балансир.

Активные балансиры тоже бывают такими, что работают только при зарядке аккумуляторов (в этом случае “умная зарядка”, например,  просто перекомутирует аккумуляторы, что уже зарядились, так, что выключает их из цепи заряда.

Полное решение — это балансир, работающий непрерывно и при зарядке и при работе на разряд, таким образом, что балансирующего тока хватает во всем диапазоне возможных токов заряда и разряда.  Небольшим компромиссом может быть запас по току балансировки при номинальном потреблении, и недостаток балансировки на коротких пиковых нагрузках — тогда большую часть времени, работая на номинальном токе и имея запас по току балансировки, балансир будет быстро прямо при работе поддерживать одинаковые напряжения между всеми элементами батареи. Самое компромиссное, самое недорогое решение — когда балансировка происходит в перерывах в работе аккумулятора, при простое (если режим использования это позволяет).

Если же хочется иметь такой балансир, что полностью соответствует поведению батареи при параллельном включении – позволяет работать при полностью отказавшем одном (или нескольких) элементах батареи аккумуляторов, дает ток балансировки больше, чем ток нагрузки (и ток зарядки), а значит, позволит работать при меньшем числе элементов в батарее, чем необходимо для получения номинального напряжения питания, являясь по сути еще и бустером — то уже выгоднее бустер и применять, выйдет даже меньше по затратам.

Виды активных балансиров

Активные балансиры можно поделить на две большие группы — индуктивные и емкостные.

Индуктивные балансиры

Индуктивные содержат усилитель разбаланса, ШИМ-модулятор, выходную стойку ключей и индуктивность (дроссель-реактор). Поочередно переключая индуктивность от одного аккумулятора к другому, она накапливает ток от того элемента, где напряжение выше, и отдает после переключения тому, на котором напряжение ниже. Этот процесс продолжается, пока напряжения на элементах не выровняются, после чего процесс остановится до появления разбаланса снова (Рис. 1).

Рис. 1. Емкостные балансиры

Емкостные балансиры устроены еще проще — конденсатор поочередно подключается то к первому элементу пары, то ко второму, и если на одном элементе напряжение больше чем на втором — то подключаясь к первому элементу конденсатор заряжается до его напряжения, а переключившись на второй элемент — отдает ему часть заряда, так как у того напряжение ниже, чем накопленное конденсатором. Таким образом, поочередно непрерывно переключаясь между элементами конденсатор будет выравнивать напряжения на них, так как всегда будет подзаряжаться от более заряженного элемента и отдавать заряд менее разряженному.

Рис. 2

Это очень популярная схема активного балансира, ее еще называют “балансир с летающим конденсатором”, что отражает суть ее работы. У нее есть несколько недостатков. Правда, если от схемы получают нужный результат — то недостатки принято называть “особенности функционирования”, но тем не менее рассмотрим их и попробуем убрать “неприятные” особенности.

Первая особенность — для работы схемы балансира необходимо, чтобы уже при разбалансе элементов в единицы-десятки милливольт балансир создавал значительный ток балансировки, с тем чтоб как можно точнее и быстрее устранять разбаланс, быстро пополняя заряд элемента с меньшей емкостью, выравнивая напряжения на элементах пары. И для этого используются емкости большого номинала с низким ESR, обычно полимерные электролитические, например, 2200 мкФ 6,3В, параллельно по 3-4 для снижения емкостного сопротивления на частоте коммутации.  Это увеличивает габариты, вес и цену устройства, но необходимо для достижения значительного тока балансировки при малых значениях напряжения разбаланса, порядка десятков милливольт.

При слишком большом напряжении разбаланса (один элемент заряжен, второй полностью разряжен) — ток разбаланса может стать слишком большим, конденсаторная схема потребует отключения, ограничивать ток балансировки сложно. На практике это редко создает проблемы, но иметь в виду такую возможность нужно.

Резонансный активный емкостной балансир.

Между тем, решить сразу обе проблемы можно, добавив лишь небольшой резонансный дроссель последовательно с конденсатором. Если частота настройки последовательного резонансного контура из конденсатора и этого дросселя совпадает с частотой коммутации ключей — то емкостное сопротивление конденсатора будет скомпенсировано, и при настройке на резонанс — можно учитывать только ESR (плюс сопротивление дросселя пост. току, оно м. б. незначительно).

Теперь можно уменьшить емкость конденсатора, не теряя, а даже увеличив ток балансировки при том же напряжении разбаланса. Например, выбрав конденсатор в 66 раз меньше, то есть 100мкФ, мы при индуктивности всего лишь 400 наноГенри получим ток балансировки почти вдвое выше при том же напряжении разбаланса, чем с конденсатором 6600 мкФ в предыдущем примере (рис . 3).

Рис. 3

Но это еще не все. Теперь даже при небольшом разбалансе элементов батареи на конденсаторе переменное напряжение во много раз больше из-за резонанса. И если добавить лишь один диод, через который при определенном напряжении ток будет поступать в один из аккумуляторов — то созданные этим диодом потери энергии в контуре не дадут “раскачать” его более чем задает диод, то есть благодаря этому и ток через конденсатор будет ограничен, раз ограничено переменное напряжение на нем — см. рис 4.

Рис 4. Описание схемы резонансного балансира.

На схеме по рис. 4 B1 и B2 — элементы аккумуляторной батареи, подлежащие балансировке. Ключи MOSFET K1–K4, разбитые на комплементарные пары с p- и n- каналами, включены по схеме с истоковым повторителем, таким образом сквозные токи через стойку K1K2 или K3K4 исключены при любом напряжении на затворах, и управление затворами осуществляется совместно (затворы объединены). Поскольку стойки K1K2 и K3K4 смещены по постоянному напряжению на напряжение одного элемента, управляющий сигнал на затворы подается через емкости C1 и C3, а резисторы R1-R4 задают начальное напряжение на затворах. Последовательный резонансный контур образуют емкость C2 и дроссель L1. При частоте коммутации всего лишь 25 кГц — емкость можно использовать, например, 8 мкФ и дроссель индуктивностью в 5,1 мкГн. При этом максимальный ток балансировки, который будет ограничен при помощи диода D1 — на обычных литиевых аккумуляторах с низким внутренним сопротивлением уровнем примерно 2А, начиная со 100 мВ разбаланса элементов до 500 мВ разбаланса и более. При разнице напряжений элементов 20 мВ ток балансировки может достигать 400 мА, при низком внутреннем сопротивлении элементов батареи (2-3 мОм). Можно увеличить ток ограничения, используя ключи с соответствующим допустимым током и увеличивая величину конденсатора C2 и уменьшая в той же пропорции дроссель L1

Еще одна особенность этой схемы — при работе на частоте резонанса коммутация происходит при нулевом токе и нулевом напряжении на ключах, то есть динамические потери сводятся к минимуму. Правда, пользоваться этим для увеличения частоты коммутации следует умеренно, так как уже станут возрастать потери на переключение из-за перезаряда затворов ключей.

Главное же преимущество — можно применять в качестве конденсатора C2 MLCC керамические конденсаторы, что резко уменьшает габариты и вес изделия.

Стабілізатор Quant та генератор

Стабилизатор Quant и резервное питание. Блок интеграции с генератором

Вступление

Резервное питание является важной частью современного автономного или полуавтономного жилища или производственного здания. По тем или иным причинам электричество может быть отключено: плановые или внеплановые ремонтные работы, авария на линии и т.д. Чаще всего отключение электричества незапланированное и деятельность в здании замирает без этого жизненно важного ресурса. Именно в таких ситуациях на помощь приходит резервное питание, которое обеспечивает автономность работы на продолжительное время. Из всех автономных источников электроэнергии наиболее доступный по распространенности – бензиновый генератор. Топливо легко достать и запасти в больших количествах, что позволяет обеспечить долгосрочную автономную работу на период отсутствия электричества.

Однако наравне с резервным источником, для питания от основной линии, на современных объектах и в современных домах присутствует и другой не менее важный элемент – стабилизатор напряжения. Поскольку качество электросетей зачастую неудовлетворительное, а проблемы в сети в виде выбросов и скачков напряжения могут привести к повреждению нагрузки, стабилизатор напряжения – необходимость. Качественный стабилизатор напряжения обеспечит не только стабилизацию напряжения, но и защиту от коммутационных перегрузок, скачков и других неприятностей из сети.
Таким образом, имея и стабилизатор напряжения, и резервный источник питания, можно обеспечить себя электропитанием 24/7 независимо от ситуации. Однако это – не совсем так, поскольку стабилизатор и генератор имеют особенности, которые не позволяют работать им вместе. Именно этот аспект будет освящен в этой статье – интеграция стабилизатора напряжения с генератором.

Корень проблемы

Для того, чтобы понять, почему именно генератор не работает напрямую со стабилизатором, следует обратиться к принципам функционирования и генератора, и современного стабилизатора напряжения.

Начнем с генератора. Как известно, бензиновый генератор имеет два ключевых узла:

  • Двигатель внутреннего сгорания, он же – ДВС, который сжигает топливо, развивая необходимые обороты для генерации электроэнергии.
  • Сам генератор, который представляет из себя ротор – чаще всего с магнитами на нем, и статор, который представляет из себя обмотки из медного провода.

Принцип работы бензинового генератора заключается в вращении двигателем вала, на котором закреплен ротор генератора с магнитами. Когда магниты ротора проходят рядом с обмотками статора, в них возбуждается электрический ток, который, через преобразующую схему превращается в необходимое переменное напряжение 220 вольт 50 герц.

Чем сильнее будет нагружен генератор, тем больше усилия потребуется, что бы провернуть ротор. Таким образом, предельная мощность генератора будет зависеть от того, насколько большой ток может пропустить обмотка и насколько мощный ДВС задействован для вращения ротора.

Если генератор будет перегружен и станет не способен вращать мотор, есть несколько вариантов развития событий:

  • При одноразовой перегрузке, генератор просто заглохнет. Двигатель не сможет провернуть вал с ротором и остановиться, сбив свой цикл работы и прекратив работу.
  • При многократной перегрузке может повредиться двигатель, который постоянно останавливается. Это создает нагрузку на части двигателя, что приводит к их ускоренному износу, и в итоге к повреждению и, в долгосрочной перспективе, к заклиниванию.
  • При многократной перегрузки, также создается нагрузка и на генерирующую часть – статор может сгореть или схема обвязки генератора – повредиться.
  • Таким образом, перегрузка для генератора означает потенциальную неисправность или полный выход из строя.

Рассмотрим принципы работы стабилизаторы, которые относятся напрямую к проблеме. Современный стабилизатор напряжения, такой как Quant, способен обеспечивать кратковременную двукратную перегрузку по току, таким образом он позволяет запускать нагрузку, которая в момент старта создает КЗ на линии: моторы, компрессоры, насосы. Этого запаса по перегрузке хватает, чтобы запустить, к примеру, водяной насос в колодце или мощный станок. Таким образом, на входе стабилизатору напряжения необходимо иметь возможность потребить ток, превышающий номинальный.

В случае потребления от основной питающей линии, даже при превышении номинального тока и пропускной способности линии, максимум, что грозит потребителю – отключение по нижнему порогу напряжения. В большинстве случаев, стабилизатор лишь кратковременно просадит входящее напряжение и обеспечит нагрузку необходимым пусковым током. Совершенно по иному обстоят дела при работе от генератора.

Поскольку бензиновый генератор – это система, в которой двигатель напрямую связан с генератором, как только стабилизатор потребит ток, превышающий номинальный ток генератора, произойдет остановка двигателя. Ввиду того, что стабилизатор потребляет этот ток резко, а не постепенно – это также приведет к резкому удару по движущимся частям ДВС. Таким образом, пока стабилизатор будет пытаться поддерживать 220В на выходе, двигатель будет работать скачкообразно, поскольку в разные моменты стабилизатору требуется разное количество тока, а если стабилизатор войдет в перегрузку – то двигатель будет резко остановлен.

Помимо того, что такое скачкообразное потребление тока приводит к опасным режимам работы генератора, как только стабилизатор начнет просаживать входное напряжение в попытке взять необходимый ток, генератору будет всё сложнее поддерживать частоту и напряжение, что также создает перегрузку в генераторе.

Всё это приведет к повреждению либо генератора, либо стабилизатора напряжения. Однако данную проблему можно решить за счет особой коммутации стабилизатора и резервного питания.

Принцип решения проблемы

Стабилизатор напряжения и генератор не совместимы в одной линии. Решением данной проблемы является исключение стабилизатора из цепи питания нагрузки, когда включается генератор и включением его назад, когда генератор выключен. Простейшим исполнением такого решения будет наличие трех автоматических выключателей, два из которых связаны и выключают стабилизатор напряжения из цепи, а один замыкает линию в обход. Однако подобное решение имеет один существенный недостаток – человеческий фактор. Стоит забыть переключить кучу рубильников в нужное положение и стабилизатор и/или генератор может быть поврежден. Кроме того, такое решение применимо только при ручном исполнении коммутации блока генератора. Если запуском генератора заведует автоматический ввод резерва, он же АВР, то в таком случае ручное исполнение не подходит, поскольку АВР запустит генератор раньше, чем человек успеет переключить рубильники.

Таким образом целесообразнее использовать автоматическое исполнения принципа создания обходной линии в виде блока интеграции с генератором.

Блок интеграции с генератором

Основные составляющие блока интеграции – это магнитные контакторы, которые, при правильной коммутации, будут отключаться и включаться в нужном порядке, пуская питающую линию либо через стабилизатор – если генератор заглушен, либо в обход стабилизатор – если генератор запущен. Существует два вида блока интеграции с генератором: ручная и автоматическая, для работы с АВР.

Ручная версия блока интеграции с генератором оснащена пакетным рубильником, который позволяет вручную выбрать источник питания: основную линию или же генератор. Независимо от выбора пользователя, ручной блок интеграции включит обходную линию, если на линии генератора появляется напряжение, защищая стабилизатор и генератор от поломки. В качестве ввода у него присутствует четыре провода – фаза и ноль для основной питающей линии и фаза и ноль для генератора. Кроме того, такой блок одновременно заменяет и точку коммутации, в которую сводятся генератор и основная линии.

Автоматическая версия блока интеграции с генератором подразумевает работу с АВР. В качестве ввода у неё всего два провода – фаза и ноль для ввода питания после АВР. Вместо второй пары вводных проводов у автоматической версии присутствует два сигнальных провода. Один сигнальный провод цепляется на фазу от генератора, а второй сигнальный провод цепляется на фазу вводной линии. Как только АВР запустит генератор, автоматический блок интеграции переведет питание в обходной режим, а как только АВР остановит генератор и перейдет на основной источник питания – блок интеграции также вернет стабилизатор в цепь.
Таким образом, блок интеграции обеспечивает гарантированное безопасное подключение стабилизатора и после генератора, что убережет и стабилизатор, и генератор от повреждения.

Резюме

Блок интеграции с генератором позволяет безопасно совместить между собой бензиновый генератор и стабилизатор напряжения. Это особенно актуально, если генератор и АВР уже установлены и стабилизатор необходимо правильно подключить после АВР. Кроме того, блок интеграции ручной версии обеспечивает безопасную точку коммутации для стабилизатора в связке с генератором, если автоматический ввод резерва не планируется и всё равно необходим рубильник для выбора источника питания. Таким образом обеспечивается безопасная схема, в которой одновременное включение стабилизатора и генератора в питающую цепь невозможно.

Сергей Иголкин. Экологичное энергопотребление или «проблемы последней мили»

Я спросил электрика «Где моя энергия?»
Электрик не ответил мне, качая головой…

Предисловие

Электричество может все, им освещают, отапливают, качают и греют воду, косят и пашут, ездят и готовят, развлекаются, обучаются, тренируются, и…. его нужно все больше и больше, о чем говорят растущие цены на электроэнергию и растущие проблемы потребления. Основным поставщиком электричества, самым выгодным и стабильным из прочих имеющихся — является единая энергосеть, куда подают энергию электростанции, и после этого она раздается по всей стране. Самым слабым местом в этой системе является «последняя миля». Электростанция и ее потребитель могут находиться за сотни километров друг от друга, но основную часть пути электроэнергия проходит по высоковольтным линиям передачи, а при увеличении напряжения потери в линии, при том же сечении провода и той же передаваемой мощности падают в квадрате от кратности повышения напряжения.

Но перед подачей напряжения потребителю оно понижается обычно до 0,4 кВ (три фазы по 220/230В относительно нуля) — и после этого от трансформаторной подстанции (ТПП) раздается низковольтными линиями по потребителям — это и есть «последняя миля». Что же происходит на «последней миле»? Типичная ситуация, когда вдоль улицы тянется «воздушка» до километра, а иногда и более, провисшая и окисленная от времени, со скрутками в местах обрыва от разных причин, и десятки домов, нагруженных на нее. На ТПП уже по умолчанию переключают отводы так, чтоб выходное напряжение стало порядка 260В (больше не получается обычно), чтоб в конце линии потребители в пиковое время, когда у всех большое потребление — получали хоть что-то похожее на 220В.

Суть проблемы: амперы, киловатты, киловатт*часы. «Хороший случай»

Сколько нужно электроэнергии среднему потребителю? Количество электроэнергии измеряют в киловатт*часах, и для одной квартиры или дома это может за месяц составить от 200 до 1500 квт*ч. И даже больше, если используют электроотопление в большом доме. Сколько потребляет каждый конкретно — он может увидеть по показаниям своего электросчетчика. Возьмем конкретный пример, с значительным потреблением — улица с частной застройкой, где электроснабжение заведено «с нуля», то есть линия не изношена и рассчитывалась под потребности потребителей заранее. Это наилучший возможный случай, и тем не менее. Итак, исходные данные: улица длиной 500 м, ТПП (трансформаторная подстанция) мощностью 63 кВт, 30 потребителей, каждый со средним потреблением до 1500 кВт*ч в месяц (режим «ни в чем себе не отказывая», в отличие от «экономного») — проживание постоянное, не дачный поселок. Линию по улице проводили с запасом, взяли сечение алюминия 35 мм. кв., в расчете на будущее увеличение мощности ТПП до 100 кВт. Таким образом, по каждой фазе можно потреблять от нынешней ТПП ток порядка 100А, а кабель (неизолированная воздушка) может пропускать до 170 А, с запасом. Пока что этот запас, более чем полуторакратный — используется для меньшего просада напряжения в линии.

Очень неплохой вариант по нынешним временам. Хватит ли всем? За месяц ТПП может отдать 63*720= 45000 квт*ч, по 1400 квт*ч на каждого потребителя, с учетом потерь в линии. Хватит с запасом. Проблема лишь в том, что бывают пики потребления. Рассмотрим, к примеру, утро: готовят завтрак, собираясь на работу. Возьмем даже не индукционные плиты, а электрочайники у всех потребителей — по 10А на потребителя. По 2,2 кВт каждому — ТПП не перегружена. Эквивалентная схема будет выглядеть примерно так:

Резисторы 22 Ома здесь изображают потребителей (электрочайники), резисторы 50мОм — участки линии между потребителями, слева — трехфазный ввод (ТПП) в виде трех источников синусоидального напряжения, справа — вольтметры замеряют напряжение у последних на линии потребителей (на первом рисунке они слева). Последнему потребителю достанется напряжение лишь 195В, что уже за пределами допуска (198В при номинальном 220В или 207В при номинальном 230В). Итак — «хороший» вариант оказался совсем не таким уж хорошим, при одновременном (не максимальном для каждого пользователя) потреблении. Хотя «в среднем по больнице» — все отлично, если смотреть по потреблению за месяц. Если бы сразу провели линию проводом в расчете на 100 А (по мощности имеющейся ТПП) — было бы хуже, крайние в линии потребители имели бы в этом же режиме всего 175 В, а это уже неприятно (к примеру, отопительный газовый котел уже не работает обычно). Конечно, первый же вывод, что приходит в голову — купить хороший стабилизатор в дом. И да, это поможет. Но лишь до тех пор, пока пиковое потребление не заставит сработать защиту в ТПП. На практике не всегда так страшно, и чайники строго одновременно не включаются, так как закипают минуты за две, и даже электроплиты — но такое возможно и бывает часто.

А теперь «Плохой случай»

Так как наша работа — решать проблемы с качеством электроэнергии у конечного потребителя, нам встречаются разные случаи. Конечно, вышеприведенный случай неспроста отнесен к категории «хороших», на общем фоне он реально неплохо выглядит. Линии бывают до километра длиной, и сечение провода в них 16 квадратов не редкость. Старые линии, не рассчитанные на современное потребление в эпоху тотальной экономии электроэнергии (простите невольный сарказм). А раз линии старые — есть потери и на скрутках, и на окисленных соединениях и за счет износа (видели, как легко ломается алюминий через 20-30 лет даже в комнатной проводке? Он и проводит хуже…).

Потому в таких линиях «крайний» потребитель даже, может, не вскипятит электрочайник (случай крайний, но несколько таких было за последние два года) — включение чайника просаживает линию до 130-140 В. Если же и соседи что-то включат — все, конец. Что делают в таких случаях энергетики, если нет возможности заменить линию? Просто дают разрешение на подключение, например, 3*5А. Почти как в старые добрые времена, когда в квартире стояла «пробка» на 6А и «всем хватало». Нагрузишь больше — отключится сам счетчик. Как этим пользоваться? Да, собственно, уже почти никак.

Плохо? Безусловно. Энергетики не правы? А давайте проверим. Допустим, что при потреблении 3*5А сеть проседает в пределах нормы (не ниже 200В хотя бы). Сколько тогда можно потребить за месяц? 3*5А*200В*720ч=2160 кВт*ч. Что же получается? Есть энергия-то. Не всяк дом потребит за месяц столько — это уже для небольшого производства хватит. Но как этим пользоваться? Об этом ниже.

Электроэнергия в стране: недостаток или избыток?

Проблема энергетиков — избыток электроэнергии. Звучит странно, но в ночное время это так. Если изрядная составляющая генерируемой мощности поставляется от атомных электростанций — это серьезная проблема, и вообще гораздо спокойнее выдавать энергию ровно и непрерывно. Можно было бы сказать, что являются проблемой слабые, старые и изношенные линии передач на «последней миле», то есть линии 0,4 кВ, от ТПП до потребителя — но и это не совсем так, как показывает «плохой» пример выше. Основная проблема — это не недостаток самой электроэнергии и даже не нехватка пропускных способностей линий электропередач на «последней миле», а неравномерное потребление у отдельно взятого пользователя. Из-за него мы видим «нехватку» электроэнергии, которой на самом деле хватает, из-за него же теряются драгоценные киловатты, уходя впустую на нагрев подводящих проводов — потери в линии электропередач пропорциональны квадрату потребляемого тока. Рассмотрим, как это можно исправить и что уже делается для этого.

Решение проблем с качеством и «нехваткой» электроэнергии

Проблемы с качеством электроэнергии у конечного потребителя, когда нужно решить вопрос с отклонениями напряжения от номинала, или со скачками этого напряжения при наличии на линии мощных потребителей, что могут внезапно нагрузить или снять нагрузку с линии, вызывая колебания — традиционно решаются стабилизаторами напряжения. У них своя история, и когда в целом даже на пиках потребления линия хотя бы может отдать нужную мощность — они справляются. Современные стабилизаторы, инверторные — могут выдать практически идеальное качество электропитания для потребителя даже при провалах входного напряжения в линии до 90В и ниже и при его повышении до 350В и выше — всегда будет номинальное 220 или230В для питания оборудования потребителя.

Но в этой статье мы рассматриваем вариант, когда пиковой мощности с линии уже не хватает, но хотя бы хватает количества энергии в среднем, за день/месяц/год. Далее о решении именно этой проблемы, «крайнего случая». Что не подойдет? Мы рассматриваем как преимущественный вариант питания именно «слабую линию». То есть, речь не о пропадании питания полностью (обрыв линии, аварии и т.п.) — а о том, что не хватает именно мощности в линии на моменты пикового потребления. Поэтому не пригодятся электрогенераторы (проблемы, по сути, постоянные, не держать же генератор постоянно в работе, их запускают когда вообще нет напряжения в линии), не пригодятся или, точнее, ограниченно помогут солнечные батареи (будут проблемы в зимний период, когда генерируется очень мало мощности, 5-10% от летней выработки) — хотя при соответствующем расчете и их можно рассматривать как серьезную помощь, большей частью — в плане экономической составляющей. Что можно использовать: ИБП, источник бесперебойного питания. Известный и уже довольно популярный способ, требующий следующего шага в разработке и внедрении, с учетом накопленного опыта в их разработке и производстве. Пока их чаще всего используют как и генераторы (газовые, бензиновые и дизели) — для обеспечения питания при пропадании напряжения в электросети (в линии). При этом мощность такого ИБП выбирается относительно небольшой (из экономии чаще всего), именно как резервное питание для самых необходимых нужд.

Для этого их выход запитывает только необходимые потребители в доме/квартире/офисе/производстве — освещение, компьютеры, холодильники, питание отопительных котлов. А мощные потребители, ради экономии аккумуляторных батарей — кондиционеры, стиральные машины и тому подобное — на это время отключаются. Но в рассмотренных случаях, когда уже сама линия электропитания большой мощности не может выдать — потребитель всегда находится в ситуации как «на резервном питании», с дискомфортом. И ему нужно другое решение — по сути, обратный подход. Необходимо постоянно заряжать аккумуляторы от этой слабой сети, готовясь к пиковому потреблению и отдавать значительно (в разы) большую мощность при возникновении такой потребности пользователя. Ведь целью, говоря в цифрах, будет запитать дом с потреблением 11-14 кВт (на небольшое время, на пиках потребления) когда сеть не может отдать более чем 3 кВт (упомянутое выше подключение 3*5А), да еще имея трехфазное подключение, 3*1кВт, такое что и не всякий электроприбор можно включить на любую фазу. Конечно, аккумуляторы должны запасать энергии не меньше чем нужно чтоб пройти пик потребления, и успевать подзарядиться в промежутках от сети.

Итак, смысл в изменении концепции, подхода к электроснабжению, а не в радикальных технологических прорывах. Хотя, когда Тесла выпустила свой Power Wall, который именно для этой концепции и был создан — это выглядело как технологический прорыв, потому что аккумуляторы в этом изделии литиевые, как в электромобилях, и изделие получилось компактным, относительно небольшого веса, удобным в установке — что хорошо, но не является основными его свойствами, основные — все же обеспечение возможности для пользователя комфортно потреблять большие пиковые мощности при наличии слабой линии у потребителя, слабого подключения. Тем не менее, для многоквартирных домов это преимущество решающее и компенсирует более высокую цену литиевых батарей. Там, где нет ограничения по габаритам — могут быть применены свинцовые тяговые, более дешевые аккумуляторы, и это либо уменьшит затраты на инсталляцию, либо позволит увеличить запас энергии.

Заметим, что при реализации этой концепции решается сразу и вопрос перебоев в подаче электроэнергии, хотя при длительных перебоях (если они есть) наличие генератора может оказаться необходимым, но это, опять же, будет относительно маломощный и недорогой генератор, то есть потребитель будет даже при пропадании напряжения в сети в обычном режиме потребления, а не в резервном, когда ему нужно «экономить по максимуму, не стирать и не готовить». Солнечная генерация, даже при резком падении отдачи в зимнее время — может добавить выгоды.

Практическое решение проблемы пикового потребления

Шаг первый — 3 фазы в одну. Я представляю коллектив разработчиков фирмы QUANT и мы начали решать эту проблему с создания очередного поколения инверторных стабилизаторов QUANT (рабочее название QUANT ABC), которые будут способны собрать три слабых фазы в одну, то есть если потребитель подключен на 3 фазы с разрешенным током по каждой в 5А — такой стабилизатор на выходе обеспечит одну фазу с предельным током 15А, при номинальном входном напряжении. Разумеется, 3*5А это почти предельно «плохой» случай (хоть реально встречается), и возможны более гуманные варианты, когда объединение 3 в 1 решит практически все проблемы (и еще одну экономическую — вместо трех стабилизаторов по каждой фазе можно будет установить один), включая возможный обрыв одной из фаз с некоторым снижением мощности на выходе, но без прекращения подачи электроэнергии. Но это не все — это лишь краткое описание базового блока, а есть еще дополнительные опции. Изюминка этого базового блока — открытая шина постоянного напряжения 400В, и опциональные дополнительные блоки, реализующие все возможные преимущества «по запросу».

Шаг второй — используем все, что дает энергию.

Итак, открытая шина постоянного напряжения — что это значит? Прежде всего то, что любой источник электроэнергии, а именно — сеть переменного тока, различные аккумуляторы, бензо/газо/дизель генераторы, солнечные панели, ветрогенератор — могут быть подключены через опциональные согласующие модули к клеммам 400В на базовом блоке, с этой же точки питается и выходной инвертор, что подает 220/230 В 50/60Гц в нагрузку потребителя. Это выглядит примерно так же, как сборка компьютера в старые добрые времена — кто любит играть в игры, покупает и ставит более мощную видеокарту, или доставляет дополнительную память, и так далее.

В нашем случае можно работать с одним лишь базовым блоком, используя его как стабилизатор напряжения топ-класса с возможностью объединить слабые фазы питающей сети в одну более сильную фазу, для удобства потребления, и экономии затрат и места в доме.

Но интересное начинается, когда сеть слабая и не выдерживает нагрузок на пиках потребления. Подключение блока зарядки/согласования для работы с аккумуляторами позволяет неторопливо и, главное, равномерно заряжать аккумуляторы в течение суток (или по ночному тарифу, тогда только ночью, если хватает этого) и после отдавать по потребности, когда потребление превышает возможности сети. Естественно, если потребление в данный момент минимально и возможностей сети хватает — в аккумуляторы пойдет лишь то, что не употребили (обычно это ночь, если ночью не заряжается электромобиль, или день когда все работают и дом почти не потребляет).

Пример с цифрами: дом среднего достатка, электроотопление не используется, есть электромобиль. Среднее потребление за месяц — 800-900 кВт*ч, без электромобиля — 500-600 кВт*ч. Предположим что подключение то самое, минималка 3*5А = 3,3кВт. То есть, изначально выжить с этим просто сложно, хотя освещение хотя бы включить получится. С учетом КПД и заниженного входного напряжения — примем, что уверенно можем потреблять 2кВт*ч (входное напряжение в слабых сетях может хронически быть около 160-170В, берем достаточно плохой случай). Даже в этом случае за месяц можно «вытянуть» из сети 1400 кВт*ч, а нужно менее чем 1000 квт*ч. И это случай — хуже некуда, как говорится «хоть дом продавай, только кто такое купит» — тем не менее, можно обеспечить и комфорт при аккумуляторах достаточной емкости и мощном выходном инверторе (рассчитывается исходя из графика потребления и пиков на нем), и что немаловажно — еще и добавить комфорта соседям, ведь ваше пиковое потребление не будет им просаживать сеть. Про то, насколько выгодно энергетикам равномерное потребление и как оно резко снижает потери в линии (которые все равно кто-то должен оплачивать, потери «последней мили» — традиционный камень преткновения в спорах между хозяйствующими субъектами) — уже говорилось ранее.

Теперь о солнечной энергетике — если имеется 30 кВт набор панелей для «зеленого тарифа» — то зимой за месяц даже в условиях центра Украины можно получать и с ноября по январь порядка 200-300 кВт*ч в месяц. Естественно, кто продает по зеленому тарифу — тот имеет уже свой инвертор, и задача подключения не стоит — он уже качает в сеть, от которой, как правило, может и быть запитан заодно. Для тех, кто хочет эту область лишь осваивать и «потренироваться», либо ему нужно питание в теплое время года (дача например) — может использовать меньшую мощность панелей и для этого разрабатывается модуль-переходник для выдачи все тех же 400В в шину постоянного тока базового блока.

Генераторы всех видов (газ, бензин, дизель) — обычно проблема для обычных стабилизаторов напряжения, за редким исключением. Но возможность работы с этим базовым блоком обеспечена, за счет перехода в специальный режим «работа с генератором», в котором ограничивается потребление от источника, согласно паспортной мощности генератора, и приняты меры против входа в опасный «колебательный режим», вредный решительно для всех узлов бензо- и дизель- агрегата. Инверторный генератор не потребуется, так как необходимое уже имеется на борту базового блока и в опциональном блоке заряда/согласования аккумуляторов. И даже в режиме питания от генератора — у потребителя будет обычный режим электроснабжения, а не так называемый «резервный супер экономный», что значительно улучшает качество жизни.

Заключение

Одним из первых на этом рынке (обозначим его как «комфортное экологичное потребление электроэнергии») стала фирма Tesla с её Powerwall : это аккумулятор значительной емкости с мощным инвертором (или без). Похожие устройства выпускают несколько ведущих западных фирм-производителей электроники и бытовой техники. И с учетом того, что это делается за пределами Украины — пока у нас это мало распространено, потому что выходит весьма дорого.

Однако, при правильном подходе к проектированию таких устройств можно «получать преимущества по частям», потому что преимуществ много, и верно разделив устройство на модули — процесс перехода к экологичному и одновременно комфортному для пользователя и энергопоставщика потреблению энергии станет плавным и тоже комфортным для пользователя.

Поскольку инверторные стабилизаторы уже давно (более 5 лет) и прочно заняли свою нишу на украинском рынке стабилизаторов — появились возможности закреплять и развивать успех этого направления обеспечения качественного электропитания. Решать задачи «экологичности потребления» — перспективно, так как это решает одновременно проблемы поставщиков и потребителей электроэнергии, облегчает работу по обслуживанию и ремонту линий и ТПП, уменьшая число аварий из-за локальных перегрузок в пиках потребления.
И поэтому приглашаем к общению и обмену опытом всех коллег по цеху, работающих в области стабилизации переменного напряжения и силовой электроники. Всем мира и добра, и стабильных 220В во всех розетках!

Сергей Иголкин. Измерение потерь в дросселе-реакторе ШИМ-преобразователей.

Современная силовая электроника большей частью основана на ВЧ-ШИМ (PWM) преобразованиях электроэнергии. ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — процесс управления мощностью методом пульсирующего включения и выключения потребителя энергии, обычно с частотой от единиц килогерц до сотен килогерц. Чаще всего на выходе таких преобразователей необходимо получить либо постоянное напряжение, возможно — регулируемое вне зависимости от входного напряжения по потребности пользователя, либо напряжение промышленной частоты 50/60 Гц. А на выходе ключевого преобразователя после коммутации мощным звеном на MOSFET или IGBT получается последовательность прямо импульсов с амплитудой, равной напряжению входного источника энергии и частотой преобразования и крутыми фронтами.

Для того, чтоб получить гладкое выходное постоянное или изменяющееся напряжение, или напряжение промышленной частоты (много ниже обычной частоты ШИМ-преобразователей) — выходную последовательность импульсов ключевого звена преобразователя нужно интегрировать. Для этого служит выходной дроссель-реактор преобразователя, и лишь в отдельных случаях, например — в частотных преобразователях для питания асинхронных электродвигателей, такой дроссель используется опционально, а вместо него для простоты используют внутреннюю индуктивность обмоток электродвигателей. Если они подключены длинным кабелем — его емкость заставляет понижать частоту преобразования, так как эта емкость сильно нагружает ключевое звено и увеличивает потери в нем на переключение.

Но дроссель-реактор не может преобразовать импульсное прямоугольное напряжение высокой частоты в гладкое без потерь, и, как правило, не полностью его сглаживает, остаются пульсации высокой частоты на выходе. Поэтому часто схема преобразователя дополняется еще дросселем-фильтром, одним или несколькими. Потери в этих дросселях-фильтрах почти полностью определяются их активным сопротивлением обмоток, тогда как составляющих потерь в дросселях-реакторах значительно больше, кроме активного сопротивления обмоток есть еще и потери на перемагничивание сердечника, и вихревые потери в обмотках, и вихревые потери в сердечнике  — и это только основные составляющие, так как желательно учитывать еще и вытеснение тока на поверхность проводника на ВЧ, и взаимовлияние витков обмотки и не только.

Значительные потери на ВЧ приводят к перегреву дросселя-реактора, возрастанию сопротивления его обмоток (+0,4% на К) и при перегреве выше примерно 150°С процесс разогрева становится неуправляемым, даже если изоляция дросселя и его сердечник были бы способны работать на таких температурах.

Тем не менее, у разработчика обычно довольно мало возможностей комплексно учесть эти потери при расчете реактора, и потому разработка дросселя-реактора занимает много времени и несколько итераций через изготовление и испытание образцов. Основная проблема при этом — трудность быстрой оценки потерь даже готового образца дросселя-реактора, что затрудняет поиск оптимального для данной конструкции варианта. Чаще всего используют упрощенный калориметрический метод — зная массу и теплоемкость дросселя-реактора, включают его в рабочий режим и по скорости нарастания его температуры оценивают выделяющуюся в нем мощность потерь по формуле:

P=C/(t2-t1),

где P — мощность потерь, C — теплоемкость дросселя, t2 и t1 — выбранные моменты измерения температуры.

Это не слишком быстрый способ, и не очень точный, так как трудно учесть градиенты температуры в процессе нагрева. Более надежно просто выдержать время до установления температуры на поверхности дросселя при номинальной нагрузке в готовом преобразователе, но уже при мощностях порядка единиц киловатт это может занять час на каждое измерение.

Можно использовать также непосредственное измерение мощности ВЧ- потерь в дросселе, если измерять напряжение и ток и высчитывать отдельно активную составляющую в процессе измерения, подобно тому как это делается на промышленной частоте в обычном электросчетчике. Для одиночной гармоники (испытаний на чисто синусоидальном напряжении/токе) это P= U*I*cos φ, а для сложного прямоугольного импульса напряжения и треугольной формы тока в дросселе — это квадратный корень из суммы выборок (с частотой, многократно больше чем тактовая) произведений мгновенного напряжения на мгновенный ток (произведение с учетом знака, естественно).

Этот метод непосредственного измерения активных потерь реализован в [1], и для его реализации требуется довольно дорогое оборудование:  анализатор электрической мощности Power Analyzer PW6001 и датчика тока Current Box PW9100, например:

Таким образом можно произвести измерение просто в конкретной схеме преобразователя, будь то обратный одноключевой преобразователь, или прямоходный, или синхронный. Причем на реальных формах тока или напряжения, в реальных режимах, не включая в результат потери на коммутирующих ключах. Но есть и более простые методы, хоть, возможно, и менее точные но достаточные для практики, о них далее.

Общие активные потери изделия (преобразователя) можно было бы оценить просто замерив мощность на входе на холостом ходу, подобрав такой режим работы (скважность ШИМ и входное напряжение) чтоб максимально был нагружен дроссель-реактор именно реактивной составляющей. Из общей мощности потерь следует вычесть после вычисленные потери в ключах преобразователя, и, зная ток в дросселе — рассчитать активную составляющую потерь проводимости дросселя.

Но на этапе эскизного проектирования, разработки электромагнитных элементов, особенно для мощных преобразователей сетевого напряжения или высоковольтных — можно собрать простую схему из ключевого каскада на MOSFET  с малым сопротивлением канала (таким, чтобы потери в них можно было не учитывать), и исследуемый дроссель-реактор включать в резонансный режим.

Такой стенд для замера суммарных потерь дросселя-реактора  включает в себя осциллограф и лабораторный источник питания, а также генератор импульсов, все это обычно есть в распоряжении инженера на рабочем столе. Нужна также простая схема, которую можно собрать за один вечер:

В этой схеме применены ключи IRF2804 (или подобные им с сопротивлением открытого канала 1-2 мОм, можно включить несколько параллельно для нужного сопротивления), для раскачки затвора почти любые биполярные транзисторы, с током хотя бы 0,5-1А (например, BC807 — BC817).

Трансформаторы гальвано развязки на ферритовом кольце высокой проницаемости. Драйверы построены максимально просто, по схеме с самопитанием, зарядка емкостей питания каждого драйвера происходит через открывающиеся переходы база-коллектор транзисторов, диоды там не нужны. Благодаря самопитанию, выход стандартного лабораторного генератора импульсов с выходным сопротивлением 50 Ом может раскачать “тяжелые” затворы низковольтных ключей без потери крутизны импульсов, не нагружая разделительный трансформатор (сильно нагруженный трансформатор заваливает фронта импульсов из-за своей индуктивности рассеяния).

Батарея конденсаторов небольшой емкости нужна не только для того, чтоб подобрать емкость для резонанса на нужной частоте (тактовой частоте будущего преобразователя или на ее гармониках), но и для уменьшения потерь в емкостях, то есть уменьшения тока через каждую емкость и  уменьшения ESR при параллельном включении.  Несмотря на небольшую потребляемую мощность от источника питания — ток через эти конденсаторы может развиваться значительный, нужно это контролировать (рассчитывать, моделировать заранее). Также, следует выбирать емкости с небольшим ESR, и замерять его на частоте порядка 100 кГц, чтобы избежать неприятных сюрпризов — или использовать емкости, например, X2, где ESR по даташиту гарантирован.

Как с этим стендом работать. Включить генератор на вход, выставить частоту примерно около необходимой для измерений, включить лабораторный источник питания на малое напряжение и максимальный ток ограничения, осциллографом контролируя напряжение на испытуемом дросселе-реакторе. Увеличивая напряжение источника питания и подстраивая в резонанс генератор импульсов (“ступенька” на видимом сигнале установится на верхушках синуса, а амплитуда его максимальна), довести напряжение на дросселе до такого уровня, какой ожидается в будущем преобразователе в самом нагруженном из возможных режимов (максимальный реактивный ток из возможных в разных режимах). Мощность потребления от генератора и будет мощностью потерь в стенде, более точно потери именно в дросселе можно учесть, если отнять поправку на потери в ключах и в ESR резонансных конденсаторов, при правильной работе схемы это единицы процентов, и несущественны.

 Отделять потери ВЧ от потерь проводимости нет необходимости — при реальной работе в изделии выделяемая в дросселе тепловая мощность складывается из потерь проводимости от тока нагрузки и суммарных потерь в дросселе, измеренных на этом стенде. Дело в том, что на ВЧ добавляется вклад от поверхностного эффекта (вытеснение тока на поверхность проводника) и учесть это непросто, но, к счастью, и не нужно — ток нагрузки низкочастотный и поверхностного эффекта не вызывает, а остальные потери (на ВЧ) для инженера имеют смысл интегральный, так как все вместе греют дроссель. Конечно, их нужно разделять при проектировании, для чего существуют разные методы расчета и моделирования, но данный стенд лишь для оценки результатов проектирования (суммарных), чтоб быстро оценить результат и быстро изменить то, что нужно.

Разумеется, этим методом можно измерить суммарные потери на ВЧ только на одной частоте, между тем спектр прямоугольного импульса напряжения вызывает протекание тока треугольной формы в дросселе-реакторе, то есть имеются и высшие гармоники в спектре этого тока. Это может внести погрешность в измерение, поэтому есть смысл откалибровать стенд хотя бы по первым гармоникам, существенным для влияния на потери — а именно, вычислив амплитуду этих гармоник, провести испытание на этой же частоте с этой же амплитудой (как в реальной работе преобразователя), и если вклад окажется несущественным — то далее можно оценивать потери по первой гармонике. Дело в том, что из-за свойств материала сердечника потери на гармониках могут иногда резко возрастать, и тогда придется это учитывать, несмотря на их относительно небольшую амплитуду.

_

[1] Измерение потерь в элементах с реактивным сопротивлением, работающих на высоких коммутационных частотах

Источник: Журнал «Силовая Электроника» № 6’2017

Видео с семинара в Киеве: Quant ABC: сочетание трех фаз в одну

В первой части видео с семинара от Quant в г. Киев (01.07.202) вы увидите:

  • презентацию однофазного инверторного стабилизатора напряжения Quant
  • узнаете о предстоящих нововведениях от компании Квант-Инжиниринг в 2022 году

Во второй части видео с семинара от Quant вы увидите:

  • технические особенности Quant ABC, сочетающий три входных фазы в одну выходную мощную и стабилизированную
  • узнаете о сфере применения Quant ABC: для быстрой зарядки электрокаров, для сглаживания пусковых моментов мощных однофазных двигателей

01 июля 2022. Семинар в Києве: Инновационная разработка от Quant: сочетание трех фаз в одну

Дата: 01 июля 2022, 17:00

Место: Торгово Промышленная Палата Украины, ул. Большая Житомирская, 33, зал Chamber Media, 1 этаж.

Программа мероприятия:

  • 17:00. Регистрация участников. Кофе.
  • 17:30. Часть 1: Семинар по однофазных стабилизаторах Quant (технические аспекты).
  • 18:00. Вопросы-ответы по однофазных стабилизаторах Quant.
  • 18:20. Перерыв. Кофе.
  • 18:40. Часть 2: Презентация Quant ABC.
  • 19:10. Вопросы-ответы по Quant ABC.
  • 19:40. Подведение итогов семинара.
  • 20:00. Завершение семинара.

На семинаре вы узнаете о Quant ABC:

  • Модульная линейка изделий для обеспечения качественного и/или мощного электропитания в сложных условиях электроснабжения частных домов, квартир или предприятий/производства и торговли, то есть всех потребителей, что питаются от 220/230В и нуждаются в улучшении качества и/или устранения перебоев в электропитании.
  • Основной модуль – стабилизатор полного двойного преобразования с накоплением энергии в промежуточном блоке электролитических конденсаторов, с возможностью работы по входу от одной, двух или трех фаз с суммированием мощности, потребляемой по каждой фазе.
  • Дополнительные модули обеспечивают опционально, по потребности — бесперебойную работу с использованием аккумуляторов различной емкости и различного типа (в зависимости от выбранного по конкретной потребности типа модуля), и/или, при необходимости – работу с солнечными панелями и/или ветрогенераторами.
  • Работа с дизель/бензиновыми генераторами обеспечивается, при необходимости, основным базовым модулем стандартными средствами (АВР или ручная коммутация).
  • Модульная система обеспечивает большую гибкость в выборе опций, в функционале, благодаря концепции с открытой шиной постоянного тока 400В.
  • Выходное напряжение основного базового модуля может быть как переменным (220/230В AC, 50/60 Гц), так и постоянным (220В DC или другое напряжение, по потребности). Постоянное напряжение необходимо для построения качественных элитных систем сверхвысокой надежности и качества на светодиодных светильниках.

 

Quant-14 – тестирование на короткое замыкание (видео от клиента)

Среди покупателей продукции Quant часто встречаются энтузиасты, которые, учитывая собственный опыт, берутся подключать технически сложный прибор, однако без должной квалификации.

Автор видео Василий делится историей о том, что у него произошло короткое замыкание из-за некорректного подключения автомата (подключение происходило при включенном стабилизаторе напряжения). Поврежденный стабилизатор сервис Quant максимально быстро заменил, при этом клиент решил проверить, как сработает новый прибор при коротком замыкании и в видео это демонстрирует.

Внимание! Ни в коем случае не пытайтесь повторить действия, которые вы увидите в этом видео. Клиент использует опасный метод тестирования прибора без соответствующего оборудования и механизмов защиты. К счастью, никто после эксперимента не пострадал!

Важно! Стабилизатор напряжения – это прибор, который защищает вашу бытовую технику и другое оборудование от некачественного электропитания, поэтому естественно, что он также может выходить из строя. Покупатели продукции Quant защищены официальной гарантией от производителя, соответственно при неисправности прибора – всегда обращайтесь в официальный сервисный центр Quant.

Quant-108: трехфазный стабилизатор напряжения | монтаж в клубе Split

Дмитрий, технический специалист компании Wellco, занимающейся электромонтажом, демонстрирует процесс подключения и работу трехфазного инверторного стабилизатора напряжения Quant-108 в клубе Split, г. Львов.

При использовании стабилизаторов напряжения Quant специалисты имеют целью исправить некорректную работу оборудования в заведении.

Список оборудования:

  • стабилизатор напряжения Quant-18 – 6 шт (суммарная мощность 105,4 кВт);
  • сумматор мощности Quant.

Каждая фаза в заведении имеет мощность 35 кВт, а фазы стабилизируют по два стабилизатора напряжения Quant-18, при этом сумматор мощности Quant синхронизирует все шесть стабилизаторов и следит за корректной работой всей системы. В случае отключения одного из стабилизаторов на определенной фазе нагрузка плавно перейдет к другому стабилизатору на этой фазе, однако когда мощности второго стабилизатора будет недостаточно, то он отключится по критерию перегрузки, а значит, все трехфазное питание также отключится с целью сохранения целостности системы и проведения техническими специалистами диагностических работ.

Использование инверторных стабилизаторов напряжения в клубе Split, Львов полностью оправдано, поскольку в заведении происходит много культурных событий с использованием дорогостоящей техники, в частности музыкального оборудования и освещения, а старый трансформаторный стабилизатор напряжения уже не мог обеспечивать точное и качественное электроснабжение.

Климатический шкаф с инверторными стабилизаторами напряжения Quant

При проектировании качественного электропитания зданий, производстве и других крупных объектах часто возникает необходимость в установке инверторных стабилизаторов напряжения Quant не в помещении, а за его пределами. Одним из вариантов такого размещения есть использование климатического шкафа, который сформирует комфортные условия для работы стабилизаторов напряжения летом (обеспечит охлаждение корпуса) и зимой (обеспечит поддержание оптимальной температуры).

На видео показан климатический шкаф на одном из объектов в Киевской области. В середине находится сектор автоматов (основной вводный и распределительные) и три инверторных стабилизатора напряжения Quant-11.

Особенность климатического шкафа:

  • на дверях размещен специальный уплотнитель, который делает невозможным попадание внутрь шкафа влаги;
  • в корпусе размещена специальная труба для выведения теплого воздуха;
  • в нижней части корпуса размещены решетки для обеспечения естественной вентиляции;
  • легкий обогрев корпуса шкафа происходит за счет стабилизаторов, при работе выделяющих незначительное тепло;
  • датчик температуры измеряет температуру, а автоматика шкафа обеспечивает ее уровень в заданных интервалах;
  • автоматика климатического шкафа питается от розетки, встроенной в корпус стабилизаторов напряжения Quant.