NE_PA1_2012

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ+ПРОМАВТОМАТИКА № 1, 2012 1

+ ПРОМАВТОМАТИКА

№1 (5), 2012 г.

Приложение к информационно-техническому

журналу

Учредитель – ООО «КОмпэл»

Издается с 2010 г.

Свидетельство о регистрации: пИ № ФС77-44145

Редактор:Геннадий Каневский

[email protected]Выпускающий редактор:

Анна Заславская

Редакционная коллегия:Андрей АгеноровАлександр ГуринЕвгений ЗвонаревСергей Кривандин

Александр маргеловНиколай паничкин

Борис Рудяк

Дизайн, графика, верстка:Елена Георгадзе

Екатерина БеляеваЕвгений Торочков

Распространение:Анна Заславская

Электронная подписка:www.compeljournal.ru

Отпечатано:«Гран при»г. Рыбинск

Тираж – 1000 экз.© «Новости электроники»

Подписано в печать:27 декабря 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕПРОМАВТОМАТИКА

В будущей олимпийской столице применяем новые технологии Дмитрий Рязанцев ..........................................................................................................3

Все для электросети от компании Eaton: коммутация, защита и обмен данными Дмитрий Калинин ...................................................................................................... 5

Избежать холостого хода трансформатора тока: блоки Pocon от Weidmueller Дмитрий Белов ......................................................................................................... 10

Ограничил мощность – защитил нагрузку! (Line Energy) Юрий Суша .............................................................................................................. 19

Электрораспределение в совершенной форме (Rittal) Алексей Гайкович .................................................................................................... 21

Промышленные источники бесперебойного питания с IQ-технологией (Phoenix Contact) Александр Рябчинский ........................................................................................... 27

SKiiP – силовая электроника на суше и на море (Semikron) Андрей Григорьев, Андрей Колпаков ..................................................................... 29

Экономим на потреблении насоса и вентилятора: специализированные инверторы от Omron Лариса Тихонова ..................................................................................................... 25

«Алло, диспетчер!»: система диспетчеризации электрических сетей Telpam (VERTESZ Elektronika) Сергей Ольцман ...................................................................................................... 13

Реле от Line Energy: экономим электроэнергию в сети Юрий Суша .............................................................................................................. 15

Если вы хотите предложить интересную тему для статьи в следующий номер журнала – пишите на адрес [email protected] c пометкой «Тема в номер» или в рубрику «Я – автор» раздела «Разработчикам» сайта www.compel.ru.

В блИЖАйшИх НОМЕРАх ЖуРНАлА «НЭ + ПРОМАВТОМАТИКА»: ОСОбЕННОСТИ ЭлЕКТРОПИТАНИЯ уСТРОйСТВ ПРОМышлЕННОй АВТОМАТИКИ.

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ+ПРОМАВТОМАТИКА № 1, 20122

ОТ РЕДАКТОРА

Уважаемые читатели!

Все-таки Россия – удивитель-ная страна! Есть в ней, скажем, Ханты-мансийский автономный округ – нефтеносная Югра. И есть столица этого округа – го-род Ханты-мансийск. Богатей-ший город, где сосредоточены центральные офисы многих газо- и нефтедобывающих компаний, где находится штаб-квартира одного из крупнейших россий-ских авиаперевозчиков – ком-пании UTAir, где при населении в 80 тысяч человек имеется Го-сударственный университет, а в роскошном местном концертом зале выступают артисты мирово-го уровня.

И вот в процессе подготовки к печати статьи главы российско-го представительства венгерской электротехнической компании Vertesz я читаю, что в террито-

риальных электросетях Ханты-мансийского автономного окру-га нет систем диспетчеризации электросетей. То есть средства сигнализации есть, и, скажем, информацию о примерном месте обрыва линии диспетчеры полу-чают сразу. А вот применяемые уже во всем цивилизованном мире системы телеуправления, позволяющие изменить состоя-ние объекта контроля, отсут-ствуют. На проблемную точку высылается бригада электриков, и задача решается «в ручном ре-жиме».

Сначала я не поверил это-му. Как?! – не где-нибудь, а в Ханты-мансийске? Уточнил – информация подтвердилась.

В последние недели 2011 года руководством страны был принят ряд жестких кадровых решений по нескольким территориальным энергетическим компаниям. Не

в моей компетенции рассуждать на тему причин этих решений и их правомерности. Но мне очень хотелось бы надеяться, что ра-ботники, которые придут к руко-водству этими компаниями, об-ратят внимание на этот журнал. мы посвятили его приборам для контроля параметров сети. И на-деемся, что российские электро-сети по уровню автоматизации скоро придут к нормальному ми-ровому уровню.

С уважением,Геннадий Каневский


КОМПАНИЯ

3

ПРОМАВТОМАТИКА

В будущей олимпийской столице применяем ноВые технологии

Дмитрий Рязанцев (ОАО «Кубаньэнерго»)

Готовя номер журнала, посвященный автоматизации электропередачи, редакция обратилась за мини-интервью к и.о. главного инженера ОАО «Кубаньэнерго» Дмитрию Рязанцеву, присутствовашему на отраслевой выставке «Электрические сети-2011». Дмитрий Юрьевич представляет в номере точку зрения крупной компании-энергооператора на проблемы авто-матизации отрасли.

Редакция: Насколько полезным оказалось для ОАО «Кубаньэнерго» посещение выставки? Что она дала компании?

Дмитрий Рязанцев: Электроэнер-гетика – это одна из самых высоко-технологичных отраслей экономики, и конкурентоспособность в этой сфере напрямую зависит от открытости ком-пании всему новому. Участие в выстав-ках позволяет познакомиться с самыми передовыми разработками, провести пе-реговоры с производителями, принять участие в деловых мероприятиях, на ко-торых обсуждаются актуальные вопро-сы развития электроэнергетики.

В состав делегации ОАО «Кубаньэ-нерго», которая принимала участие в выставке «Электрические сети – 2011», вошли специалисты компании, чья дея-тельность связана с инновационным раз-витием, техническим перевооружени-ем, реконструкцией и строительством, а также эксплуатацией электросетево-го комплекса. Считаю, что сотрудники ОАО «Кубаньэнерго» должны быть в центре событий, владеть информацией о состоянии дел на рынке современных разработок.

Делегация компании приняла участие в работе делового форума «Инновацион-ный потенциал российского распредели-тельного электросетвого комплекса», на котором обсуждалась программа инно-вационного развития распределитель-ных сетевых компаний, входящих в со-став ОАО «Холдинг МРСК». Также сотрудники ОАО «Кубаньэнерго» по-сетили научно-практическую конферен-цию «Интеллектуальная электроэнерге-тическая система России: предпосылки и перспективы», которая была посвяще-на передовым разработкам и научным предложениям для развития отрасли. Технические специалисты нашей ком-

пании побывали на семинаре, темой ко-торого стали интеллектуальные системы измерения при коммерческом учете элек-троэнергии и управленческие системы.

Ред.: Как вы видите перспективы развития российских производителей оборудования для энергетики?

Д.Р.: Сегодня рынок оборудования для электроэнергетики активно растет. Это связано с тем, что компании, вхо-дящие в Холдинг МРСК, инвестируют значительные средства в модернизацию и развитие электросетевого комплекса. Например, ОАО «Кубаньэнерго» сегод-ня ведет целый ряд крупных инвестици-онных проектов. Наиболее ответствен-ный из них – модернизация и развитие электросетевого комплекса в Сочи, где в 2014 году пройдут Зимние Олимпий-ские игры. Программа строительства олимпийских объектов и развития го-рода Сочи как горноклиматического ку-рорта предусматривает возведение трех новых и реконструкцию ряда существу-ющих подстанций классом напряжения 110 кВ, а также реконструкцию 200 км воздушных линий электропередачи и около 590 км – кабельных.

Сочи – это наиболее важное наше на-правление, но далеко не единственное. Программа модернизации затрагивает весь Краснодарский край и Республи-ку Адыгея. Поэтому объем инвестиций в реконструкцию и строительство – ко-лоссальный. И значительная доля этих средств идет на закупку оборудования. Перспективы у российских компаний, работающих на этом рынке, очень хоро-шие. Сегодня от них требуется, прежде всего, эффективная конкуренция с зару-бежными производителями как по цене, так и по качеству продукции. Кстати, практика показывает, что значительная часть материалов и оборудования, рабо-тающего на наших подстанциях и лини-

ях электропередачи, – отечественного производства. Это говорит о том, что у российских производителей очень силь-ные позиции на рынке.

Ред.: Как Вы оцениваете уровень технологического развития отрасли? Что, на Ваш взгляд, необходимо усо-вершенствовать в первую очередь?

Д.Р.: Сегодня мы ведем модерниза-цию сразу по нескольким направлени-ям: обновляем подстанционное и релей-ное оборудование, провода и кабели, опоры для линий электропередачи.

На подстанциях уходим от маслона-полненных аппаратов: например, посте-пенно заменяем масляные выключатели на вакуумные и элегазовые. В систе-мах релейной защиты активно исполь-зуем микропроцессорные устройства. На линиях электропередачи начали ис-пользовать современные многогранные опоры, а голый провод заменяем на самонесущий изолированный (СИП). При прокладке подземных коммуни-каций используем современный кабель из сшитого полиэтилена. На объектах в Сочи мы применяем самые современные разработки. Например, на новых лини-ях в будущей олимпийской столице ис-пользуются современные провода, кото-рые обладают повышенной пропускной способностью и прекрасными эксплуа-тационными характеристиками.

Сегодня существует много современ-ных, инновационных решений, которые можно внедрять на практике. Однако важно понимать, что обновление от-дельного «узла», использование только одной технологии мало что дает. Элек-тросетевой комплекс – это сложная си-стема, все части которой связаны меж-ду собой. Поэтому модернизация этой системы должна носить комплексный характер. Именно такой подход мы ис-пользуем в ОАО «Кубаньэнерго» при составлении наших перспективных про-грамм.


ОБЗОРЫ

5


Международный концерн Eaton входит в число миро-вых лидеров по разработке и производству электротех-

ники для распределения электроэнергии и автоматизации производственных про-цессов. Устройства защиты, а также си-стемы контроля и автоматики являются главными направлениями деятельности концерна. Компания предлагает доста-точное многообразие решений и методов для диагностики состояния электриче-ских сетей и коммуникационных узлов:

• Прямая сигнализация• Локальная диагностика• Управление по полевой шине• Дистанционное наблюдениеПри применении средств диагности-

ки и коммуникации снижается время ре-акции в критических ситуациях, какими являются перегрузка, перекос фаз или выпадение фазы. Своевременное вме-шательство позволяет предотвратить по-вреждения отходящих линий и упрощает планирование профилактических работ по техническому обслуживанию. За счет этого повышается эксплуатационная на-дежность машин и систем, и сокращают-ся дорогостоящие простои оборудования из-за аварий на производстве.

Диагностика и коммуникация электрических сетей

Силовые автоматические выключате-ли в литом корпусе серии NZM от ком-пании Eaton достаточно хорошо извест-ны в России под маркой Moeller и давно зарекомендовали себя как надежные устройства для защиты сетей и электро-оборудования. Данные автоматы изго-тавливаются в четырех типоразмерах,

в 3- и 4-полюсном исполнении, с термо-магнитными или электронными расце-пителями. Они охватывают диапазон то-ков от 160 до 1600 А (рис. 1). Подбором расцепителей можно реализовать прак-тически любой способ защиты: защиту цепей, генераторов, двигателей и защиту при возникновении тока утечки.

Поворотный механизм коммутации с системой двойного разрыва контактов значительно ускоряет отключение тока. Преимуществом конструктивного реше-ния механизма расцепления силовых контактов является использование воз-действия динамических сил токов корот-кого замыкания. Данная конфигурация гарантирует существенное ограничение тока короткого замыкания раньше, чем он достигнет своего максимального зна-чения. Подключив два ограничивающих автоматических выключателя друг за другом, мы получим возможность так называемого каскадирования, когда бо-лее мощный вводной автомат помогает справиться с отключением тока корот-кого замыкания автоматическому вы-ключателю на отходящей линии с более низкой отключающей способностью (на-пример, серии PL7 или PLHT). Таким образом, можно проектировать эконо-мичные решения в цепях, где предпола-гаемый ток короткого замыкания может превышать отключающую способность выходного автомата.

В дополнение к основным защитным функциям автоматические выключатели серии NZM с электронными расцепите-лями обладают рядом встроенных сер-висных функций, значительно облег-чающих последующую эксплуатацию и контроль как самих автоматических вы-

ключателей, так и электроустановок, ко-торые они защищают. Теперь возможно незамедлительное определение критиче-ских ситуаций: сигнализация при 70%, 100% и 120% нагрузке отображается не-посредственно на электронном расце-пителе при помощи светодиода. Таким образом, граничные значения нагрузки могут быть определены без дополни-тельных аксессуаров. Для отображения статуса выключателя и его аварийного срабатывания в NZM применяются кон-тактные элементы серии RMQ-Titan.

Автоматические выключатели NZM с электронными расцепителями имеют широкий диапазон функций диагности-ки и мониторинга на всех этапах рас-пределения энергии. Вся важная инфор-мация может быть собрана, отображена локально, и передана далее на высокоу-ровневые системы. Вследствие этого по-вышается прозрачность системы, сокра-щается время реагирования в аварийных режимах, как, например, при перегруз-ке, несимметричности фаз или корот-ком замыкании. Детальные протоколы событий позволяют произвести быстрый анализ причин отключения. Счетчики коммутаций и общего времени работы

Все для электросети от компании Eaton: коммутация, защита и обмен данными

Дмитрий Калинин (КОМПЭЛ-Автоматика)

Возьмем промышленную электрическую цепь, в которой должна происхо-дить коммутация нескольких силовых нагрузок. Для целей коммутации и за-щиты от перегрузок и КЗ добавим силовые автоматические выключате-ли NZM от Eaton. Для регистрации информации добавим модуль обмена данными, а также – модули защиты от утечки и замыкания на землю. Свяжем все это между собой стандартной шиной или системой SmartWire Darwin для автоматического управления процессами коммутации. На вы-ходе – полная коммутационно-распределительная система от одного из ведущих мировых производителей – концерна Eaton.

Рис. 1. силовые автоматические выключатели серии nZM


ОБЗОРЫ

6


позволяют планировать сроки техни-ческого обслуживания автоматических выключателей. Функции протокола по-зволяют производить документирова-ние статуса выключателя (Вкл/Откл/Авария), диагностических сообщений и настройки параметров. Чтобы соответ-ствовать изменяющимся требованиям, система имеет модульную конструкцию, что дает необходимый уровень гибкости при расширении и модернизации.

Одной из важнейших характери-стик выключателей NZM размеров 2, 3 и 4 (на номинальные токи 250, 630 и 1600 А) является способность регистри-

ровать, сохранять и передавать инфор-мацию, связанную с изменениями вели-чины тока, протекающего в защищаемой цепи. С электронного расцепителя мо-гут быть считаны подробные сведения о срабатывании выключателя и сигна-лизации, включая причину отключения, нагрузку по фазам, а также настройки автоматического выключателя. Выклю-чатель имеет ячейки памяти для хране-ния 10 последних записей истории диа-гностики.

Вся информация доступна для счи-тывания при помощи портативного ком-пьютера, а также для мобильной диа-гностики через модуль обмена данными DMI (Data Management Interface, ти-повое обозначение NZM-XDMI612). Обмен данными осуществляется по специальному кабелю через встроен-ный в расцепитель коммуникацион-ный порт. Таким образом, можно по-лучить с обычного компьютера доступ к параметрам и при наличии моторно-го привода, к управлению автомата. DMI интерфейс управления данными позволяет получать стационарное ото-бражение всех сигналов, измерений, коммутационных операций, часов ра-боты, а также диагностических записей за определенные промежутки времени (рис. 2).

Полное объединение всех функций автоматизации теперь возможно посред-ством управления по полевой шине. Из ассортимента принадлежностей авто-матических выключателей NZM мож-но выбрать соответствующий модуль расширения (подключаемый к блоку DMI), при помощи которого произво-дится подключение к стандартной шине данных (PROFIBUS DP, CANopen или DeviceNet) – см. рис. 3. Вся важная измеряемая информация и статус вы-ключателей могут быть считаны, заре-гистрированы и переданы управляющей системе вышестоящего уровня. Пре-вышение пороговых значений может оцениваться через концепцию управ-ления электроэнергией. Установка свя-зи довольно просто осуществима через PROFIBUS: данные доступны в общем формате и структуре, используемых стандартным профилем PROFIBUS (PNO). Кроме того, функциональные возможности DP-V1 дают доступ ко всем сообщениям, диагностике и дан-ным параметризации, а также функци-ям пуска двигателя.

Функции обработки данных, посту-пающих от автоматических выключа-телей, подключенных к сети Profibus, дистанционного контроля и управле-ния нагрузкой и др. выполняет новое программное обеспечение FDT (Field Device Tool). До сих пор требовалось комплексное программирование управ-ления и визуализации системы. Теперь существует новый FDT-навигатор, ко-

торый делает возможным простое при-менение комплексной системы контроля за обслуживанием: для дистанционного управления и мониторинга состояния выключателей, объединенных в сеть, для обзора событий и сервисной ин-формации, а также для параметриза-ции всех функций этих устройств. Для установки этих функций не требуется особых знаний по автоматизации, они устанавливаются так же просто, как драйвер для принтера.

Дифференциальная защитаПосредством подключения к выклю-

чателям NZM1 и NZM2 модулей защи-ты от замыкания на землю возможно расширение первоначальных защитных функций этих автоматических выклю-чателей (рис. 4). Данная комбинация устройств не требует дополнительного питания и позволяет решать такие за-дачи, как:

• Проведение и коммутация тока до 250 А

• Защита от перегрузки, короткого замыкания и токов утечки на землю

Модуль защиты от токов утечки на землю для NZM2 не зависит от напря-жения питания и может применять-ся для защиты персонала. Возможен выбор между устройствами, чувстви-тельными к пульсирующим токам или к постоянному и переменному току. Существуют 3- и 4-полюсные устрой-ства с номинальными токами утечки, подходящими почти для любого при-менения: от 30 мА до 3 А, с возмож-ностью регулировки времени задержки отключения. В качестве альтернати-вы эти модули могут быть скомбини-рованы с простыми выключателями-разъединителями серии N.

В случае возникновения токов утеч-ки на землю модуль дифференциальной защиты, установленный на NZM1, сна-чала отобразит это при помощи свето-диода. Расцепитель дифференциальной защиты выключателя сработает только в случае превышения значения уставки тока утечки. Это означает, что главные контакты будут разомкнуты. Причи-на срабатывания отображается меха-ническим индикатором на NZM1 или NZM2. Опционально могут быть уста-новлены вспомогательные контакты для реализации дистанционной сигна-лизации аварийного отключения. Для восстановления подачи питания авто-матический выключатель и расцепитель тока утечки должны быть перевзведены и повторно включены.

Другое решение от Eaton – реле тока утечки PFR с внешним трансфор-матором тока – позволяет осуществлять гибкую дифференциальную защиту при номинальных токах до 1800 A (рис. 5). Данное реле представляет собой ком-пактное, безопасное и легко адаптируе-

Рис. 2. модуль обмена данными DMI

Рис. 3. организация управления выключателем nZM по стандартной шине данных

Рис. 4. подключение к выключателям nZM модулей защиты от замыкания на землю


ОБЗОРЫ

7


мое устройство, которое можно успешно использовать в условиях ограниченного монтажного пространства в распреде-лительном шкафу. Компактный торои-дальный трансформатор тока, устанав-ливаемый на отходящий кабель, и измерительное реле, фиксируемое на DIN-рейке, образуют полнофункцио-нальную схему дифференциальной за-щиты (рис. 6).

Новая комбинация реле/трансфор-матор от Eaton может иметь широкий спектр применений: от задач общего распределения энергии до защиты от-дельных электродвигателей. Диапазон токов утечки указанных реле лежит в пределах от 30 мА до 5 A. Реле име-ет функцию предварительной сигна-лизации, которая срабатывает еще до превышения значения уставки тока утечки. Функция предупредительной сигнализации позволяет вовремя при-нять меры, препятствующие отключе-нию электроэнергии.

Регистрация и оптимизация расхода энергии

Потребность в простом измеритель-ном устройстве для определения пере-данной энергии является актуальной в распределительных устройствах и по-стах управления электродвигателями. Энергия – это драгоценный ресурс, и каждый вынужден экономить ее. Со-кращение потребления энергии требует знания уровня ее расхода, таким обра-зом, использование простых датчиков для регистрации расхода энергии ста-новится необходимо как никогда. Реги-страция потребления энергии в зданиях помогает анализировать ее расход и со-кратить нерациональное использование. Регистрация расхода энергии в про-мышленности является необходимым предварительным условием для избега-ния дорогостоящих пиков потребления электроэнергии.

Важным этапом развития измери-тельных и коммуникационных воз-можностей автоматических выклю-чателей NZM явился выпуск новых модулей измерения NZM-XMC. Новая линейка модулей измерения и комму-

никации разработана для использо-вания вместе с автоматическими вы-ключателями NZM2 и NZM3 и может применяться в диапазоне напряжения от 35 до 690 В и в диапазоне токов от 1,5 до 630 A (рис. 7). Существуют два типоразмера для использования с вы-ключателями NZM разных номиналов: типоразмер 2 (NZM2-XMC) для вы-ключателей с номинальным током до 300 А и типоразмер 3 (NZM3-XMC) для выключателей с номинальным то-ком до 630А. Для каждого из типораз-меров существует 3- и 4-полюсное ис-полнение (рис. 8, 9).

Основной модуль представляет со-бой комбинацию датчиков тока на основе трансформаторов Роговского, отводов напряжения, измерительной электроники и коммуникационного ин-терфейса полевой шины в одном кор-

пусе. По сравнению с традиционным использованием анализаторов сети и стандартных трансформаторов тока та-кое устройство позволяет в значитель-ной мере снизить затраты на монтаж и обслуживание, занимаемое простран-ство в распределительной панели и об-щую стоимость системы. Главное его преимущество – простота механиче-ской установки. Кабели и провода про-ходят через отверстия в XMC в ком-мутационное устройство или аппарат защиты. Они могут быть размещены как на стороне ввода, так и на отходя-щей стороне.

Установка модуля измерения и коммуникации может быть произведе-на в любом месте панели управления. Система не зависит от модели и кон-струкции выключателя, поэтому мо-дули XMC могут быть использованы

Рис. 5. реле тока утечки PFR с внешним транс-форматором тока

Рис. 6. реализация полнофункциональной схемы дифференциальной защиты

Рис. 7. применение модуля измерения nZM-XMC

Рис. 8. модуль измерения nZM-XMC в трехпо-люсном исполнении

Рис. 9. модуль измерения nZM-XMC в четырех-полюсном исполнении


ОБЗОРЫ

8


для подключения к уже установлен-ным автоматическим выключателям и выключателям-разъединителям, при условии соблюдения минимальных за-зоров, требуемых конструкцией соот-ветствующих коммутационных аппа-ратов. Это решение предлагает очень широкий диапазон применений и, на-пример, при модернизации за очень короткое время может быть интегри-ровано в уже существующие распреде-лительные щиты. Питание устройства может осуществляться как от отдель-ной линии 24 В DC, так и от специаль-ного дополнительного модуля питания, встраиваемого в систему.

Модули XMC выпускаются в двух исполнениях по коммутационному ин-терфейсу: для сети Modbus RTU и с им-пульсным выходом S0 для учета элек-троэнергии. К модулям с интерфейсом

Modbus можно подключать выносной ЖКИ-дисплей (рис. 10), который по-зволяет отображать информацию о то-ках и напряжениях (пофазно), актив-ной и реактивной мощности, а также о коэффициенте мощности. Дисплей име-ет стандартные размеры 96x96 и пред-назначен для установки на лицевую па-нель распределительного устройства. На дисплее имеется клавиатура, при помощи которой можно выбирать для отображения любые необходимые дан-ные. Один выносной дисплей может быть подключен к нескольким измери-тельным модулям XMC. Модули так-же определяют текущее состояние ав-томатического выключателя ON/OFF/TRIP и управляют моторным приводом (функции автоматического или дистан-ционного включения).

Все необходимые данные могут быть по интерфейсу Modbus переданы в си-стему автоматизированного управления и, кроме того, могут быть локально отображены на дисплее и сохранены. Порядок оптимизации потребления может быть установлен здесь же. Та-ким образом, значительно уменьшают-ся: количество электропроводки, труд-ности при установке и, самое главное, стоимость. Модули XMC обеспечивают всеми соответствующими данными, не-обходимыми для расчета потребления энергии:

• Фазные токи и токи нейтрали,• Среднеквадратичная величина на-

пряжения,• Активная, реактивная и полная

мощность,• Активная, реактивная и полная

энергия,• Коэффициент мощности (cos phi).Предварительная обработка инфор-

мации позволяет уменьшать загрузку на станциях обработки данных. Про-стая форма оптимизации характеристик существенно снижает уровень загруз-ки. При достижении определенного по-

рога с помощью цифрового устройства вывода можно управлять моторным приводом для управления автоматиче-ским снижением нагрузки. Доступен целый ряд цифровых и аналоговых плат ввода-вывода для расширения функциональных возможностей этих устройств. Эти платы устанавливаются в основное устройство и могут быть за-казаны совместно с ним или установле-ны позднее. Доступны следующие мо-дули расширения:

• 2 выхода с перекидными контакта-ми;

• 4 выхода с открытыми контакта-ми;

• 4 цифровых входа / 4 цифровых выхода;

• 1 аналоговый выход 4...20 мА.Интеллектуальное устройство пред-

варительной обработки XMC предла-гает дополнительную информацию для уровней контроля и управления. К при-меру, могут быть вычислены и выданы максимальные значения измеренных ве-личин от определенного времени, или временного диапазона, или значение в определенный момент времени. XMC также имеет преимущества в плане диа-гностики. В частности, могут выдавать-ся сигналы предупреждения уровней нагрузки. Также могут быть определе-ны и переданы токи утечки на землю. Это помогает установить большую про-зрачность в потреблении электроэнер-гии и сократить издержки.

Интеграция в систему SmartWire Darwin

В дополнение к коммуникационно-му модулю NZM-XDMI612, описанно-му выше, компания Eaton выпустила в этом году модуль подключения NZM на шину SmartWire, которая уже на совре-менном этапе позволяет полностью ин-тегрировать в одну шину практически все устройства управления, коммутации и сигнализации от компании Eaton.

Рис. 10. Выносной Жки-дисплей для модулей XMC

Рис. 11. соединение по технологии SmartWire Darwin

Рис. 12. модуль nZM-XSWD-704


ОБЗОРЫ

9


SmartWire Darwin (SWD) – это инновационная интеллектуальная тех-нология подключения компонентов си-стемы коммутации и управления без управляющей проводки, без распре-деленных модулей ввода/вывода, без трудоемкой адресации через переклю-чатели DIP. Подключение и эксплуа-тация устройств в распределительных системах с использованием SWD ста-новится действительно простой зада-чей. Технология SmartWire Darwin превращает стандартное оборудование переключения в интеллектуальную си-стему коммуникационных приборов. С использованием данной технологии все устройства подключаются в одну систему с использованием единствен-ного кабеля (рис. 11). Благодаря это-му значительно снижаются затраты на разработку и монтаж систем АСУ, а также вероятность ошибок при монта-же и наладке. В будущем технология SmartWire Darwin полностью заменит управляющую проводку между систе-мой управления и коммутационными устройствами.

Модуль NZM-XSWD-704 (рис. 12) предназначен для осуществления обме-на данными между электронными рас-цепителями автоматических выключате-лей NZM2, NZM3, NZM4 и системой SmartWire-DT и осуществляет передачу следующих данных:

• Статус выключателя (Вкл/Откл/Авария)

• Предупреждения о перегрузке• Причины последнего срабатыва-

ния выключателя• Фактическая величина силы тока• Информация о типе выключателя• Текущие значения уставок расце-

пителяМодуль имеет два дискретных входа

для получения управляющих сигналов, два транзисторных выхода для дистан-ционного управления автоматическим выключателем и устройство хранения информации о потребленной электроэ-нергии (кВт*ч). Данные о потребленной энергии передаются через цифровой вход (S0) от внешнего модуля измере-ния энергии NZM-XMC.

Простота доступа к текущим пара-метрам и прозрачность данных повы-шает эффективность управления и на-дежность распределительных систем, защищаемых автоматами NZM. Кроме того, интеграция в систему SmartWire Darwin снижает количество проводов информационной обвязки и снижает время, затрачиваемое на поиск неис-правностей во время пусконаладки.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка –

e-mail: [email protected]

Rapid Link 4.0: система привода с электронным управлением от Eaton

Электротехнический сектор компа-нии Eaton запустил в производство новую децентрализованную систему привода с электронным управлени-ем. Данная система привода пред-ставляет собой второе поколение Rapid Link и обеспечивает расши-ренный диапазон производительно-сти за счет улучшенных электриче-ских параметров.Новая концепция корпуса Rapid Link 4.0 дает заметные преимуще-ства при установке и вводе в экс-плуатацию. Пускатели электродви-гателей и преобразователи частоты мощностью до 2,2 кВт имеют оди-наковые монтажные размеры, что упрощает компоновочное проекти-рование. Благодаря этому замена инвертора частоты не требует боль-ших усилий.Прямоугольная конструкция кор-пуса обеспечивает подвод кабе-ля питания и двигателя слева или справа, а не только снизу. Поэтому уровень оператора и охлаждающие вентиляторы всегда расположены в оптимальном положении. К новой концепции корпуса также можно отнести дополнительно встраивае-мый и блокируемый разъедини-тель. Это обеспечивает безопасное отключение блока Rapid Link и под-ключенного электродвигателя от питающей сети для задач по техни-ческому обслуживанию. Все разме-ры и варианты обеспечены защитой класса IP65.В дополнение к хорошо известной функции быстрого останова поль-зователи теперь могут программи-ровать циклические последователь-ности с помощью фиксированных частот. Повторяющиеся последо-вательности могут храниться в па-мяти преобразователя частоты RA-SP4, поэтому снижается обработка, требуемая в ПЛК.


ОБЗОРЫ

10


Для измерения энергии и ее па-раметров выстраиваются цепи различной сложности. Клю-чевым элементом таких цепей

являются трансформаторы тока (ТТ), применяемые для контроля больших токов, особенно в ситуациях, когда не-возможно непосредственное включение измерительных приборов в контролиру-емые цепи.

При использовании ТТ необходимо соблюдать основное и главное правило: вторичная цепь трансформатора тока не должна работать в режиме холостого хода, ввиду индуцирования очень боль-шой, опасной для жизни ЭДС (до не-скольких киловольт). Таким образом, при работе ТТ нельзя размыкать вторич-ную цепь, что создает серьезные трудно-

сти при обслуживании измерительных цепей и замене отдельных компонен-тов, а также при включении/выключе-нии приборов в/из цепи. С другой сто-роны, уход от использования ТТ также невозможен, так как непосредственное включение измерительных приборов в сильноточные цепи сделало бы опасным прикосновение к ним. Кроме того, кон-струкция приборов в этом случае была бы сильно усложнена, так как изоляция токоведущих частей должна быть рас-считана на высокое напряжение, а их сечение – на большие токи. Во избежа-ние аварийных ситуаций в цепях ТТ воз-можны два состояния цепи вторичной обмотки: постоянное полное сопротив-ление нагрузки, либо – при ее отклю-чении – короткое замыкание вторичной

обмотки ТТ. Постоянное полное сопро-тивление в ряде случаев подразумевает постоянное нахождение в измеритель-ной цепи соответствующих приборов, а для их замены или исключения необхо-димо за короткий промежуток времени замкнуть цепь накоротко. В последнем случае есть вероятность поражения то-ком обслуживающего персонала.

Всего этого можно избежать, при-менив уникальный продукт от компа-нии Weidmueller – испытательные бло-ки POCON4 и POCON8 (рис. 1) – для подключения, соответственно, четырех или восьми цепей трансформаторов тока и трансформаторов напряжения (ТН). В обеих модификациях имеется допол-нительная цепь состояния (вставленной или вынутой) крышки.

Избежать холостого хода трансформатора тоКа: блоКИ Pocon от Weidmueller

Дмитрий Белов (КОМПЭЛ-Автоматика)

Трансформатор тока – важнейшее техническое средство для измере-ния сильных токов. Но холостой ход вторичной цепи трансформатора тока при замене компонентов цепи опасен для жизни. Для предотвращения этой си-туации применяются измерительные блоки POCON4 и POCON8.

Таблица 1. основные технические характеристики блоков Pocon

Номинальное напряжение (AC/DC), В 250

Испытательное напряжение 2,21 кВ/50 Гц в течение 1 минуты

Термическая стойкость при токе 300 А в течение 1 с;при токе 60 А в течение 6 с

Номинальный ток, А

Переменный ток (АС)• При температуре окружающей среды 20°С:– 15, сечение проводника ≥ 0,5 мм2;– 19, сечение проводника ≥ 1 мм2.• При температуре окружающей среды 55°С:– 11, сечение проводников ≥ 0,5 мм2;– 14,5; сечение проводников ≥ 1 мм2.Постоянный ток (DC) (без разрыва цепей)• При температуре окружающей среды 20°С:– 15, сечение проводников ≥ 0,5 мм2;– 19, сечение проводников ≥ 1 мм2.• При температуре окружающей среды 55°С:– 11, сечение проводников ≥ 0,5 мм2;– 14,5; сечение проводников ≥ 1 мм2.Постоянный ток (DC) (с разрывом цепи)230 В/1 А/300 циклов

Диапазоны сечений проводников, мм2

Одного проводника (двух одинакового сечения):• Однопроволочного 0,5...10 (0,5...2,5);• Многопроволочного 0,5...10 (0,5...2,5);• Повышенной гибкости с наконечником без изолированной втулки 0,5...10 мм2 (0,5...2,5);• Многопроволочного и повышенной гибкости с наконечником изолированным пластиковой

втулкой 0,5...6 (0,5...2,5).

Количество циклов коммутаций Клеммный блок – измерительная крышка: 300Клеммный блок – рабочая крышка: 20


ОБЗОРЫ

11


Испытательные блоки применяются в качестве многополюсных силовых со-единителей в цепях ТТ и ТН устройств релейной защиты и измерительных при-боров.

В состав блоков входят: клеммный блок с бюгельным винтовым зажимом проводника; рабочая крышка; измери-тельная крышка; модернизированная крышка и ряд аксессуаров – кодирую-щий элемент, двух- и трехконтактный мостик.

Использование той или иной крыш-ки определяет режим работы блоков. При неустановленной рабочей крышке цепи разомкнуты, а соседние клеммы замкнуты внутренними перемычками (рис. 2а).

Установка рабочей крышки обеспе-чивает рабочий режим блоков, одно-временно размыкая закорачивающие перемычки, а соединение цепей обеспе-чивается перемычками, встроенными в рабочую крышку (рис. 2б).

Таблица 2. сводная таблица для заказа компонентов Pocon

Наименование АртикулРабочий режим Режим измерений

Цепи ТТ Цепи ТН Цепи ТТ Цепи ТНPOCON 4 POCON 8 POCON 4 POCON 8 POCON 4 POCON 8 POCON 4 POCON 8

Клеммный блок POCON 4 1052150000 1 – 1 – 1 – 1 –

Клеммный блок POCON 8 1052140000 – 1 – 1 – 1 – 1

Рабочая крышка (черная) POCON 4 1052160000 1 – 1 – – – – –

Рабочая крышка (черная) POCON 8 1052170000 – 1 – 1 – – – –

Кодирующий элемент 1091690000 – – – – – – 3 7

Измерительная крышка POCON 4 1052180000 – – – – 1 – 1 –

Измерительная крышка POCON 8 1052080000 – – – – – 1 – 1

2-х полюсный мостик 1091670000 – – – – 3 4 –

3-х полюсный мостик 1091680000 – – – – 1 1 1 1

Модернизированная крышка (оранжевая) POCON 4

1052120000 1* – – – – – – –

Модернизированная крышка (оранжевая) POCON 8

1052130000 – 1* – – – – – –

* Только для рабочего режима схем с обходным выключателем. При этом рабочая крышка не требуется.

Рис. 1. Pocon 4 и Pocon 8

Рис. 2. режимы работы блоков Pocon: а) со сня-той крышкой б) с установленной рабочей крышкой Рис. 3. Использование измерительной крышки

Измерительная крышка (рис. 3) устанавливается в режиме наладки и измерений. При установленной измери-тельной крышке закорачивающие пере-мычки также разомкнуты, и соедине-ние цепей обеспечивается перемычками, встроенными в саму крышку. Кроме того, появляется возможность измере-ния параметров цепи.

Модернизированные крышки ис-пользуются в цепях ТТ устройств релей-ной защиты для схем с обходным вы-ключателем.

В режиме наладки (измерений) в клеммный блок вставляется измери-тельная крышка, при этом закора-чивающие перемычки разомкнуты, и соединение цепей обеспечивается пере-мычками, встроенными в измеритель-ную крышку.

Установка кодирующего элемента определяет использование клеммных блоков в цепях ТТ (кодирующий эле-мент не установлен) или ТН (с уста-

Рис. 4. Установленный кодирующий элемент


ОБЗОРЫ

12


новленным кодирующим элементом), обеспечивая постоянный разрыв между соседними клеммами (рис. 4).

Соединительные мостики, входящие в комплект блоков, позволяют коммути-ровать цепи.

Установка блоков POCON произ-водится на панель электротехнического шкафа.

Основные технические характери-стики блоков приведены в таблице 1.

Испытательные блоки имеют серти-фикат соответствия ГОСТ Р 50030.7.1 – 2000 (МЭК 60947-7-1-89), что позволяет применять их на ответственных объек-тах.

В качестве примера на рис. 5 приве-дена схема включения блоков POCON4 и POCON8 в цепи устройств релейной защиты.

Компания КОМПЭЛ, явля-ясь официальным дистрибьютором WEIDMUELLER, готова предложить вам испытательные блоки POCON со склада в Москве.

В таблице 2 приведена информация для заказа необходимого комплекта в со-ответствии с поставленными задачами.

Рис. 5. Включение блоков Pocon в цепь устройств релейной защиты: A1, A2 – комплект рза; P4 – Pocon4 и р8 – Pocon8




ОБЗОРЫ

13


В системе российских элек-трических сетей наблюдает-ся довольно низкая степень распространенности систем

диспетчеризации, а ведь использова-ние этих систем может существенно повысить производительность труда на предприятии благодаря следующим факторам:

• сокращение времени провала на-пряжения;

• сокращение затрат на эксплуата-цию и ремонт;

• ускорение поиска ошибок;• упрощенная, оптимально скоорди-

нированная работа.Давайте сначала определимся с тер-

мином «диспетчеризация». В соответ-ствии с советской инженерной традици-ей мы используем следующие термины из области телемеханики:

• телесигнализация (ТС) – ком-плекс технических средств, обеспечи-вающий доступность в центре инфор-мации о состоянии объектов контроля, находящихся на удаленном расстоянии;

• телеуправление (ТУ) – ком-плекс средств, обеспечивающий воз-можность изменения состояния объек-тов контроля.

Совокупность ТУ и ТС принято на-зывать диспетчеризацией.

В настоящее время в связи с разви-тием техники подобное деление на ТУ и ТС смотрится несколько старомодно. Действительно, это деление относится к тем временам релейных телемеханиче-ских средств, когда можно было даже визуально разделить шкафы ТС и ТУ.

Однако, лишь малая часть электриче-ских сетей в нашей стране оборудована системами диспетчеризации. Чаще всего сетевые предприятия оборудованы толь-ко системами ТС. Например, в террито-риальных сетях Ханты-Мансийского ав-тономного округа в центре управления возможно лишь получать информацию

о состоянии объектов. Для изменения же состояния приходится отправлять на точку работника, а на это тратится вре-мя и средства, не говоря о потерях при обесточивании целых районов.

Необходимо также отметить, что большинство систем диспетчеризации, установленных в настоящее время на сетях в России, могут давать в центр довольно ограниченную информацию, чаще всего только дискретную (напри-мер, вкл./выкл). Более продвинутые системы дают информацию диагности-ческую, в т.ч. аналоговую, что позволя-ет даже провести диагностику сбоя или повреждения на точке управления до выезда ремонтной бригады.

Венгерская компания VERTESZ Elektronika, дистрибьютором которой в России является компания КОМПЭЛ, разработала систему диспетчеризации электрических сетей, которая получи-ла название TELPAM (рис. 1). Данная система диспетчеризации помимо вы-шеуказанных функций способна преду-преждать аварии в электрической сети. Система может приме-няться также для ав-томатизации высоко-вольтных сетей при необходимости.

Система диспет-черизации TELPAM состоит как из аппа-ратных, так и из про-граммных средств.

К аппаратным сред-ствам относятся:

• интеллектуаль-ная точка сети (ИТС), являющаяся нижней точкой диспетчери-зации. Представляет собой управляющее устройство, состоя-щее из устройств ком-муникации с диспет-

черской, микропроцессорного модуля, модуля цифровых входов/выходов, модуля измерений (для измерений ис-пользуется прибор TMTG разработки и производства VERTESZ), а также акку-муляторную батарею, обеспечивающую возможность управления точкой при ее обесточивании. К ИТС принято от-носить и сам выключатель/реклоузер, приспособленный для дистанционного управления, т.е. моторизованный;

• концентратор системы TELPAM, в качестве которого используется са-мостоятельный промышленный ком-пьютер, являющимся интерфейсом связи между ИТС и рабочим местом диспетчера;

• рабочее место диспетчера (РМД).Часто концентратор является частью

рабочего места диспетчера. Кроме того, в случае применения в больших систе-мах бывает необходимо использование нескольких концентраторов.

Система TELPAM в первую очередь предназначена для управления мачто-выми выключателями, а также выклю-чателями на небольших подстанциях, в

«Алло, диспетчер!»: системА диспетчеризАции электрических сетей TELPAM

Сергей Ольцман (ООО "ВЕРТЕС Петербург")

В электросети произошла авария. Всегда ли надо сразу высылать бри-гаду электриков? Или достаточно установить «умную» систему диспет-черизации TELPAM от компании VERTESZ Elektronika, экономя тем самым время и средства?

Рис. 1. система SCADA TELPAM


ОБЗОРЫ

14


компактных распределительных устрой-ствах, например, в торговых центрах, в офисных зданиях, в поселках или райо-нах города. Формулируя технически – на таких объектах сетей, где не требует-ся большого числа дискретных входов/выходов сигналов телеуправления. TELPAM одинаково эффективен как на кабельных, так и на воздушных ЛЭП.

Измерения в системе построе-ны на многофункциональном измери-тельном преобразователе разработки VERTESZ – TMTG. Данный преобразо-ватель утвержден как типовое средство измерения Федеральным агентством по техническому регулированию и метроло-гии РФ и доступен к поставке как от-дельное устройство. Кстати говоря, на этом приборе построена система диспет-черского контроля на железной дороге «АПК-ДК». Именно этот прибор кон-тролирует состояние основных и резерв-ного фидеров на станциях и перегонах. Дополнительным преимуществом прибо-ра TMTG является возможность само-стоятельного задания порогов бросков и падений напряжения, подлежащих фик-сации. А также – возможность питания самого прибора от 24 В, что необходи-мо для непрерывной передачи состояния фидеров даже при крупной аварии.

TELPAM в общем случае поставля-ется в комплекте со SCADA-системой, в которой доступно отражаются как состо-яния точек управления, так и возмож-ности управления и настройки ИТС.

Теперь хотелось бы поговорить о возможностях системы TELPAM имен-но как системы диспетчеризации. Иначе говоря, какие сигналы ТС и ТУ система способна принимать и передавать.

ИТС передает на РМД сигналы ТС о следующих состояниях точки управ-ления:

• наличие / отсутствие связи с ИТС (Вкл./Выкл.);

• сигналы ошибок (токовые превы-шения, в т.ч. в нейтрали, снижения на-пряжения и перенапряжения);

• местное / телеуправление ИТС;• состояние аккумуляторной бата-

реи;

• ошибка связи;• ошибка исполнительного механиз-

ма;• сигнализация при открытии/взло-

ме шкафа (защита от вандалов).Возможно управление ИТС с помо-

щью следующих сигналов ТУ:• Вкл./Выкл. телеуправления;• установка времени;• синхронизация часов; • функции автоматики (автоматиче-

ское переключение и повторное включе-ние или выключение).

Возможна передача следующих из-меренных и вычисленных значений:

• действующие значения (ток, на-пряжение, Uo, Io);

• активная и реактивная мощность;• частота;• угол сдвига фаз;• активная и реактивная потреблен-

ная энергия;• пороговые значения токов и на-

пряжений.Весьма удобной при эксплуатации

системы является возможность дистан-ционного параметрирования ИТС от РМД, в частности, задание пороговых уровней сигнализации измеренных и вычисленных величин, параметрирова-ние дискретных сигналов, защиты от дребезга, параметров связи. Фактиче-ски даже возможна оценка каждой ИТС с точки зрения качества электроэнергии по ГОСТ 13109.97.

Такой широкий набор информации, доступной в РМД от каждого объек-та управления, был достигнут прин-ципиально новым подходом компании VERTESZ к созданию системы диспет-черизации. Данная система является си-стемой с т.н. «разделенным интеллек-том». Это означает, что все измерения и аналитика осуществляются не в кон-центраторе или РМД, а в каждой точке ИТС с помощью измерительного преоб-разователя TMTG и микропроцессорной платы. Такое построение системы ТС и ТУ в свою очередь позволяет переда-вать уже «готовую», проанализирован-ную информацию о состоянии объекта управления.



Важной особенностью системы TELPAM является ее гибкость к мест-ным требованиям. Например, связь между ИТС можно организовать раз-личными способами, в зависимости от требований и технических условий за-казчика, а именно:

• по телефонной линии;• по оптоволокну;• по радиоканалу;• GSM;• GPRS.К слову, управление электроснабже-

нием в Будапеште организовано по ра-диоканалу на базе системы TELPAM, причем каждая точка может работать как ретранслятор, т.е. не только вос-принимать управляющие команды, но и передавать их другим ИТС. Такое по-строение системы диспетчеризации по-вышает ее надежность

Система TELPAM работает с различ-ными протоколами связи, а именно:

• IEC 870-5-101/104• SEPAM JBUS• ABB SPA• MODBUS RTU/TCP• METS (Ganz-Schlumberger,

Actaris).Система TELPAM также крайне гиб-

ка для расширения электрической сети. Введение нового звена ИТС в систему или удаление старого из системы озна-чает лишь модификацию базы данных рабочего места диспетчера и звена КС. Эта работа занимает около часа.

Гибкость системы проявляется также и в ее адаптивности к начальным усло-виям. В случае, если на предприятии уже существует система телеконтроля, то с помощью концентратора связи мо-жет быть использовано уже установлен-ное рабочее место диспетчера. В случае, если такого рабочего места диспетчера еще нет, возможно его создание. С ап-паратной точки зрения в таком случае РМД представляет собой один или не-сколько персональных компьютеров с заведенной на них SCADA-системой диспетчеризации.

В заключение хотелось бы отметить, что компания VERTESZ Elektronika Kft. и ее российский дистрибьютор ООО КОМПЭЛ будут рады получить отзывы на данную статью, на систе-му TELPAM, а также готовы ответить на все возникшие вопросы. Задача на-ших компаний – обеспечить надежность электроснабжения российских потреби-телей, а также повысить производитель-ность труда электросетевых компаний нашей страны.


ОБЗОРЫ

15


Нашу жизнь на работе и дома наполняет все большее коли-чество приборов, потребля-ющих электроэнергию. Воз-

никает необходимость контролировать качество электроэнергии, количество ее потребления, защитить оборудова-ние и приборы от перепадов напряже-ния и других негативных факторов, насущны также задачи автоматизации распределения электроэнергии, эконо-мии и рационального использования энергии. С этим помогут справиться приборы релейной автоматики – реле напряжения, реле контроля фаз, реле времени, фотореле, указатели напря-жения и тока, ограничители мощности, приборы дистанционного управления нагрузками. Такие приборы выпускает российская компания Line Energy. Ис-пользование собственных разработок и качественных электронных компонен-тов от ведущих производителей позво-ляет поддерживать цены на приемле-мом уровне. Эти приборы управления и защиты уже зарекомендовали себя как надежные и удобные в эксплуата-ции устройства.

Защита нагрузок с помощью реле напряжения

Широкое распространение в элек-тротехнике получили приборы контро-ля параметров сети. Одни из самых вос-требованных – реле напряжения.

Электрические сети из-за перегру-зок поставляют электроэнергию с неста-бильными параметрами. Также сказыва-ется изношенность сетей в большинстве районов. Перепады напряжения, обрыв нулевого провода, отключение фаз в пиковые часы сейчас не редкость. При-меняемые приборы, к тому же, стали сложнее, чувствительнее к параметрам питающего напряжения. Поэтому зада-ча защиты цепей становится все более и более актуальной. Одно из самых про-стых, но действенных средств защитить

электроприборы в сети – установить реле напряжения.

Line Energy выпускает несколько мо-дификаций реле напряжения. Все они являются цифровыми микропроцессор-ными приборами.

Базовое исполнение реле – RN-01-02 – предназначено для защиты чув-ствительных к перепадам напряжения приборов и оборудования, питаемых от однофазной сети, а также для визуаль-ного контроля напряжения. Устройство позволяет подключать нагрузку до 10 А без внешнего пускателя, или более мощ-ную нагрузку через внешний контак-тор. При превышении напряжения по отношению к заданному номинальному значению на величину гистерезиса (до-пустимое отклонение, также устанавли-ваемое пользователем), реле отключает нагрузку и подает напряжение на сиг-нальное устройство; по истечении вре-мени повторного включения, реле ав-томатически включает нагрузку. Более мощное реле – RN-01-30 (рис. 1) – по-

зволяет подключать нагрузку до 30 А без внешнего пускателя. RN-01-14 и RN-01-24 (рис. 2) – реле напряжения с защитой по току. Исполнительные реле этих приборов также рассчитаны на ток до 30 А. Причем реле RN-01-24 имеет две группы контактов по 30 А и изби-рательную защиту по току: при пре-вышении допустимого тока в течение установленного времени срабатывания отключается неприоритетная цепь; при восстановлении значений параметров тока в пределы установленных в тече-ние времени включения, которое также устанавливает потребитель, происходит повторное включение нагрузки неприо-ритетной цепи; если после отключения неприоритетной цепи в течение време-ни срабатывания значение тока не вер-нулось в пределы допустимого, то от-ключается и приоритетная сеть; в этом случае требуется включение устройства в ручном режиме после устранения не-поладки. И наконец, в программе про-изводства Line Energy есть трехфазные

РЕЛЕ ОТ LINE ENERGY: ЭКОНОМИМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ В СЕТИ

Юрий Суша (Line Energy)

Российские приборы релейной автоматики от компании Line Energy – реле напряжения, времени, фотореле и реле температуры – это со-временные микропроцессорные приборы с отличным соотношением «цена-качество», которые найдут применение на производстве и в быту.

Рис. 1. Реле напряжения RN-01-30 Рис. 2. Реле напряжения RN-01-24


ОБЗОРЫ

16


реле напряжения RN-03-02 (рис. 3), которое контролирует параметры на-пряжения трехфазной сети и имеет ис-полнительное реле на 10 А для подклю-чения трехфазного контактора.

При бюджетной стоимости реле на-пряжения Line Energy отличаются вы-сокими потребительскими свойствами. Их отличительные особенности:

1. Широкие возможности установки параметров. Большинство реле напря-жения конкурентов имеет лишь регули-ровку верхнего и нижнего пределов на-пряжения, допустимого тока и, иногда, времени повторного включения; осталь-ные параметры реле – фиксированные. Реле Line Energy имеют широкий диа-пазон регулировок по вышеперечислен-ным параметрам и, кроме того, имеют возможность регулировки гистерезиса напряжения и времени срабатывания. RN-01-14 и RN-01-24 позволяют устано-вить не только верхнюю, но и нижнюю границы допустимого тока, за счет чего, например, возможно автоматическое от-ключение нагрузки при холостом ходе двигателя или насоса.

2. Точность регулировки. Большин-ство приборов – аналоговые и имеют механическую регулировку с точностью порядка +10%. Реле Line Energy явля-ются цифровыми микропроцессорными приборами с точностью регулировки в 2 В, что составляет около 1%.

3. Высокая информативность. Реле имеет цифровую индикацию значений настраиваемых параметров и аварийно-го параметра на светодиодном цифровом индикаторе, а также возможность пода-чи напряжения при аварийном отключе-нии на внешнее сигнальное устройство.

4. Удобство и простота установки и использования. Исполнение широкой гаммы приборов в стандартном испол-

нении на DIN-рейку позволяет компо-новать в небольшом пространстве не-сколько реле, что удобно для монтажа и дальнейшей эксплуатации.

Команда Line Energy работает над расширением линейки выпускаемых реле напряжения и модернизацией уже производимых приборов. Надо отме-тить, что затраты на приобретение и установку реле напряжения многократ-но окупаются за счет безопасной экс-плуатации дорогостоящих приборов и оборудования. К тому же, реле напря-жения с защитой по току поможет сво-евременно обнаружить неисправность оборудования и избежать повышенного расхода электроэнергии, а также избе-жать недопустимой работы установки вхолостую.

Микропроцессорные реле времениПрактически во всех процессах,

в которых заложено автоматическое включение и выключение, используют-ся реле времени. Они предназначены для регулирования работы системы в зависимости от времени суток или про-должительности сигнала.

Все реле времени делятся на две группы: программируемые и непро-граммируемые, управление которыми осуществляется при помощи встроен-ной программы. Но даже непрограмми-руемые реле позволяют задавать время включения или выключения и, в отдель-ных случаях, выбирать алгоритм рабо-ты. Для решения более сложных задач служат программируемые реле време-ни. В случае с программируемыми реле можно самостоятельно устанавливать промежутки работы системы, вручную задавать время ее включения и выклю-чения. Такие реле монтируются в систе-мы полива, охраны и освещения, вен-

тиляционные и отопительные системы, производственные установки.

Line Energy производит ряд моделей реле времени – от простых, но достаточ-но функциональных, до сложных про-граммируемых. Прежде всего, это семь модификаций реле, отличающихся диа-пазоном настроек времени срабатыва-ния (от 0,1 секунды до 30 минут) – RV-01-11 (рис. 4) и его модификации. Эти реле позволяют задавать время включе-ния/выключения в рамках определен-ного диапазона, а также, при помощи переключателя на корпусе устройства, задавать один из трех режимов работы:

1. при включении реле через задан-ный промежуток времени подключает нагрузку;

2. при включении нагрузка включе-на, реле через заданный промежуток времени отключает нагрузку;

3. реле чередует включение и вы-ключение нагрузки через равные задан-ные промежутки времени.

Далее у нас представлены несколь-ко моделей программируемых реле. Ми-кропроцессорное программируемое реле времени предназначено для управления работой приборов и оборудования по заданной программе (есть возможность задавать до 80 временных интервалов включения/выключения в цикле при количестве повторяющихся циклов до 99). Может использоваться в оборудова-нии для автоматизации технологическо-го процесса, в системах полива, систе-мах вентиляции, системах отопления и т.п. Реле RV-01-02 (рис. 5) имеет одну группу контактов на 16 А и позволяет подключать нагрузку до 16 А без внеш-него пускателя. Реле RV-01-30 – анало-гичный прибор, но с током коммутации до 30 А. И, наконец, микропроцессор-ное астрономическое реле времени RV-

Рис. 3. Трехфазное реле напряжения RN-03-02 Рис. 4. Реле времени RV-01-11 Рис. 5. Реле времени RV-01-02


ОБЗОРЫ

17


01-35: оно предназначено для управле-ния работой осветительных приборов по заданной программе в соответствии со временем восхода и захода солнца в данной местности в течение всего года. Потребитель задает широту и долготу и, по желанию, отклонение времени вклю-чения/выключения по отношению к мо-менту захода/восхода солнца. Также, в целях экономии, имеется возможность отключения нагрузки ночью на опреде-ленное время. Устройство имеет одну группу контактов на 30 А и позволяет подключать нагрузку до 30 А без внеш-него пускателя. Возможно также испол-нение реле RV-01-35 с программировани-ем с пульта дистанционного управления (ДУ). Программа предварительно вно-сится в пульт ДУ, и для перепрограм-мирования реле достаточно нажать одну кнопку на пульте, находясь при этом на некотором расстоянии от самого реле. Это очень удобно, например, если одно-му оператору приходится обслуживать десятки одинаковых реле, доступ к ко-торым может быть ограничен.

Реле времени Line Energy отлича-ет ряд преимуществ: широкие функ-циональные возможности, высокая точ-ность прибора (приборы цифровые, микропроцессорные), простой и понят-ный алгоритм программирования при-боров, высокая информативность свето-диодной и цифровой индикации.

ФоторелеЭлектронное фотореле с помощью

выносного датчика способно контроли-ровать степень освещенности. Исполь-зование таких сверхчувствительных автоматов позволяет в значительной степени экономить электроэнергию. Фо-тореле может включать или выключать освещение, ориентируясь на интенсив-ность поступающего света. Современное

сумеречное фотореле имеет блок управ-ления и фотоблок с сенсором, который находится в пылевлагозащитном кор-пусе. Приборы с успехом используют-ся в устройствах, предназначенных для включения освещения домов и наруж-ной рекламы.

Line Energy на сегодня выпуска-ет фотореле FR-135 (рис. 6) и FR-136 (рис. 7). Фотореле FR-135 имеет вынос-ной фотодатчик, оснащено схемой по-мехозащиты от ложных срабатываний. Порог срабатывания фотореле уста-навливается при помощи механическо-го (аналогового) регулятора на корпусе устройства. Фотореле FR-136 оснащено таймером, позволяющим отключать на-грузку в ночное время по заданному ре-жиму в целях экономии. Порог сраба-тывания, а также текущее время, время отключения и время включения устанав-ливаются при помощи кнопок на корпу-се устройства. Возможность отключать нагрузку для экономии электроэнергии по заданному режиму выгодно отлича-ет фотореле Line Energy от продукции других производителей.

Микропроцессорные терморегулято-ры (реле температуры) с выносными датчиками

Для обеспечения заданного темпера-турного режима применяются различ-ные приборы, которые, обобщая, мож-но назвать терморегуляторами. Одно из решений проблемы регулировки и кон-троля температуры – применение реле температуры. Реле температуры (тер-мореле) предназначено для контроля и поддержания температурного режи-ма путем включения/выключения на-гревающей (охлаждающей) установки по сигналам датчика температуры в со-ответствии с заданной температурой в установленные часы и дни. Может при-

меняться для контроля и поддержания заданного температурного режима в жи-лых помещениях, овощехранилищах, морозильных установках, системах во-дяного отопления, банях и т.п., а также использоваться в качестве комплектую-щего изделия в устройствах автоматики. Реле температуры с выносным датчиком позволяет устанавливать и контролиро-вать температурный режим на некото-ром удалении, например, в холодильни-ке или в сушильной камере.

Line Energy выпускает несколько мо-делей микропроцессорных термореле с выносным датчиком. Прибор начально-го уровня – RT-12-16 (рис. 8) – име-ет одну группу контактов 16 А, позво-ляет задавать пороговую температуру и гистерезис (допустимое отклонение тем-пературы по отношению к номинально-му значению, при превышении которого происходит отключение нагрузки). RT-12-30 – аналогичный прибор, но с током коммутации до 30 А. RT-12-26 (рис. 9) и RT-12-32 позволяют контролировать температуру в двух удаленных точках при помощи выносных датчиков. При этом RT-12-26 может управлять, в соот-ветствии с показаниями датчиков, дву-мя нагрузками с током потребления до 16 А; RT-12-32, по сигналам двух датчи-ков, может управлять одной нагрузкой с током потребления до 30 А. И, наконец, RT-12-35 – термореле, рассчитанное на ток коммутации до 30 А и снабженное встроенным недельным таймером. Такое решение, например, позволит экономить энергию, снижая температуру в служеб-ном помещении в нерабочее время или в выходные дни; с помощью такого при-бора можно также автоматически вклю-чать прогрев технологического оборудо-вания по рабочим дням перед началом рабочей смены, что позволит более ра-ционально использовать рабочее время

Рис. 6. Фотореле FR-135 Рис. 7. Фотореле FR-136 Рис. 8. Термореле RT-12-16


ОБЗОРЫ

18




производственного персонала. Ассорти-мент реле температуры, выпускаемых Line Energy, позволяет подобрать при-бор, наиболее удовлетворяющий потреб-ностям потребителя.

Регуляторы температуры Line Energy являются цифровыми микро-процессорными приборами и имеют точ-ность измерения температуры в 0,1°С и широкий диапазон настроек. В наших устройствах, в отличие от большинства аналогов, в качестве датчиков исполь-зуются термочувствительные микросхе-мы, с которых информация передается в цифровом виде. Поэтому длина прово-да и сопротивление на контактах прак-тически не могут повлиять на точность

Рис. 9. Термореле RT-12-26

прибора. Датчик может находиться на расстоянии до 20 метров от прибора – в реальных условиях это может быть очень важно. Термореле Line Energy отличаются простотой в установке, на-стройке и эксплуатации и высокой ин-формативностью.

ЗаключениеПопробуем подытожить обзор этих

не очень похожих друг на друга при-боров – реле напряжения, реле вре-мени, фотореле и реле температуры. Всех их объединяет то, что их исполь-зование в электрических сетях по-зволяет экономить электроэнергию и упрощает управление электроприбо-рами и оборудованием. Line Energy постоянно ведет работу по расшире-нию ассортимента своей продукции, модернизации приборов, обеспечению контроля качества продукции, учиты-вая высокий уровень ответственности, возлагаемой на приборы релейной ав-томатики. Применение цифровых тех-нологий, при невысокой стоимости приборов делает продукцию привлека-тельной для потребителя.

Новый указатель электрических параметров сети от Line Energy

В случае если нет необходимости в дополнительной защите и огра-ничении, но нужен контроль пара-метров электрической сети, может пригодиться новый прибор Line Energy серии «Контроль» – указа-тель напряжения, тока и мощности UM-01-02. При подключении к од-нофазной сети, прибор индицирует поочередно частоту и напряжение в сети, ток потребления подключен-ной нагрузки (до 100 А!), активную и реактивную мощность подклю-ченной нагрузки, суммарное коли-чество потребленной электроэнер-гии. Можно переключить прибор в режим постоянного отображения напряжения в сети. Важно, что ука-затель работает при широком диапа-зоне напряжений: при паспортном диапазоне рабочего напряжения от 100 до 330 В, на испытаниях при-бор показал стабильную работу при напряжении от 10 В. Погрешность измерения частоты и напряжения не превышает 1%. Постоянный кон-троль электрических параметров сети поможет, например, при на-личии чувствительных приборов своевременно среагировать на неа-варийное, но недопустимое ухудше-ние качества электроэнергии; также важно вовремя обнаружить неис-правность подключенной нагрузки по увеличению или уменьшению тока потребления. Это лучше, чем ждать аварийного отключения, а затем искать причины и устранять последствия. Таким образом, указа-тель напряжения, тока и мощности UM-01-02 поможет бесперебойной работе ответственных приборов и механизмов.


НОВИНКИ

19


Постоянное расширение об-ластей применения элек-тронных и электрических приборов и увеличение по-

требности в них привело к дефициту электроэнергии. Кроме того, расходы на нее растут вслед за ценами на энер-гоносители. Эти факторы побуждают компании, распределяющие электро-энергию, а также самих потребителей контролировать и, в отдельных случа-ях, ограничивать потребление энергии. Более того, по причинам дефицита ге-нерирующих мощностей и износа сетей в большинстве районов качество энер-гии нестабильно, поэтому проблема за-щиты потребляющих нагрузок от пере-падов напряжения и тока потребления остается актуальной. Простым, но до-статочно эффективным решением этих задач является установка ограничите-лей мощности.

Ограничитель мощности (ОМ) – прибор релейной автоматики, предна-значенный для защиты чувствительных к перепадам напряжения и тока прибо-ров и оборудования, питаемых от одно-фазной сети, а также для визуального контроля частоты сети, напряжения и потребляемого тока, активной и общей мощности, суммарного количества по-требленной электроэнергии.

На сегодняшний день компания Line Energy производит две модели ограни-чителей мощности: OM-01-14 и OM-01-24, показанные на рисунках 1 и 2, соответственно. OM-01-14 позволяет контролировать ток до 100 А и подклю-чать нагрузку мощностью до 3,5 кВт без внешнего пускателя; имеет одну группу контактов 30 А. OM-01-24 – двухка-нальный, позволяет контролировать ток до 100 А и подключать нагрузку мощ-ностью до 3,5 кВт на каждый из двух каналов; имеет две группы контактов по 30 А. При необходимости более мощ-

ные нагрузки включаются через внеш-ний контактор.

Ограничители мощности позволяют установить допустимые значения следу-ющих параметров:

• Напряжение (устанавливаются верхнее и нижнее значения в пределах 100...330 В);

• Максимальный потребляемый ток 0,1...100 А;

• Гистерезис напряжения (допусти-мое отклонение в пределах 1...20 В);

• Максимальную потребляемую мощность 0,1...22 кВт;

• t1 – время реакции на аварию 0,1...99,9 с;

• t2 – время повторного включения 0,1...99,9 с;

• t3 – время повторного включения при превышении мощности или тока на-грузки 0...240 мин;

• Максимальное количество потре-бленной электроэнергии 1...9999 кВт•ч.

При включении устройство диагно-стирует сеть и, если напряжение нахо-дится в пределах допустимого, контак-ты исполнительного реле замыкаются. Значения частоты сети, напряжения, потребляемого тока, активной и общей мощности, суммарного количества по-требленной электроэнергии поочередно отражаются на светодиодном индикато-ре. При отклонении электрических па-раметров от установленных пределов в течение времени t1 контакты исполни-тельного реле размыкаются; при этом подается напряжение на сигнализирую-щее устройство (фонарь, звонок и т.п.). При возвращении значения напряжения в установленные пределы через вре-мя t2 происходит повторное включение нагрузки. Если причиной отключения было превышение допустимого тока или мощности нагрузки, то повторно на-грузка будет включена через время t3. Если установлено значение t3 = 0, то повторное включение производится в ручном режиме. На индикаторе устрой-

Ограничил мОщнОсть – защитил нагрузку!

Юрий Суша (Line Energy)

Дефицит электроэнергии и постоянное увеличение расходов на нее уже давно стали проблемой номер один! Ограничители мощности OM-01-14 и OM-01-24 компании Line Energy позволяют решить задачи контроля количества потребляемой электроэнергии и защиты потребляющих нагрузок более простым, компактным и недорогим способом.

Рис. 1. Ограничитель мощности OM-01-14 Рис. 2. Ограничитель мощности OM-01-24


НОВИНКИ

20


ства отображается причина отключения и значение аварийного параметра. Све-тодиод, установленный на приборе, нач-нет мигать при превышении суммарного количества потребленной электроэнер-гии. Для защиты прибора от несанкци-онированного доступа реализована воз-можность ввода индивидуального кода доступа (PIN-код), без которого изме-нение установленных параметров будет невозможно. Наличие двух каналов в ограничителе мощности OM-01-24 по-зволяет решить проблемы контроля количества потребляемой электроэнер-гии и защиты потребляющих нагрузок в разветвленных сетях более простым, компактным и недорогим способом.

Ограничители мощности Line Energy имеют ряд преимуществ перед анало-гичными приборами других производи-телей:

1. Расширенные возможности уста-новки параметров: широкий диапазон регулировок по всем параметрам, воз-можность регулировки гистерезиса на-пряжения и времени срабатывания, а также – раздельно – времени повторно-го включения при превышении напря-жения и тока или мощности нагрузки.

2. Высокая точность регулировки. OM-01-14 является цифровым прибо-ром с точностью по напряжению ±1%, по мощности и току ±3%.

3. Высокая информативность. При-бор имеет цифровую индикацию теку-

щих параметров сети, значения аварий-ного параметра, а также возможность подачи напряжения на внешнее сиг-нальное устройство при аварийном от-ключении.

4. Защита от несанкционированного доступа.

Таким образом, учитывая функци-ональность ограничителей мощности, можно резюмировать, что на сегодняш-ний день они являются полезным и не-обходимым элементом электрических сетей. А ограничители мощности Line Energy, при невысокой стоимости, от-вечают самым высоким требованиям. Компания готовит ряд новинок – это трехфазный ограничитель мощности OM-03-65, а также однофазные OM-01-17 и OM-01-27 и трехфазный OM-03-67, снабженные LAN-портом для связи с компьютером, который реги-стрирует и сохраняет количество по-требляемой электроэнергии в виде гра-фиков. Учет, контроль и ограничение потребляемых мощностей при помо-щи компьютера позволяет охватывать большие участки электрических сетей и, при необходимости, принимать опе-ративные меры.



Промежуточные реле от Line Energy

Поступили в продажу промежу-точные реле RP-2P-30-220 и RP-4Z-30-220. Они могут использовать-ся совместно с другими приборами защиты и релейной автоматики. Первое имеет две группы переклю-чающих контактов исполнительно-го реле, второе – четыре группы замыкающих контактов. Реле рас-считаны на управляющее напряже-ние 220 В и рабочий ток до 30 А. При подаче управляющего напря-жения контакты исполнительного реле переключаются (если в наи-меновании прибора – символ P) или замыкаются (Z), обеспечивая включение управляемых нагрузок. Применение реле RP-2P-30-220 по-зволит, например, по сигналам фо-тореле FR-135 переключить днев-ное освещение (в помещениях без естественного освещения) на две ветви общего освещения. Реле RP-4Z-30-220, например, может по сиг-налу термореле RT-12-16 включить трехфазный электродвигатель вен-тилятора. При этом подключение на трех фазах тока до 30 А, уве-личит максимальную управляе-мую терморегулятором мощность в шесть раз! Промежуточное реле можно также использовать совмест-но с устройствами защиты – реле напряжения, реле контроля фаз и другими. Возможно применение в качестве внешнего контактора с управлением от кнопки. Эффект от применения промежуточного реле еще более впечатляет, если учесть его невысокую стоимость – 500-600 рублей. Значительно большую сумму можно сэкономить, приме-нив совместно с промежуточным реле более простой и менее мощ-ный прибор, которым управляется работа исполнительного промежу-точного реле.


ОБЗОРЫ

21


Можно констатировать факт: человек XXI века – че-ловек энергозависимый. Львиную долю в данной

зависимости составляет электроэнергия, как наиболее гибкая форма. C каждым годом уровень потребления электроэ-нергии только возрастает. Поэтому лю-бая из систем электрораспределения в итоге доходит до предела по резерву, превышение которого негативно влияет на главные критерии: качество электро-энергии и безопасность оборудования и персонала. Последнее особенно акту-ально в наши дни: все чаще недостатки существующих систем электроснабже-ния приводят к плачевным результатам (так, по данным «Российской энцикло-педии по охране труда», в 22-23% слу-чаев причина пожара – неисправность электрооборудования и приборов).

Необходимый резервПредугадать будущие потребности в

энергии заранее довольно сложно, од-нако, как показывает опыт, «запас кар-ман не тянет». Величина этого запаса должна определяется индивидуально для каждого объекта по оптимальному соотношению будущих потребностей и сегодняшних затрат на установку резер-ва. Существующие энергосистемы до-вольно часто либо лишены резервов во-обще, либо до такой степени устарели, что не позволяют интегрировать вновь подключаемое современное оборудова-ние.

Современные решения позволяют решить эту проблему: на этапе созда-ния системы электрораспределения предусматривается резервный отсек с секционным выключателем требуемого номинала (электрошкаф) или же мон-тируется система шин и оставляется ре-зервное пространство для дальнейшей установки дополнительных шинных

адаптеров под автоматические выклю-чатели. Системы шин позволяют пред-усмотреть резерв для дальнейшего раз-вития, при этом частично затраты на развитие энергосистемы относятся на будущее.

Безопасность оборудования и персонала

Обеспечить сохранность оборудова-ния и безопасность персонала можно с помощью применения таких конструк-тивных элементов, как электротехни-ческие шкафы и щиты. Далеко не все устройства обладают требуемой степе-нью защиты, поэтому их просто необхо-димо устанавливать в закрытые корпуса.

Токоведущие части и особо ответствен-ные приборы закрываются в прочные стальные (или полимерные) конструк-ции, которые в общем случае могут иметь степень защиты вплоть до IP69K (более высокие степени защиты встреча-ются в специальных устройствах).

Кроме того, использование различ-ных опциональных устройств позволяет достичь максимального уровня безопас-ности персонала. Речь идет о разделяю-щих и изолирующих крышках и встав-ках, монтажных модулях, полностью блокирующих доступ к устройствам во включенном состоянии.

Еще одно немаловажное преимуще-ство установки приборов в шкафу – в малом объеме можно с легкостью под-держивать требуемую рабочую темпера-

ЭЛЕКТРОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В СОВЕРШЕННОЙ ФОРМЕ

Алексей Гайкович (ООО Риттал)

Старые распределительные шкафы для низковольтной аппа ратуры,доставшиеся нам от советских времен, уже не соответствуют требованиям по электробезопасности для современного оборудования. Современная промавтоматика требует новых решений – таких, как система Ri4Power компании Rittal.

Рис. 1. Общий вид системы Ri4Power


ОБЗОРЫ

22


туру с минимальными затратами энер-гии. Особенно это важно для северных регионов, где разброс максимальных температур весьма велик.

Элементы систем электрораспределения

Зачастую системы электроснабже-ния базируются на типовых решениях, доставшихся нам еще с советских вре-мен. Существует множество таких ре-шений, скрывающихся под аббревиа-турами типа ВРУ, ЯУ, ШУ, ЩАП и т.д. Устройства с именами подобного рода выпускаются многими заводами-изготовителями и, в принципе, для каж-дого производителя несколько различа-ются – нужно индивидуально изучать, что же скрывается под той или иной аб-бревиатурой. Однако в целом суть этих решений не менялась коренным обра-зом: защитную и коммутационную ап-паратуру старого образца заменили на новые типы, оставив принципиальную схему и конструктивное исполнение без изменений. Насколько такое решение соответствует современным требовани-ям – риторический вопрос. Вполне воз-можно, что проектировщики и службы эксплуатации используют их «по инер-ции», как хорошо знакомый и простой продукт.

Тем не менее, в последнее время за-падные компании активно внедряют свои логически завершенные решения. И если вновь создаваемые установки высокого и среднего напряжения в боль-шинстве случаев комплектуются импорт-ным оборудованием, то в области элек-трораспределения низкого напряжения (особенно на большие токи) однознач-ных лидеров еще нет. Вероятно, что выгодные позиции займет производи-тель, который предложит современный системный подход к построению си-стем электроснабжения. На мой взгляд,

Ri4Power от компании Rittal (рис. 1) – пример такого продукта.

«Электрораспределение в совершенной форме»

Так говорят сами сотрудники Rittal о Ri4Power. В основе Ri4Power лежит платформа шкафа TS8, хорошо извест-ная потребителям и отлично зарекомен-довавшая себя при реализации множе-ства проектов на Урале. TS8 – прочный и легкий каркас, для которого выпуска-ется огромное число комплектующих и составляющих, комбинируя которые, можно получить конфигурацию шкафа, удобную для размещения всего необхо-димого оборудования, будь то силовые устройства, частотные преобразователи, элементы автоматики или IT-устройства для 19” монтажа. Это своего рода кон-структор, в котором не нужно дополни-тельно применять сварку, резку, свер-лить отверстия: в большинстве случае все возможные варианты монтажа уже продуманы разработчиками. Помимо шкафа TS8 Ri4Power включает уста-новки с формой секционирования 1 для создания вводно-распределительных щитов для различного типа нагрузок, низковольтные комплектные устрой-ства (НКУ) с формой секционирования до 4b, систему НКУ ISV с использова-нием защитных пластронов. В довер-шение ко всему – специализированное программное обеспечение Rittal Power Engineering для проектирования всех вышеперечисленных установок. Имеют-ся также следующие виды защит:

• от прикосновения к токовым ши-нам и соседним функциональным бло-кам при работе с функциональными бло-ками либо с контактами подключения.

• от проникновения посторонних тел в пространство шинной сборки и со-седние отсеки с функциональными бло-ками и контактами подключения.

Назначение внутреннего секционирования

Внутреннее секционирование дости-гается путем установки секционных пе-регородок, крышек либо кожухов при-боров, делящих пространство шкафа на секции. Преимущества внутреннего сек-ционирования:

• Снижение угрозы повреждений при подключении, обслуживании;

• Локализация возможных ошибок и возможность быстрого восстановле-ния.

Внутреннее секционирование позво-ляет достичь следующих целей по защи-те:

• защита от прикосновения к токо-ведущим частям в соседних секциях со степенью защиты IPXX,

• защита от проникновения твердых тел из одной секции в другую со степе-нью защиты минимум IP2X,

• защита от случайного прикосно-вения к токоведущим частям функцио-нального блока.

Формы секционирования показаны на рис. 2

Форма 1 – Отсутствие внутреннего секционирования.

Нет защиты от прикосновения у токовых шин при открытых две-рях или крышках и при снятии оп-циональной фронтальной защиты от прикосновения. Нет защиты от про-никновения посторонних тел при от-крытой конструкции коммутацион-ных приборов.

Форма 2 – Секционирование между шинными сборками и функциональны-ми блоками.

Форма 2a – Нет секционирования между контактами подключения и шин-ными сборками.

Форма 2b – Секционирование меж-ду контактами подключения и шинными сборками.

Рис. 2. Формы секционирования системы Ri4Power

Форма 1 Форма 2a Форма 2b

Форма 3a Форма 3b Форма 4a Форма 4b


ОБЗОРЫ

23


Защита от прикосновения к токовым шинам при работе с функциональными блоками.

Защита от проникновения посторон-них тел в пространство шинной сборки.

Форма 3• Секционирование между шинны-

ми сборками и функциональными бло-ками.

• Секционирование между отдель-ными функциональными блоками.

• Секционирование между контак-тами подключения и функциональными блоками.

Форма 3a – Нет секционирования между контактами подключения и шин-ными сборками.

Форма 3b – Секционирование меж-ду контактами подключения и шинными сборками.

Защита от прикосновения к токовым шинам и соседним функциональным блокам при работе с функциональными блоками. Защита от проникновения по-сторонних тел в пространство шинной сборки и соседние отсеки с функцио-нальными блоками.

Форма 4• Секционирование между шинны-

ми сборками и функциональными бло-ками.

• Секционирование между отдель-ными функциональными блоками.

• Секционирования между контак-тами подключения функциональных блоков.

Форма 4a – Контакты подключения в одних и тех же секциях с функцио-нальными блоками.

Форма 4b – Контакты подключения в разных секциях относительно функ-циональных блоков. Защита от прикос-новения к токовым шинам и соседним функциональным блокам при работе с функциональными блоками, либо кон-тактами подключения. Защита от про-никновения посторонних тел в про-странство шинной сборки и соседние отсеки с функциональными блоками и контактами подключения.

Ri4Power форма 1Это модульная система для низко-

вольтного электрораспределения, вклю-чающая в себя стандартные типы от-секов: панель силового выключателя, панель секционного выключателя, па-нель с силовыми разъединительными планками NH, а также кабельные па-нели. По своей сути стандартные па-нели – современный аналог типовых НКУ, о которых речь шла выше.

В наличии имеются системы как трехполюсного, так и четырехполюс-ного исполнения – система Rittal Flat-PLS или Maxi-PLS позволяет про-извольным образом комбинировать панели НКУ, причем положение глав-ной шинной сборки может быть как в

Рис. 3. Пример секционирования шкафов TS 8

Рис. 4. Продукция линейки Rittal ISV

области крыши, так и в области осно-вания шкафа – максимально удобная привязка шкафа к ситуационным усло-виям.

Устройства протестированы с прибо-рами производства компаний Siemens, Eaton (линейка Moeller), Merlin Gerlin, ABB, Mitsubishi.

Ri4Power форма2-4Новинкой Rittal является наличие

внутреннего секционирования у шкафов TS 8 (рис. 3). Эта инновационная идея открывает новые преимущества при монтаже и эксплуатации: дизайн вну-треннего секционирования делает экс-плуатацию и модифицирование НКУ абсолютно безопасными. Решение при-

менимо для промышленных установок, зданий и различных решений в области инфраструктуры.

При построении систем применяют-ся компоненты RiLine60, Flat-PLS и Maxi-PLS, на основе которых создается полностью изолированная система, до-стигается безопасное и быстрое контак-тирование.

Rittal ISVПрограмма продуктов ISV (рис. 4),

помимо модульных шкафов ISV-TS8 и AE содержит обширный спектр стандар-тизированных монтажных модулей, ко-торые дополняются важнейшими компо-нентами электрораспределения. Таким образом, из согласованных между со-


ОБЗОРЫ

24




бой стандартных компонентов имеется возможность создавать разнообразные индивидуальные комбинации, которые можно легко компоновать, подсчиты-вать стоимость, проектировать, заказы-вать и монтировать.

Такая система является более гибкой и позволяет создавать шкафы различ-ной конфигурации в отличие от вышеу-помянутых типовых НКУ.

Шинные сборкиШинные сборки (рис.5) позволяют

максимально эффективно использовать пространство, обладают большими ре-

Рис. 5. Система шинных сборок Rittal

зервами по безопасности, гарантируя полную защиту от прикосновения.

Следует отметить, что оборудова-ние для всех низковольтных устройств управления нагрузками и электрора-спределения до 5500 A протестировано согласно IEC 60439 часть 1. Вдобавок к типовым испытаниям совместно с из-вестными на рынке коммутационными приборами проводятся испытания на на-грев с различными вариантами степени защиты корпуса, испытания на устойчи-вость к короткому замыканию шинных сборок. Все это гарантирует высокие стандарты безопасности в области элек-

трораспределения пользователей уста-новок Ri4Power.

Система также обладает ценовыми преимуществами – стандартизованные серийные модули стоят дешевле, чем специальные решения, а благодаря про-думанной технологии быстрого монта-жа экономится дорогостоящее рабочее время. Примечательно, что для линейки Ri4Power применимо правило «один в поле воин» – монтаж осуществим сила-ми одного человека.

Подводя итоги, хочется заметить: настала пора уходить от старых ре-шений, применение которых обуслов-лено скорее привычкой, нежели тре-бованиями современности. Во главу всего необходимо поставить актуаль-ные задачи: безопасность персонала, безопасность оборудования, простота обслуживания, проектирования и мон-тажа. Какие решения на рынке соот-ветствуют всем требованиям – решать потребителям. Самое главное, что они уже есть, и информация о них вполне доступна.


ОБЗОРЫ

25


Снижение расходов на эксплуа-тацию оборудования стало на-сущной необходимостью для промышленных предприятий

и объектов ЖКХ. Модернизация суще-ствующих объектов для повышения их энергоэффективности является необхо-димым шагом для выживания предпри-ятия в сложных экономических услови-ях. Практически половина потребляемой энергии приходится на электродвигате-ли, и две трети этой энергии использу-ется в промышленности.

Большинство объектов, оснащен-ных насосами подкачки, имеют слож-ную циклограмму потребления воды. В часы пикового расхода насос должен работать на 100% мощности, в осталь-ное время он используется с неполной нагрузкой, а иногда вообще впустую. В этом случае использование системы с частотным регулированием и обратной связью по давлению просто необходи-мо. Установить преобразователь часто-ты можно как на строящемся объекте, так и в рамках модернизации. Исполь-зование преобразователя частоты для управления скоростью двигателя суще-ственно снижает потребление энергии, что в свою очередь сокращает произ-водственные расходы. Для применений с переменным моментом (например, на-

сосы и вентиляторы) экономия энергии еще выше, т.к. на низких скоростях ин-вертор потребляет меньше энергии.

Помимо потерь электроэнергии не-обходимо учесть и потери тепла, возни-кающие в отопительный сезон при нео-правданном использовании вентиляции на полную мощность.

На рисунке 1 показан график для параметров стандартной системы венти-ляции, где давление воздуха прямо про-порционально нагрузке системы, а по-ток воздуха эквивалентен скорости. На кривой системы (System curve) видно, что с увеличением скорости увеличива-ется нагрузка, и что двигатель наиболее эффективно используется (BEP) при ра-

боте на номинальной скорости. Эта точ-ка соответствует максимуму энергоэф-фективности. Но вентилятор работает в этой точке только часть своего времени, а все остальное время – при скорости воздушного потока, соответствующей скорости двигателя ниже номинальной. Использование преобразователя часто-ты снижает скорость двигателя для до-стижения экономического эффекта, что напрямую зависит от используемой си-стемы управления.

Программное обеспечение €SaverДля оценки эффекта экономии ком-

пания Omron разработала программное обеспечение €Saver (рис. 2). С помощью данной программы можно подобрать инвертор под свое применение (насос, вентилятор, компрессор) и оценить эф-

ЭКОНОМИМ НА ПОТРЕБЛЕНИИ НАСОСА И ВЕНТИЛЯТОРА: СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ИНВЕРТОРЫ ОТ OMRON

Лариса Тихонова (КОМПЭЛ-Автоматика)

Использование преобразователей частоты позволяет существенно снизить потребление энергии. Компанией Omron были разработаны специализированные инверторы серий E7, MX2 и V1000, учитывающие особенности применений с переменным моментом нагрузки, например, насосы и вентиляторы. А удобное программное обеспечение €Saver поможет Вам сделать правильный выбор!

Рис. 1. Параметры стандартной системы вентиляции Рис. 2. Программное обеспечение €Saver


ОБЗОРЫ

26


фект от его использования. Вы убеди-тесь, что расходы на инвертор очень быстро окупятся благодаря его эффек-тивной работе.

€Saver поможет вам описать систему за несколько шагов, включающих в себя данные продавца (стоимость подходя-щего электропривода) и заказчика:

• Тип применения (насос, вентиля-тор, компрессор);

• Мощность, напряжение и кпд асинхронного двигателя;

• Характеристики нагрузки (номи-нальное давление/напор, номинальный расход, тип жидкости для насосов);

• Циклограмма нагрузки (в том чис-ле с учетом дней недели и сезона);

• Описание тарифных ставок (в том числе для многотарифного режима, по сезонам).

В программе имеется возможность выбора между упрощенным описани-ем системы или более полным. Выбрав «Быстрый режим», вы продолжите на-стройки в текущем окне помощника, если же вы выберете «Расширенный ре-жим», программа закроет это окно, и все настройки вы продолжите в главном окне программы.

После завершения ввода данных программа сформирует отчет, который вы сможете распечатать или сохранить

результаты расчета энергосбережений. В отчете будут указаны срок окупаемо-сти установки частотного преобразова-теля и сумма ежемесячной экономии на оплате за электроэнергию.

Вы можете загрузить программ-ное обеспечение €Saver, обратившись к нам.

Для управления нагрузкой програм-ма €Saver предлагает частотные преоб-разователи от компании Omron, исполь-зуемые в насосах и вентиляторах. Это специализированные инверторы для применений с переменным моментом нагрузки. Одной из основных особен-ностей приводов Omron является алго-ритм энергосбережения, позволяющий добиться дополнительной экономии энергии. К преобразователям частоты Omron для насосов и вентиляторов от-носятся инверторы серий E7, MX2 и V1000 (рис. 3); их характеристики при-ведены в таблице 1.

Преобразователь частоты для на-сосов и вентиляторов Omron E7 пред-назначен для управления нагрузкой с переменным моментом. Omron E7 реа-лизует вольт-частотное регулирование (V/f), а его перегрузочная способность в режиме обычной нагрузки составляет 110% в течение 1 минуты. Уникальная особенность E7 – специальный алго-ритм энергосбережения, позволяющий дополнительно экономить до 20% элек-троэнергии. При использовании вход-ного фазосдвигающего трансформатора двухдиодный мост инвертора Omron E7 может работать в режиме 12-пульсового выпрямления, что позволяет снизить не-линейные искажения входного тока.

Преобразователь частоты Omron MX2 для насосов и вентиляторов скон-струирован специально для примене-ния в производственном оборудовании. Omron MX2 создан для решения задач управления двигателем и оборудовани-

ем в современных промышленных си-стемах.

Благодаря передовой конструкции и прогрессивным алгоритмам управ-ления, преобразователь обеспечивает плавное регулирование даже при скоро-стях, близких к нулевым, гарантирует высочайшую точность при реализации быстрых циклических операций и под-держивает регулирование крутящего момента без датчика обратной связи.

Преобразователь частоты Omron MX2 полностью интегрируется в ин-теллектуальную платформу средств ав-томатизации компании Omron и предо-ставляет обширный набор функций для управления механизмами в составе обо-рудования, среди которых: позициони-рование, синхронизация скорости и ло-гическое программирование.

Для преобразователей частоты для специализированных применений ком-пания Omron выпускает прикладное программное обеспечение (ПО).

Прикладное ПО Omron для управ-ления насосами – разработка Omron-Yaskawa для последовательного про-граммного управления работой насосов (до двух дополнительных насосов). Это загружаемое в преобразователи часто-ты ПО для решения конкретных задач. Оно превращает стандартные инверто-ры в специализированный инструмент, позволяющий избежать использования дополнительного оборудования и уве-личить общую надежность систем, что является идеальным решением для уста-новок очистки воды, компрессоров, си-стем отопления, вентиляции и кондици-онирования.

Таблица 1. Характеристики инверторов серий E7, MX2 и V1000

Серия E7 MX2 V1000

400 В трехфазный 0,4...300 кВт 0,4...15/18,5 кВт 0,2...15 кВт

200 В трехфазный 0,4...110 кВт 0,1...15/18,5 кВт 0,1...15 кВт

200 В однофазный – 0,1...2,2/3,0 кВт 0,1...4,0 кВт

Применение Насосы и вентиляторы (Переменный крутящий момент)

Двойная шкала мощности для использования в применениях с переменным крутящим моментом

(насосы, вентиляторы)

Точность при высокой ско-рости и большой пусковой

крутящий момент

Метод управления Режим U/f

Управление скоростью и кру-тящим моментом в открытом

векторе; управление скоростью в режиме U/f

Открытый вектор и U/f-режимы

Пусковой момент 120% при 0,5 Гц 200% при 0,5 Гц 200% при 0,5 Гц

Возможности подключенияMemobus, Metasys N2, L&S

Apogee, LONWorks, DeviceNet, Profibus, CANopen, Ethernet

Modbus (встроенный), EtherCAT, DeviceNet, Profibus, CompoNet

Memobus, DeviceNet, Profibus, CANopen,

MECHATROLINK-II

Логическое программирование Плата ПЛК (опция) Встроенный ПЛК –

Ориентация на конкретные задачи –Наборы параметров под типовые

применения–

Рис. 3. Внешний вид инверторов серий E7, MX2 и V1000

E7 MX2 V1000 Получение технической информации, заказ образцов, поставка –



ОБЗОРЫ

27


Перебои в подаче электроэнер-гии могут повторяться не-однократно и длиться от не-скольких миллисекунд до

нескольких часов и более. Причины – значительный износ оборудования; ис-пользование старого оборудования при модернизации или нового, но некаче-ственного, либо качественного, но не предназначенного для использования в промышленных условиях; халатное от-ношении обслуживающего персонала и т.д. Приблизительно в 80% всех случаев сбоев питания напряжение пропадает не более чем на 200 мс. Короткие падения напряжения до 20 мс происходят вся-кий раз при переключениях на подстан-циях. Провалы напряжения на несколь-ко секунд также возможны при пуске мощного оборудования на стороне по-требителей. Более длинные перерывы в энергоснабжении, как правило, проис-ходят только при повреждении линии электропередач или других крупных от-казах. Но даже короткие, на доли се-кунды, провалы могут иметь пагубные последствия для систем контроля, ис-пользующих чувствительное к перебоям оборудование.

Немецкая компания Phoenix Contact предлагает линейку оборудования (ис-точников питания) для компенсации сбоев внешнего электропитания любой длительности. Все блоки питания (БП) способны компенсировать короткие про-валы напряжения (>20 мс) с полной на-грузкой без подключения дополнитель-ного оборудования, а необслуживаемый емкостной буферный модуль может вы-давать 40 А длительностью до 200 мс. Источники бесперебойного питания (ИБП) разных классов мощности обе-

спечивают напряжение 24 В постоянно-го тока до 38 А•ч. Для оборудования с рабочим напряжением 220 В переменно-го тока резервирование питания обеспе-чивается с помощью QUINT-AC-UPS с выходным напряжением 220 В перемен-ного тока мощностью до 500 Вт.

Решение по бесперебойному пита-нию всегда включает в себя три функ-циональных блока: источник питания (ИП), электронный блок обслуживания аккумулятора и перехода на питание от него и саму батарею (рис. 1). Нагрузка питается от ИП до тех пор, пока есть наличие первичного напряжения; элек-тронный блок периодически проверяет состояние аккумулятора, диагностиру-ет, подзаряжает его и, при необходимо-сти, подключает к нагрузке до 40 А тока

от аккумулятора, если величина вход-ного напряжения находится за предела-ми нормальных значений (обычно менее 85 VAC или более 265 VAC). В этом случае переход на питание от батареи происходит без какого-либо перерыва и незаметно для подключенного оборудо-вания. Часто ИП и модуль переключе-ния/обслуживания аккумулятора объ-единяют в один корпус, в этом случае для организации бесперебойного пита-ния достаточно добавить внешний акку-мулятор. И напротив – аккумулятор не часто встраивают в один корпус с источ-ником питания и модулем переключе-ния, так как срок службы первого мень-ше, и его нужно периодически менять. Необслуживаемые свинцово-гелевые ак-кумуляторы Phoenix Contact имеют ем-кость до 38 А•ч и срок службы до 9 лет при температуре 20°C. Существует ва-риант с литий-ионным аккумулятором на 60 Вт•ч (кстати, работает до -20°C) или литий-полимерным на 1,3 А•ч в но-вых STEP-UPS.

Промышленные источники бесПеребойного Питания с IQ-технологией

Александр Рябчинский (Феникс Контакт РУС)

Чтобы важные данные не были потеряны, или сбой питания не привел к существенному нарушению технологического процесса или даже к риску негативного воздействия на человека, применяют локальное бесперебой-ное питание, в том числе и в дополнение к конфигурации с резервирова-нием. Новая технология UPS-IQ от Phoenix Contact расширяет возмож-ности диагностики и сигнализации о состоянии системы бесперебойного питания, помогая создать действительно надежные решения в промышлен-ной автоматизации.

Рис. 1. общий вид комплексного решения бесперебойного питания


ОБЗОРЫ

28




С середины текущего года потреби-телю доступны источники бесперебой-ного питания нового типа – UPS IQ, обладающие несомненным инновацион-ным преимуществом: они могут контро-лировать состояние батареи.

Источники бесперебойного питания с технологией IQ

Новые источники бесперебойного питания с технологией IQ (рис. 2) впер-вые были представлены в апреле 2011 на международной выставке в Ганно-вере. Эта технология значительно рас-ширяет функциональные возможности промышленных ИБП.

Конечно, основное назначение ИБП в случае пропадания питания – немед-ленно (менее 1 мс) переключить 100% нагрузки на питание от аккумулятора. Однако сбои внешнего питания обыч-но непредсказуемы, поэтому для обе-спечения гарантированного резервного питания очень важно проводить не-прерывный мониторинг системы беспе-ребойного питания, в том числе и для своевременной диагностики неполадок и замены батареи. Новая технология UPS-IQ расширяет возможности диа-гностики и сигнализации о состоянии системы бесперебойного питания, помо-гая создать действительно надежные ре-шения в промышленной автоматизации.

При некачественном напряжении в основной сети или при полном отключе-нии напряжения питания работа системы автоматизации прерывается. Это прино-сит экономический ущерб, приводит к простоям производства или, в худшем случае, может привести к полной потере контроля над технологическим процес-сом вплоть до масштабной аварии.

Аккумулятор как неизвестный компонент

К сожалению, срок службы акку-мулятора может быть намного меньше срока службы остальных компонентов

UPS; своевременная замена батареи – гарантия стабильной работы системы. Опыт показывает, что многие UPS не подходят для серьезных задач, пото-му что аккумуляторные батареи – не-известный элемент во всех решениях. Обычные системы бесперебойного пита-ния зачастую не могут ответить на неко-торые вопросы. Является ли аккумуля-тор полностью заряженным? Как долго может работать система при сбое внеш-него питания? Является ли аккумуля-тор уже слишком старым для длитель-ной работы UPS? Эксплуатировался ли он при высокой или, наоборот, при низкой температуре окружающей сре-ды? Как долго аккумулятор был разря-жен? Может ли он по-прежнему постав-лять достаточное количество энергии на необходимое время? Ведь в результате процессов старения возможно, что бата-рея будет поставлять ток нагрузки в те-чение пяти минут вместо двадцати.

UPS-IQ технология обеспечивает си-стему информацией о состоянии заряда и ожидаемом сроке службы аккумулятора. Интеллектуальный ИБП QUINT UPS-IQ определяет все необходимые параме-тры батареи и обеспечивает режим работы системы, необходимый для оптимального использования аккумулятора. Интеллек-туальное управление батареями позволя-ет избежать внезапного отключения UPS и преждевременного отказа системы ав-томатизации. Так как оставшийся срок службы батареи известен, то обслужи-вание системы бесперебойного питания может быть заранее запланировано. Это позволяет избежать непредвиденных за-трат, связанных с работой по замене ба-тареи или с отказом системы. На рос-сийских объектах, которые разбросаны по большой территории, особенно важно знать, будет ли батарея продолжать на-дежно работать в течение двух лет или только двух месяцев, так как заказ обо-рудования и обслуживание таких объек-тов – процесс довольно длительный.

Гибкая настройка UPS – удобство, необходимое для качественного обслу-живания системы автоматизации. Мони-торинг системы бесперебойного питания легко настроить с помощью программно-го обеспечения UPS-CONF. Например, программа уведомляет оператора о фак-тическом состоянии батареи (рис. 3).

В целях повышения уровня прозрач-ности работы UPS все необходимые рабо-чие параметры отображаются графически, а важные сообщения показываются на пе-реднем плане. Блок UPS имеет два гибко настраиваемых дискретных выхода, что облегчает работу оператора. Такие важ-ные параметры, как тревожное оповеще-ние по заданному порогу или заданному интервалу времени могут быть индивиду-ально настроены для каждой системы бес-перебойного питания. Это означает, что UPS можно оптимально адаптировать к конкретной системе автоматизации. Мак-симальный зарядный ток, ток в конце за-рядки и напряжение батареи также явля-ются легко адаптируемыми параметрами. События и информация о работе UPS со-храняются в архивном файле. Программ-ное обеспечение UPS-CONF предоставля-ется бесплатно и может быть загружено с сайта производителя.

Сегодня на мировом рынке систем автоматизации преимущество имеют си-стемы, которые могут надежно рабо-тать даже при неблагоприятных услови-ях питающих сетей. UPS-IQ от Phoenix Contact для нового поколения источни-ков бесперебойного питания промышлен-ного исполнения гарантирует их надеж-ное функционирование. Использование данной серии ИБП значительно увели-чит стабильность вашего производства и отказоустойчивость систем автоматиза-ции и диспетчеризации.

Рис. 2. интеллектуальные источники питания Рис. 3. интерфейс программного обеспечения UPS-CONF


ОБЗОРЫ

29


В настоящее время ЗАО «РЭП Холдинг» завершает работу по созданию полупроводнико-вого преобразователя частоты

(ППЧ) морского исполнения нового по-коления.

ППЧ служит для регулирования или стабилизации параметров электроэнер-гии – напряжения и частоты. Областью применения преобразователя являются судовые системы электродвижения, под-руливающие устройства, судовой элек-тропривод, судовые валогенераторные установки. Проектировался и изготов-ляется преобразователь в соответствии с требованиями Российского морского ре-гистра судоходства.

Отличием ППЧ от известных анало-гов является универсальность, модуль-ность исполнения, широкий мощност-ной ряд, минимальные массогабаритные показатели, удобство обслуживания, высокая ремонтопригодность и надеж-ность, минимальная себестоимость.

Преобразователь состоит из силовой схемы и микропроцессорной системы управления (МПСУ). Встроенная си-стема самодиагностики позволяет выяв-лять отказы и предупреждать о недопу-стимых режимах работы оборудования. Принципиальная схема силовой части ППЧ приведена на рис. 1.

Силовая часть ППЧ включает в себя два неуправляемых выпрямителя, вклю-

ченных последовательно или параллель-но, звено постоянного тока и автоном-ный инвертор напряжения. В качестве входного преобразователя в составе ППЧ может использоваться активный выпрямитель.

В основе конструкции силовой части преобразователя – интеллектуальные силовые модули SKiiP, разработанные компанией SEMIKRON. Одним из важ-нейших вопросов при разработке пре-образователя для судового электропри-вода является обеспечение стойкости к термоциклированию. Основные требо-вания к силовым ключам, работающим в составе судового электропривода, из-ложены в таблице 1.

Работа стандартных модулей в соста-ве судового гребного электропривода не-избежно ведет к сокращению их ресурса. Только специализированные компонен-ты, конструкция которых адаптирова-на для применения в составе судового электропривода, могут обеспечить тре-буемые показатели надежности.

Высокая стойкость к термоциклиро-ванию компонентов семейства SKiiP по-лучена благодаря отсутствию базовой платы и, соответственно, ее паяного со-единения с DBC-подложкой. Дальней-шее улучшение показателей достигнуто за счет внедрения технологии спекания при установке кристаллов. В таблице 2 приведены схемы силового каскада и

предельные характеристики двух типо-размеров модулей SKiiP, используемых в составе ППЧ.

В основе концепции SKiiP лежит принцип прижимного соединения изо-лирующей DBC-подложки, на которой установлены силовые чипы, с теплосто-ком. При этом из состава модуля ис-ключается медная базовая плата и, со-ответственно, паяный слой большой площади. Именно термомеханические напряжения, возникающие в этом слое при воздействии перепадов температу-ры, чаще всего приводят к отказам стан-дартных силовых ключей.

Использование «безбазовой» при-жимной технологии сборки SKiiP по-зволяет более чем в пять раз повысить стойкость к термоциклированию и су-щественно улучшить тепловые харак-теристики. В результате исключается

SKIIP – силовая электроника на суше и на море

Андрей Григорьев (ЗАО «РЭПХ»), Андрей Колпаков (ООО Семикрон)

Новая отечественная разработка – полупроводниковый преобразова-тель частоты на базе силовых модулей SKiiP компании SEMIKRON. Преобразователь создан для замены импортных аналогов в силовых элек-троустановках морских судов.

Рис. 1. Принципиальная схема ППЧ

1 – входная сеть, 2 – выходная сеть, 3 – неуправляемый выпрямитель,4 – автономный инвертор напряжения

Таблица 1. основные требования к силовым модулям

Условия эксплуатацииТемпература окружающей среды, °C -40...135

Температура охлаждающей жидкости, °C -40...105

Температура кристаллов, °C -40...175

Вибрация, м/с2 10x9,81

Удары, м/с2 50x9,81

НадежностьСрок службы, годы 15

Стойкость к термоциклированию (импульсы мощности), кол-во циклов 30000 при ∆T = 100°K

Стойкость к термоциклированию (изменение окружающей температуры), кол-во циклов 1000 при ∆T = 165°K


ОБЗОРЫ

30


возможность возникновения термоме-ханических стрессов при изменениях температуры и предотвращается раз-витие усталостных процессов в при-пое. Конструкция копланарной шины с многоточечным доступом к кристал-лам была разработана и внедрена в мо-дулях новой серии, ее внешний вид и

топология DBC-подложки показаны на рис. 2.

Каждый из чипов IGBT и диодов подключается к DC-терминалам с по-мощью индивидуальных контактов, что позволяет обеспечить максимально рав-номерное распределение токов. Силовая шина SKiiP одновременно выполняет

несколько важных функций, первой из которых является прижим керамической DBC-платы к теплоотводу. Благодаря наличию большого количества контак-тов – точек давления, расположенных в зонах локального тепловыделения кристаллов, обеспечивается гомогенная передача тепла на радиатор (рис. 3). Кроме того, многоточечная контактная система позволяет производить токовый обмен между терминалами и чипами по кратчайшему пути.

Копланарная конструкция шины га-рантирует предельно низкое значение распределенного сопротивления и ин-дуктивности, благодаря чему удается снизить уровень потерь внутри модуля и дисбаланс токов в параллельных цепях.

Второй по интенсивности отказов проблемой является паяное соединение чипов и керамики, альтернативы кото-рому до настоящего времени не было. Наиболее сильно эта связь подвержена воздействию «коротких» термоциклов длительностью несколько секунд. Кро-ме того, температура плавления боль-шинства используемых в силовой элек-тронике припоев составляет 220°С, что естественным образом ограничивает и температурный диапазон работы моду-лей. По этой причине перегрев чипов неизбежно ведет к сокращению срока службы.

Для установки кристаллов IGBT и диодов на DBC-плату применяется тех-нология низкотемпературного спекания (технология SKiNTER), впервые в мире использованная SEMIKRON при произ-водстве модулей SKiM 63/93. Первым этапом является позиционирование кри-сталлов на слое серебряной нанопасты, напыляемой на керамическую подлож-ку. Далее паста спекается при воздей-ствии высокой температуры и давления, образуя сверхпрочное и эластичное се-

Таблица 2. номенклатура и предельные характеристики модулей SKiiP

Модель Внешний вид Схема силового каскада 1200 В 1700 В

3GB

1813GB123-3D 1813GB172-3D

ICnom = 1800A

4GB

2413GB123-4D 2413GB172-4D

ICnom = 2400A

Рис. 2. ламинированная шина SKiiP4 (а) и диа-грамма распределения токов кристаллов на DBC плате (б)

а) б)

Рис. 3. расположение DBC платы и силовых шин на радиаторе SKiiP4

Рис. 4. Чертеж внешнего вида ППЧ Рис. 5. сборочный чертеж ППЧ


ОБЗОРЫ

31


ребряное соединение. Тонкий слой сере-бра имеет более низкое тепловое сопро-тивление, чем у припоя, а температура его плавления (960°С) во много раз пре-вышает рабочую температуру чипов (табл. 3).

Спекание позволяет многократно по-высить надежность соединения и его стойкость к термоциклированию, а так-же полностью исключить вероятность развития усталостных процессов. Тем-пература плавления спеченного сере-бряного слоя в шесть раз выше рабочей температуры кремниевых чипов.

Кроме стандартной программы про-верки электрических параметров, которой подвергаются 100% компонентов, надеж-ность IPM SKiiP может быть дополни-тельно подтверждена в составе реальной инверторной схемы в условиях предель-ных нагрузок. В ходе двух циклов испы-таний продолжительностью 60...90 мин проводится проверка силовых ключей в составе преобразователя при полной на-грузке, предельной температуре и напря-жении питания. Температура силовых кристаллов при этом достигает 140°C, что обеспечивает максимальный термоме-ханический стресс для всей конструкции силового ключа. Основной целью теста является определение ключевых причин ранних отказов и их устранение.

ППЧ получает питание от трехобмо-точного трансформатора с двумя вто-

Рис. 6. модульный принцип наращивания мощности ППЧ

ричными обмотками, включенными по схеме «звезда-треугольник», что позво-ляет уменьшить вносимые искажения и повысить качество электроэнергии в су-довой сети. Основные технические ха-рактеристики разработанного ППЧ при-ведены в таблице 4.

Выбор технических характеристик ППЧ обусловлен областью применения, параметрами силовой полупроводни-ковой техники последнего поколения, результатами проведенного технико-экономического и конструктивного ана-лиза.

Для формирования мощностного ряда оптимальным решением является выделение силовой и слаботочной частей преобразователя в отдельные секции. Так выпрямитель, звено постоянного тока, автономный инвертор напряже-

ния, входной и выходной фильтры рас-полагаются в силовой секции, а МПСУ и ее слаботочная периферия – в секции управления.

Такое конструктивное решение по-зволяет наилучшим образом обеспечить электромагнитную совместимость слабо-точной и силовой части преобразовате-ля. Кроме того, одна система управле-ния в единой конструкции ППЧ может формировать управляющие сигналы для нескольких силовых секций, работаю-щих на общий привод. Чертеж внешне-го вида ППЧ представлен на рис. 4.

Охлаждение силовых блоков ин-вертора и выпрямителя осуществляет-ся двухконтурной водяной системой охлаждения, поставляемой на судно комплектно с ППЧ. Места подключе-ния магистралей подвода и отвода воды

Таблица 3. сравнительные характеристики паяных и спеченных соединений

Параметр Спекание Пайка Температура образования соединения, °C < 250 200...380Толщина слоя, мкм 15...20 70...150Образование лакун Нет ВозможноСтруктура слоя Однородная Неоднородная Температура плавления, °C 960 < 380Теплопроводность, Вт/(м•K) 240 70Электропроводность, м/(Ом•мм²) 41 8 Коэффициент теплового расширения (КТР), м/K 19•10-6 28•10-6 Предел прочности на растяжение, MПа 55 30

Таблица 4. основные технические характеристики ППЧ

Наименование параметра ЗначениеНоминальная выходная мощность, кВт 1000Максимальная длительно допустимая выходная мощность, кВт 1250Диапазон регулирования выходного напряжения, В от 0 до 690Диапазон регулирования выходной частоты, Гц от 0 до 100Число фаз входного питания две трехфазные системы со сдвигом на 30 эл. градусовНоминальное действующее значение входного напряжения, В 690Допустимые длительные отклонения входного напряжения, % -10...+6 Допустимые колебания входного напряжения, % ±20 в течение 1,5 сНоминальная частота входного напряжения, Гц 50Максимальный входной ток фазы, А 900Максимальный ток в звене постоянного тока, А 1470Максимальный выходной ток фазы, А 1310Ударный ток короткого замыкания, кА 9Допустимые колебания частоты, % ±10 в течение 5 сРежим работы продолжительныйКПД, не менее, % 98Тип охлаждения водяноеГабаритные размеры ВxШxГ, мм 2200 x 1200 x 600Масса, кг, не более 500


ОБЗОРЫ

32


к ППЧ расположены в нижней части си-ловой секции. Сборочный чертеж ППЧ представлен на рис. 5.

Демонтаж и замена блоков инвертора и выпрямителя осуществляется за мини-мальное время, что обеспечено примене-



нием электрических и гидравлических разъемных соединений, а так же кон-структивным (выдвижным) исполнени-ем крепления блоков силовой секции.

Заложенные оптимальные кон-структивные решения уменьшили мас-

Рис. 7. модуль SKiiP 3, SKiiP RACK – фазовый блок и базовый конструктив силового модуля четырехква-дрантного преобразователя

согабаритные показатели, позволили обеспечить свободный доступ к обору-дованию при одностороннем обслужи-вании ППЧ.

Климатическое исполнение и катего-рия размещения ППЧ – ОМ3 по ГОСТ 15150. ППЧ предназначен для работы при температура окружающего воздуха от 0 до 45°C в условиях относительной влажности воздуха 75...95%.

В ППЧ реализован принцип модуль-ного наращивания мощности, что под-разумевает возможность параллельной работы нескольких силовых секций. При этом все силовые модули управля-ются от одной секции управления. Ва-рианты компоновки ППЧ приведены на рисунке 6.

В составе преобразователя может быть использована четырехквадрантная инверторная платформа высокой мощ-ности SKiiPRACK, предназначенная для построения преобразователей высо-кой мощности в энергетике и приводной технике (рис. 7).

Конвертор рассчитан на диапазон выходных мощностей от 150 кВ•А до 3 MВA при плотности мощности бо-лее 12 кВ•А/л. В настоящее время SKiiPRACK является самым компакт-ным из выпускаемых изделий анало-гичного назначения. Изделие может выпускаться в виде 3 МВ•А одиноч-ного инвертора или трехфазного 4Q конвертора мощностью 2×1,5 MВ•A. Сборка устанавливается в стандарт-ный силовой шкаф. Наращивание мощ-ности до 2...3 MВ•A осуществляется путем параллельного соединения двух SKiiPRACK.

Модульный принцип конструкции фазных блоков позволяет соединять их в различных конфигурациях ППЧ в соответствии с областью примене-ния. Каждый блок содержит один или два интеллектуальных силовых модуля IGBT SKiiP на радиаторе с жидкостным охлаждением, звено постоянного тока с низкоиндуктивной DC-шиной, снаббер-ные конденсаторы. Все элементы уста-новлены в раму, имеющую специальные направляющие, которые обеспечивают быструю установку в шкаф, замену и простоту обслуживания.

Разработанный ЗАО «РЭПХ» со-вместно с компанией Semikron опыт-ный образец ППЧ общепромышленного исполнения превосходит мировые об-разцы по ряду технико-экономических показателей и планируется к исполь-зованию на судах отечественной по-стройки вместо аналогов импортного производства.

NE_PA1_2012

Documents

Transcript of NE_PA1_2012