динамический ИБП

Термины в области динамических ИБП нельзя назвать ни устоявшимися, ни общепринятыми. Не раз приходилось сталкиваться с мнением, что главным и неотъемлемым элементом таких устройств является накопитель кинетической энергии, выполненный в виде маховика. Но это отнюдь не так: маховик может и не использоваться в динамическом ИБП, но входить в состав статического устройства и работать там «на пару» с аккумуляторными батареями.

На самом деле обязательным элементом и основой динамического ИБП оказывается не маховик, а синхронная электрическая машина (мотор-генератор) (см. таблицу). Раскручивая электромотор «грязным» напряжением, поступающим из внешней электросети, можно с установленного с ним на одном валу генератора снимать «чистое» напряжение, и подавать его на нагрузку. Дополнив эту схему альтернативным источником энергии (аккумуляторные батареи, маховик, дизель-генератор или что-нибудь совсем экзотическое), мы и получим простейший динамический ИБП.
До 80-х годов прошлого века электромотор и генератор существовали только как два отдельных элемента, однако затем появились комплексные решения. Современные мотор-генераторы, используемые в динамических ИБП, совмещают на одном статоре и одном роторе обмотки электромотора и электрогенератора. Эта конструкция позволила уменьшить как габариты изделий, так и число компонентов. В подобных устройствах используется ряд высокотехнологичных решений. Например, в вертикальных мотор-генераторах компании Piller дополнительные обмотки создают магнитное поле, которое «приподнимает» ротор электрической машины для разгрузки подшипников. Подобные меры способствуют повышению КПД систем.

Что касается маховика, то он может служить кратковременным источником энергии и в статических, и в динамических ИБП. При наличии напряжения во внешней сети маховик раскручивается (аккумулируя энергию), а при его пропадании начинает работать в качестве электрогенератора, отдавая накопленную энергию нагрузке. Типовое время резервирования, обеспечиваемого маховиком, составляет всего несколько десятков секунд. Поставщики статических ИБП часто рекомендуют устанавливать такое устройство вместе с АКБ (см. Рисунок 2), чтобы он брал на себя все кратковременные перебои: в этом случае аккумуляторы задействуются гораздо реже, что повышает срок их службы.

Рисунок 2. Упрощенная схема статического ИБП.

При соблюдении общего принципа перевода электрической энергии в механическую и обратно маховики могут различаться в конструктивном плане. Например, компания Hitzinger поставляет динамические ИБП как с обычным маховиком, обеспечивающим стабильность частоты на уровне 5%, так и с кинетическим модулем, у которого стабильность частоты составляет 1%. При отдаче энергии нагрузке угловая скорость вращения маховика уменьшается, соответственно меняется и частота генерируемого напряжения. Поэтому допустимо только небольшое снижение частоты вращения (определяется заданным пределом «ухода» частоты), а значит, используется лишь небольшая часть накопленной маховиком кинетической энергии, что, безусловно, невыгодно.
 
В кинетическом модуле скорости вращения маховика и вала различны. Такой модуль состоит из двух вращающихся частей: внутреннего и внешнего роторов. Внешний ротор с короткозамкнутой обмоткой вращается с частотой 2600 об/мин на валу внутреннего ротора, но не имеет с последним механической связи (передача энергии осуществляется посредством электромагнитного поля). Сам же внутренний ротор вращается с частотой 1500 об/мин. Благодаря развязке частот вращения маховика и вала появляется возможность использовать большую долю аккумулированной кинетической энергии. Подобные кинетические модули с двумя роторами поставляются не только компанией Hitzinger, но и другими производителями, включая EuroDiesel и Hitec Power Protection.   

[https://www.osp.ru/lan/2011/02/13006956/]