Способ электропитания многофазных потребителей переменного тока и устройство для его осуществления

 

. 1. Способ электропитания многофазных потребителей переменного тока , основанный на переключении потребителей с основной сети на резервную с помощью коммутаторов, подключенных к вторичным обмоткам силовых трансформаторов основной и резервной сетей и нагрузке, отличающийся тем, что, с целью повышения качества электрической энергии , формируют многофазные системы напряжений, например, путем соединения обмоток вторичных трансформаторов в две звезды, однофазные лучи которых включены встречно, измеряют сформированные фазные напряжения резервной и основной сетей, суммируют фазные напряжения основной сети со сформированными фазными напряжениями резервной сети, определяют макi симальную амплитуду суммарных на (Л пряжений каждой фазы, по которому определяют систему напряжений, резервной сети, фаза которой минимально отличается от фазы напряжений основной сети. 05 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1010697

Э 11 Н 02 J 9/06

II ! ф !!д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3353648/24-07 (22) 1 9.11. 81 (46) 07.04.83. Бюл. 13 (72) Ю.А. Мордвинов, С. И, Королев и Г,П,Казьмин (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316. 925(088.8) (56) 1..Авторское свидетельство СССР .Н 459827, кл. H 02 J 9/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР и 316154, кл. Н 02 J 9/06, 1968. ,(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МНОГОФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

:(57) 1. Способ электропитания многофазных потребителей переменного тока, основанный на переключении потребителей с основной сети на резервную с помощью коммутаторов, подключенных к вторичным обмоткам силовых трансформаторов основной и резервной сетей и нагрузке, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества электрической энергии, формируют многофазные системы напряжений, например, путем соединения обмоток вторичных трансформаторов в две звезды, однофаэные лучи которых включены встречно, измеряют сформированные фаэные напряжения резервной и основной сетей, суммируют фазные напряжения основной сети со сформированными фазными напряжени" ями резервной сети, определяют максимальную амплитуду суммарных напряжений каждой фазы, по которому определяют систему напряжений, резервной сети, фаза которой минимально отличается от фазы напряжений ос" новной сети.

1010697

2. Устройство электропитания многофазных потребителей переменного тока, содержащее силовые трансформато" ры, подключенные к основной и резервной сетям, и коммутаторы, подключенные к вторичным обмоткам силовых трансформаторов и входу нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, вторичные обмотки силового трансформатора соединены в две звезды, однофазные лучи которых включены встречно, и в него введен блок контроля фазы напряжения, содержащий четыре согласующих трансФорматора, шесть; цепочек, состоящих из последовательно соединенных выпрямителя, амплитудного компаратора, расширителя импульсов, схем И и усилителя мощности, три инвертора Входы KoTopblx подключены к

Изобретение относится к преоб" разовательной технике, а именно к системам гарантированного электропитания потребителей переменного тока при наличии нескольких автономнь х сет-.й „

Известен способ автоматического включения резерва судовых потребителей, основанный на переключении ответственных потребителей с основной сети на резервную при выходе из строя основной с помощью контакторов t 1 )

Недостатком данного решения является перерыв в питании потребителей при переключении с основной на резервную сеть (динамическом режиме) и искажение формы выходного напряжения.

Основным недостатком, препятствующим применению устройства в системах гарантированного электропитания, является н| экое качество электрической энергии, обусловленное перерывом питания на время, определяемое временем переключения с основной сети на резервную.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ для бесперебойного переключения электропитания в сетях переменного тока, основанный на переключении потребителей на резервную сеть r.. помощью кс.»нмутатора при откпюечи.(исчез5

1Î

ЗО выходам расширителей импульсов первых трех цепочек, выход датчика напряжения основной сети соединен с вторыми входами схем И, третьи входы схем

И последних трех цепочек соединены с выходами соответствующих инверторов, три пары вторичных обмоток согласующего трансформатора, подключенно" го к фазовым входам нагрузки, соеди нены согласно и встречно с вторичными обмотками трех согласующих трансформаторов, подключенных к соответствующим фазам резервной сети, и с входами выпрямителей, причем цепи управления коммутаторов соединены с

:выходами усилителей мощности блока контроля напряжения, соединенного с резервной сетью и входами нагрузки. новении )основной сети, Этот способ о обеспечивает бесперебойное питание потребите -,ей переменного тока от двух автономных сетей (2).

Недостатком способа для бесперебойного переключения тока является низкое качество электрической энергии за счет того, что форма выходного напряжения при переключении с одной автономной сети на другую зависит от разности фаз указанных сетей. При этом длительность одного полупериода питающего напряжения может быть увеличена в два раза, что приведет к насыщению электромагнитных устройств или сбою в работе систем автоматики.

Известно устройство для бесперебойного переключения электропитания в сетях переменного тока, содержащее статические переключатели с блоками управления и блок контроля. Это устройство позволяет осуществить бесперебойное электропитание потребителей при наличии двух автономных сетей °

При исчезновении напряжения в основной сети нагрузка при помощи статических переключателей подсоединяется к резервной. При этом длительность одного полупериода выходного напряжения (на нагрузке) в пределе может быть увеличена в два раза, что привили часто к насыщению эл" к оома (>

3 101 элементов. или сбою систем автоматики (21.

Недостатком данного устройства является низкое качество энергии эа счет того, что оно не обеспечивает неизменное по форме напряжение на потребители переменного -ока при переключении с основной сети на резервную.

Цель изобретения — улучшение качества электрической энергии, подаваемой к потребителям переменного тока, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электропитания многофазных потребителей переменного тока, основанном на переключении потребителей с помощью коммутаторов с основной сети на резервную, подключенных к вторичным обмоткам силовых трансформаторов основной и резервной сети и нагрузке, формируют многофазные системы напряжений, например, путем соединения обмоток вторичных трансформаторов в две звезды, однофазные лучи которых включены встречно, измеряют сформированные фазные напряжения резервной и основной сетей, суммируют фазные напряжения основной сети со сформированными фазными напряжениями резервной сети, определяют максимальную амплитуду суммарных напряжений каждой фазы, по которым определяют систему напряжений резервной сети, фаза которой минимально отличается от фазы на"пряжения основной сети, Поставленная цель достигается также тем, что в устройство электропитания многофазных потребителей переменного тока, содержащее силовые трансформаторы, подключенные к основной и резервной сетям, и коммутаторы, подключенные к вторичным обмоткам силовых трансформаторов и входу нагрузке, вторичные обмотки силового трансформатора соединены в две звезды, однофазные лучи которых включены встречно, введен. блок контроля фазы напряжения, содержаций четыре согласующих трансформатора, шесть цепочек, состоящих иэ последовательно соединенных выпрямителя, амплитудного компаратора, расширителя импульсов, схем И и усилителя мощности, три инвертора, входы которых подключены к выходам расширителей импульсов первых трех цепочек, выход датчика напряжения основной сети соединен с вторыми входами схем И, тре"

0697

55 тьи входы схем И последних трех цепочек соединены с выходами соответствующих инверторов, три пары вторичных обмоток согласующего трансформатора, подключенного к фазовым входам нагрузки, соединены согласно и встречно с вторичными обмотками трех согласующих трансформаторов, подключенных к соответствующим фазам резервной сети, и с входами выпрямителей, причем цепи управления коммутаторов соединены с выходами усилителей мощности блока контроля напряжения, соединенного с резервной сетью и входами нагрузки, Сущность предлагаемого способа электропитания многофазных потреби— телей переменного тока заключается в получении нескольких многофазных систем напряжений за счет различных соединений обмоток силовых трансформаторов, подключенных к основной и резервной сетям, определении системы напря" жений, фаза которой минимально отличается от фазы напряжений основной сети, путем суммирования напряжений, пропорциональных одному фазному напряжению основной сети, с напряжениями, пропорциональными фазным напряжениям резервной сети, сравнении модулей суммарных напряжений с опорным и определении максимальной амплитуды суммарного напряжения, и подключении ее к потребителям переменного тока.

На фиг. 1 представлена схема фазных напряжений, поясняющих предлагаемый способ электропитания, на фиг,2силовая часть устройства электропитания многофазных потребителей переменного тока, на фиг, 3 — устройство контроля фазы напряжения, Для способа гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока используют напряжения основной сети 1-3 и резервной 46, Из указанных напряжений формируют напряжения 7-9 и 10-12 (принципиально возможно сформировать еще несколько напряжений).

Устройство электропитания многофазных потребителей переменного тока содержит основную 13 и резервную 14.сети, силовые трансформаторы 15, коммутаторы на ключевых элементах 16-33 с двухсторонней проводимостью, вторичные обмотки силовых трансформаторов соединены в звезду, а их выходы 3439 соединены с каждой клеммой 40-43 потребителей переменного тока через

/ 10106 ходимо подать управление на 16, 20 и

24, что обеспечивает подключение конца 34 (напряжение 4) к клемме 40.. 35 (напряжение g) - к клемме 41 и 36 (на. пряжение 6) - к клемме 42 и т,д. В частности, выходные напряжения выпрямителей 49-$4, пропорциональные соответственно фазным напряжениям 4, 5, 6, l0, ll, 12, сравниваются в амплитудных компараторах 55-60 с опорным

Ugp, При превышении модуля укаэанных напряжений опорного на выходе амплитудных компараторов появляются импульсы„ которые расширителями б 1-бб импульсов преобразуются в непрерывный сигнал и поступают на первый вход схем Vi 67-72, При этом необходимо от метить, что при фазовых углах

ДА30 эл.град, между напряжением 1 любым из 4, 5, 6, 10, 11, 12 импульс появляется — îëüêî на выходе одного амплитудного компаратора, что достигается уставкой напряжения U<@. Указанная величина напряжения U устанавливается такой,. чтобы импульсы на выходе амплитудного компаратора появлялись только при углах d. (4<30 эл.град, Для исключения граничных режимов, когда, например, фазовые углы с (между напряжением 1 и Зо

4) и d.g (между напряжением 1 и 2) равны между собой и равны 30 эл,град, введены инверторы 79-81 и связи между ними и схемами И, Так, на схему

И 72 (контролирует фазу напряжения

l2) импульсы поступают с выходов йнверторов 79 и 80, что исключает появление на выходе схемы

И 72 (соответственно на выходе усилителя 78 мощности) импульса при наличии сигналов на выходе инверторов

79 и 80 (контролируется соответственно напряжение 4 и 5 1, т,е. ближайших по фазе напряжений, полученных из резервной сети, Рассмотренные связи исключают одновременное появление импульсов управления включевыми weментами коммутатора при углах б(.=

=30 эл.град. Для появления импульсов управления на выходе одного из усилителей 73-78 мощности необходим сигнал на выходе датчика 82 напряжения, который появляется только после исчезновения (отклонения от номинальной величины } напряжения в основной

97 сети, включая и напряжение однои фазы. Таким образом, при напряжениях, представленных на фиг. 1, сигналы (за исключением сигнала с датчика напряжения} поступают только на схему И 67. Если, например, системы напряжений 4-6 и 10-12 вращаются относительно системы напряжений 1-3 по часовой стрелке, то указанные сигналы будут поочередно появлятъся на схемах И 71, 69, 70, 68, 72.

Такое построение устройства контроля фазы напряжения осуществляет сравнение напряжений нескольких многофазных систем, выделение системы напря-: жений,фаза которой минимально отличается от фазы напряжения основной сети, рассчитывает алгоритм управления коммутатором.

После переключения потребителей переменного тока на резервную сеть (условно принятую) она превращается в основную, а другая - в резервную (раньше она была основной}. Теперь при аварии в основной сети переключение потребителей на резервную сеть происходит аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство электропитания потребителей переменного тока обеспечивают по сравнению с прототипом улучшение качества электрической энергии на потрелителях в динамических режимах (при переключении с основной на резервную сеть) за счет уменьшения искажения питающего напряжения, приводящего к большому отклонению мгновенной частоты, Это обеспечивает надежную работу потребителей переменного тока и исключает насыщение электромагнитных элементов, что особенно важно в системах гарантированного электропитания ответственных потребителей переменного тока. К таким потребителям относят высокоточные системы навигации, вычис" лительные центры коллективного пользования, системы контроля и управления атомных реакторов и т.д. Поэтому применение предлагаемого изобретения для питания указанных потребителей обеспечит огромный экономический эффект, устранит опасные условия работы обслуживающего персонала и выхода из строя дорогостоящего оборудования. фф

%М.ЯФ::ф. =Ю,A ф Ю:% а ф",у- "

L д" ".. J (lt

; с

1

1

М !

I

1

Р

П

1 (!

t !

1 т

,,, 1010697

Ял. Z

Составитель Г.Дамская

И

Редактор А. Власенко Техред Л.Пекарь Корректор .Л.ильин

Заказ 2499/41 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4