Устройство для регулирования трехфазного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехфазный мвждуфазшхЯ азтотрансфорыатор , фазные которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подкгаочена к версшнам образованного обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждой из фазных через Дву11ат1равленный управляемой ключ подключен к точке соединения двух других фа1зных обмоток, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и улучшения маасогабаритНЁОС показателей, паргшлельно каждой фазной обм6тк« автотрансформатора подключен, дополнительно введенный двудвунаправленный управляемый ключ.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВ ЛИК

359 0 1 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автвеснш» аиидательетв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЙОМИТЕТ СССР

ПО ДВУМ ИЭОЫЧ-тЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3393117/24-07 (22) 05.12.81 (46) 30,04.83. Вюл. 9 16 (72 ) Т.Ю. Саккос, И..Э. Ранне, В.В. Сарв и Ю.Э.. Сооярв (71) Институт термофизики н электро- физики AH Эстонской ССР (53 ) 621.316.722(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 851361, кл. G 05 F 1/24, 1981.

2. Авторское .свидетельство СССР по заявке. 9 2848391/07, кл. С 05 F 1/24, . 1979.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3220599/07, кл. G 05 F 1/24, 1981. (54 )(57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содер,SU„„ l015 A жащее трехфазный междуфазный автотрансформатор, фаэные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к вершинам образованного фазными обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждой из фаэных обмоток через двунаправленный управляемай ключ подкпючен к общей точке соединения двух других фазных обмоток, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и улучшения маасогабаритных показателей, параллельно каждой Я фаэной обмотке автотрансформатора подключен дополнительно введенный двудвунаправлеиный управляеьий ключ.

1015357

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого.источника трехфазного напряжения с близкой к синусоидальной формой тока нагрузки.

Известны устройства для регулирования трехфазного напряжения и тока, содержащие междуфаэный односердечниковый автотрансформатор с переклю- 10 чаемым коэффициентом трансформации, включенный последовательно с трехфазной нагрузкой и источником питающего напряжения (1 ) и (2 .

Недостатками известных устройств 15 являются относительно большое количество тиристоров в случае реализации управляемых двунаправленных ключей в виде встречно-параллельно включенных тиристорных пар, а также повышенные суммарные потери в ключах.

Наиболее близким к предлагаемому

rto технической сущности является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трех фазный междуфаэный автотрансформатор, фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, пер- 30 вая группа из которых подключена к вершинам образованного фазными обмотками треугольника, а вторая группа к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждый иэ фаз ных об-35 моток через двунаправленный управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других фазных обмоток(33.

Устройство работает следующим образом.

В каждый момент времени во включенном состоянии находится один ключ.

Если во вклкченном состоянии находится один ключ иэ пар 11-12, 13-14 или

15-16, то через этот ключ один из выводов 5-7 соединен с одним отводом между двумя остальными выводами для подключения нагрузки. Так как в идеальном случае суммарная намагничивающая сила любой обмотки автотрансформатора равна нулю, то это

1 позволяет при анализе работы пренебречь намагничивающим током. Соответственно ток включенного ключа в обмотке автотрансформатора распределя-. ется на две составляющие, которые по направлению. противоположны и по абсолютной величине обратно пропорциональны числам витков соответствующих частей обмотки автотрансформатора. При этом ток ключа одновременно является током нагрузки одной фазы, а токи в двух частях работающей обмотки автотрансформатора являются соответственно токами нагрузки остальных двух фаз.

Если во включенном состоянии находится один ключ иэ пар 17-18, 19-20 или 21-22, то через этот ключ соответствующая фазная обмотка закорачивается, а также закорачивается одна пара из выводов 5-7, следовательно к суммарной нагрузке соответствующих двух фаз подключено линейное напряжение источника питания.

Ток включенного ключа в данном слу-

Недостатками этого устройства являются большая типовая мощность междуфазного автотрансформатора и относительно большое количество отводов его обмотки.

Цель изобретения — упрощение устройства и улучшение его массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного напряжения, содержащем трехфазный междуфаэный автотрансформатор, фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа иэ которых подключена к вершинам образованного фаэными обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждой из фазных обмоток через двунап-. 60 равленный управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других фаэных обмоток, параллельно каждой фаэной обмотке автотрансформатора подключен дополнительно введенный двунаправленный управляемый ключ.

На фнг. 1 приведена функциональная схема устройства для случая

12-импульсного режима работы; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, и таблица очередности замыкания ключей.

Устройство для регулирования трехфазного напряжения (фиг. 1) содер- жит трехфазный источник 1 питания, трехфазную нагрузку 2, ключевой коммутатор 3, междуфаэный автотрансформатор 4, фаэные обмотки которого соединены в треугольник, вершины которого подключены к первой группе выводов 5-7 для подключения нагрузки 2, и имеют отводы 8-10, двунаправленные управляемые ключи 11-12, 1314,и 15-16, соединяющие соответственно отводы 8 — 10 с общей точкой соединения двух других фазных обмо- . ток автотрансформатора 4, дополнительные двунаправленные управляемые ключи 17-18,,19-20 и 21-22, включенные параллельно соответствующей фаэной обмотке автотрансформатора 4, т,е. между выводами 5 и 6, 6 и 7, 7 и 8 первой группы для пофазного подключения нагрузки 2.

1015357 чае является токой нагруэки двух фаэ, в то же время ток в третьей фазе равен нулю.

Регулирование величин токов и напряжениЯ нагрузки достигается изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование возможно как с отстающим, так и с опережающим током. В первом случае ключи работают в режиме естественной- коммутации, во втором случае необходима принудительная коммутация ключей или применение полностью управляемых. ключей других типов.

Рассмотрим интервал работы, когда включен ключ 13. В .этом случае через ключ 13 вывод 5 соединен с отводом 9. Ток ключа 13 является одновременно током нагрузки -1 в фазе А (фиг. 2). Отвод 9 делит обмоткуЧ 1=% между выводами 6 и 7 на две равные части М/„ =Ю «, Токи s этих частях обмотки являются одновременно токами 1 и 1С нагрузки с обратным, знаком. Так как согласно изложенному выше величины токов в частях обмотки обратно пропорциональны числам витков, то в данном случае

b-9 (1}

С- В®9, В

Соответственно с =-1 —.1 =-218=-2 С .. (2)

Следующий интервал (фиг. 2 ) начинается .выключением ключа 13, включением ключа. 21 и соответственно эакорачиваннем фазной обмотки автотрансформатора между выводами 5 и

7. В этом случае через ключ 21 эакорочены выводы 5 и 7 и к суммарной нагрузке двух фаз RAi Я подключено линейное. напряжение О так, что ток ключа одновременно является током нагрузки в соответствующих фазах-1 =-1, причем 1 -- О.

В теченйе периода питания ключи

11 - 22 включаются в последовательности 13 — 21 — 12 — 20 - 15 — 17 14 - 22 - 11 - 19 - 16 - 18 (фиг, 2) и каждое изменение интервала сопровождается ступенчажм изменением от- .ношения фаэных токов, причем соотношение ступенейО т0 -:0@= 1:созЗО

cps 600 обеспечивает йсключение из тока и напряжения нагруэки высших гармоник ниже 11-й.

При увеличении числа отводов и, . соответственно, частоты переключений ступенчатое изменение отношений фаэныХ токов приближается Все более к случаям с неискаженными синусоидальными токами, когда отношения фаз ных токов изменяются по закону

10 i:1:1 =свэ(е++Ч):co5(ce<+V-2Щъ): (3)

1 b С

".os (соФ.+М +2УJ где Ч - сдвиг фазы между фазным на» .

15 пряжением питания и фаэным током.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы напряжения питания фазы A

0,.шесть потенциально возможных на пряжений нагрузки() -0-, соответствующих включению одного ключа иэ шести пар ключей, и пример напряжения нагрузки О„,сформированного из отрезков пяти синусоид U>-U „

Uч» и Ug и нулевого отрезка g- йри за 5 мтХкании ключей 11 — 22 согласно таб.лице (фиг. 2). Кривые напряжений нагрузки U< и О аналогичны кривой

Ойкая сдвинуты соответственно на углы

-23/3 и 2%/3.

30 Предлагаемое устройство для регулирования трехфазного напряжения по сравнению с прототипом характеризуется существенным уменьшением типовой мощности междуфазного авто35 трансформатора. Кроме того, оно имеет меньшее количество бтводов. В оп» ределенные интервалы времени через дополнительные ключи часть тока нагрузки минует обмотки автотранс40 форматора, а при максимальном выходном напряжении автотрансформатор может быть полностью закорочен, B результате чего типовая мощность междуфазного автотрансформатора уменьшается на ЗЗЪ по сравнению с про

45 тотипок и тем самым улучшаются массогабаритные показатели устройства, Тан как дополнительные ключи присоединены не к отводам, а к началам и концам фазных обмоток автотранс-50 форматора,:то требуется меньшее количество отводов,и тем саввам пред» лагаемое устройство упрощается. В прототипе при е-импульсном режиме требуется в/2 отводов, а в предла55 гаемом устройстве - (m/2)-3 отводь

1015357

ИПИ Заказ 3208/44 аж 874 Подписное Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4