Способ регулирования переменного напряжения на трехфазной нагрузке

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКЕ путем поочередного подключения вьюодов для подключения фаз нагрузки к выводам для подключения фаз94 ных напряжений питающей сети, цикли-; чески чередуя на периоде регулирования , длительностью больше периода питающего напряжения, комбинации . из фазных и нулевых значений напря- ; жений, отличающийся тем j что, с целью увеличения коэффициента мощности и числа ступеней регулиров ния , поочередно подключают каждую фазу нагрузки или две последовательно соединенные фазы нагрузки к выводам для подключения линейных напряжений питающей сети, при этом циклически чередуют на периоде регулирования комбинации из величин линейных, фазных , половины линейиых и нулевых значений напряжений/ сл с 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (584 Н 0 2 M 5 25 всяс() - з

13,„,,„Б

АМИНОМ.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3672336/24-07 (22) 06.12.83 (46) 30.12,85. Бюл. 11 48 (71) Казанский филиал Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции энергетического института (72) Э..Т, Сидоренко и О.А, Бурунин (53) 621.314,2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 370600, кл. Н 02 М 5/06, 1967.

Патент ФРГ У 2108347, кл. H 02 P 13/30, !972, (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕ—

ИЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРЕХФАЗНОЙ

НАГРУЗКЕ путем поочередного подключения выводов для подключения фаз нагрузки к выводам для подключения фазных напряжений питающей сети, цикли- чески чередуя на периоде регулирования, длительностью больше периода питающего напряжения, комбинации из фазных и нулевых значений напря-:

1 жений, отличающийся тем,, что, с целью увеличения коэффициента мощности и числа ступеней регулирования, поочередно подключают каждую фазу нагрузки или две последовательно

-соединенные фазы нагрузки к выводам для подключения линейных напряжений питающей сети, при этом циклически чередуют на периоде регулирования комбинации из величин линейных, фазных, половины линейных и нулевых зна- I

1 чений напряжений/

1201989

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике и электротехнологии, и может быть использовано для регулирования напряжения на трехфазных приемниках электрической энергии со эна чительной инерционностью, например печи сопротивления и другие промышленйые" электротермические установки.

Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности и числа ступеней регулирования.

На фиг.l представлена блок-схема устройства на ключевых элементах (симисторах), позволяющего реализовать данный способ при питании от трехфазной сети с нулевым проводом; на фиг.2 — то же, без нулевого провода; на фиг. 3 — диаграммы напряжений, поясняющие данный способ, на которых даны напряжения на нагрузке для различных вариантов состояния ключей.

Устройство (фиг,1) содержит фазы 1, 2 и 3 нагрузки, выводы 4,5 и 6 для подключения фаз питающей сети, выходные выводы 7-12 устройства, между которыми включены соответствующие фазы 1,2,3 нагрузки.Между соответствующими парами выходных выводов 7,12, 9,8, и Il 10 включены ключи на симисторах 13,14 и 15. Ключи на симисторах 16,17 и 18 включены между нулевым выводом 19 и соответствующими выходными выводами 8,10 и 12.

Устройство rro фиг.2 отличается от устройства по фиг.l отсутствием нулевого вывода 19.

Как видно из диаграммы фиг.3, в результате циклического включенияотключения ключей 13-18, результирующая кривая напряжения на фазах

1-3 нагрузки в течение одного цикла периода регулирования состоит из отрезков синусоидальных напряжений различных амплитуд. Эти амплитуды напряжений принимают величины О, 3/2, 1, 13 от амплитудного значения фазного напряжения источника питания (ИФ). Изменяя с помощью ключей 13-18 длительность укаэанных отрезков напряжения, можно регулировать эквивалентное (действующее) значение напряжения на нагрузке на периоде регули рования.

В табл.1 приведены возможные варианты включений ключей 13-18.

Чередуя указанные варианты на периоде регулирования, можно получить

-различные значения эквивалентного нап" ряжения на нагрузке.

При наличии трехфазной сети с нулевым проводом работа всех фаз нагрузки происходит независимо и схема (фиг,1) позволяет получить большее число вариантов формирования результирующей кривой напряжения на нагрузке (фиг.Зс, 36, З, З, Зж, 3), Зо, Зк), В трехфазной сети питающего напряжения без нулевого провода работа всех фаз нагрузки взаимосвязана.

Предложенный способ регулирования переменного напряжения позволяет плавно изменять активную мощность нагрузки при обеспечении коэффициента мощности установки около единицы.

Рассмотрим этапы регулирования напряжения и соответственно мощности на трехфазной нагрузке при наличии трехфазной питающей сети с нулевым проводом (фиг,l) . При этом выполняют комбинации различных уровней напряжения по табл,l на периоде регулирования., На первом этапе регулирование напряжения производят путем периодического включения и отключения одного из ключей 16-18 при отключенных ключах 13-15. Тогда. результирующая кривая напряжения на периоде регулирования будет состоять из паузы и отрезка однофазного напряжения (см. фиг.4а), изменяя длительность которого можно регулировать активную мощность, потребляемую нагревательным элементом, в диапазоне (0-0, 111) (à — номинальная мощность).

Н

На втором этапе регулирование напряжения производят включением двух и отключением одного из ключей 1618. Тогда результирующая кривая напряжения на периоде регулирования будет состоять из отрезков одно- и двухфазных синусоидальных напряжений (см.фиг.43), изменяя соотношение и длительность которых можно регулировать активную мощность, потребляемую нагревательным элементом, в диапазоне (0,111-0,222) P> .

На третьем этапе регулирование напряжения производят включением трех и отключением одного из ключей

16-18. Тогда результирующая кривая напряжения на периоде регулирова!

20!989

Т а б л и ц а 1

Нагружение на фазах нагрузки

Номера включения ключей

Вариант, N

0,0,0

И 0,0

Один из 16, 17, За . 18.3 „-ГЗ

2 Ф 2

И, И,„О

Один из 16, 17

Два из 16, 17,18 35

16,17,18 Зг

И И И

ГЗИ, И О

13,17 или З

ДИ -ГЗИ Q „ Р 2 (P 2 13И,, И,, И„

13, 17

13,17,18 Зж

14,18,16

15,16,17 Зц

Зе

Два из 13,14,!5 З

-(ЗИ, 43И, О

13И„, .ГЗИ, И

l3,14,18 Зц

14,15,16

15,13,19 ГЗИ,, ГЗИ,, 13U

Зк

13,14,15 Зк ния будет состоять из отрезков двухи трехфазных синусоидальных напряжений (фиг.41), изменяя длительность которых регулируют активную мощность, потребляемую нагревательным элементом, в диапазоне (0,222-

0,ЗЗЗ) Г„.

На четвертом этапе регулирование напряжения производят включением трех ключей 16-!8, затем отключением двух из этих ключей и включением одного из ключей 13-15. Тогда результирующая кривая напряжения на периоде регулирования будет состоятБ из отрезков трехфазных, однофазного и линейного синусоидальных напряжений (см.4z), изменяя длительность которых можно регулировать активную мощность, потребляемую нагревательным элементом, в диапазоне (0,330,444) Р

Последовательность операций на последующих этапах регулирования и состояние ключей по фиг.! и 2 сведены в табл.2. Там же указаны этапы регулирования и последовательность операций для регулятора беэ нулевого провода (фиг.2). На границах всех

1р этапов регулирования коэффициент мощности регулятора около единицы.

Таким образом, диапазон регулирования по предлагаемому способу делят на участки, в пределах которых ре15 гулирование напряжения осуществляется чередованием на периоде регулирования комбинаций из величин ли" нейных, фазных, половины линейных и нулевых значений напряжения на фазах

gp нагрузки.

Номера диаграмм, изображающих напряжение на фазах нагрузки

° Ь для схемы для схемы фиг.! фиг.2

1201989

Та блица 2

Этапы

Схема регулирования груэки! и 2

4о (О О 111) Р

Включен-отключен (О,lll 0,222) Р„

2и4

Включены 16-18, затем отключен один из них

4 Ь (0,222-0,333) P

lIl 4и 5

Включены 16-18, затем отключены два иэ 16-18 и включен один иэ 13-15 (0,333-0,444) Р„

5и6

Фиг.! IV (0,444-0,555) P„

Включены один из 13-15 и два из 16-18, затем отключен.один из 16-18

6 и 8

5g (0,555-0,666) P

8и9

55 (0,666-0,777) P

Включены два иэ 13-15 и один из 16-18, затем последний отклю9 и IO

V11 чен

52 (0 777-1) Vill 9 и 11

6а (0-0,167) P„

Включен-отключен один иэ 16, 17, включен 18

l иЗ

Включен 18, включены 63 (0,167-0,333) Р„

16, 17, затем отключен один из них

Зи5

Комбинация вариантов (см, табл.1) Состояние и номера ключей на периоде регули- рования один из 16-18

Включены два иэ 16-18, а затем один из них

Включены два из 13-15, затем отключен один из 13-15 и включены два из 16-18

Включены.13-15, затем отключен один из 13-15 и включен один из 16-!8

Номера диаграмм, изображающих напряжение на фазах на1

Диапазон изменения активной мощности

1201989

-1 t

7 и 9

1V (0,666-1) Р„

9 и 11 ник

Фиг.2 lll 5 и 7

Включен 18, включен один из 16, 17 и один из

l3, 14, затем последний отключен и включены

16, )7

Включен 18, включены

13, 14, затем один отключен и включен один из 16, 17

Включены !6-18, затем отключен один из

Продолжение табл. 2

6 Ь (О, 333-0, S) Р„

62 (О, 5-0, 666) Рн к) Фие, бил

120!989

Ti и) 1201989

120)989

ВНИИПИ Заказ 8102/57 ТиРаж 645 Подписное

Фищваа gfgt ЧЬюевв®, г.йкгород, ул.Проектная, 4