Устройство для компенсации емкостных токов
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
224 А1 (iQ)SU(ii) ыы а.а:
= т-юОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3780797/24-07 (22) 09.08.84 (46) 07.11.86. Бюл. 9 41 (7l) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) О.А.Петров, Г.С.Валеев, В.Д.Годовчан и К.К.Коренюк (53) 621 316),925 (088 ° 8)
1,56) Авторское свидетельство СССР
1(1) 930400, кл. Н 01 F 29/14, 1981.
Авторское свидетельство СССР
В 915101, кл. Н 01 F 29/14, 1980.
Валеев Г.С. и др. Упрощенная конструкция дугогасящего реактора с подмагничиванием. — В кн.: Электробезопасность на открытых и подземных горных работах. /Тезисы докладов 1П Всесоюзной научно-технической конференции: Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР. Днепропетровск, 1982, с.142-145. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано . для компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях или для плавного регулирования коэффициента трансформации
Ф трансформаторов для управляемых параметрических источников тока. Цель изобретения — уменьшение потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижение содержания высших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при наличии плавного управления индуктивным током устройства компенсации. Конструкция реактора выполнена таким образом, что магнитные потоки Р, и . основной частоты, создаваемые токами,протекающими соответственно в обмотках4 и 5 переменного тока, остаются по
1269224 амплитуде неизменными, тогда как маг- ного тока в обмотках 4 и 5. Т.к. четнитный поток Р, создаваемый током, .вертый стержень и стержень, содержапротекающим по обмотке 6 переменно- щий воздушные зазоры, не подмагниго тока, в результате переключения чиваются, то при фиксированном ответответвлений 7 изменяется. Поэтому с влении 7 обмотки 6 магнитные сопроцелью снижения потоков рассеяния, тивления укаэанных стержней остаютобусловленных разностью магнитных по- ся практически неизменными. Соответтоков Ф и (Р, + Ф ), магнитопровод ственно неизменным остается и ток в реактора снабжен четвертым стержнем. третьей обмотке 6 переменного тока.
Таким образом, в четвертом стержне T,ê, в устройстве снижена активная будет проходить магнитный поток Р = мощность в цепи переменного тока ре= Р, + Ф вЂ” Ф . При протекании тока актора, то при его использовании в подмагничивания в обмотках 2 и 3 под- электрической сети будет снижена вемагничиваются стержни, охваченные личина остаточного тока в месте зауказанными обмотками, что приводит мыкания на землю и тем самым улучшек изменению магнитного сопротивления ны условия электробезопасности для потокам 9, и Ф, а сл-но, и перемен- персонала. 4 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к ферромагнитным устройствам, управляемым как подмагничиванием, так и переключением ответвлений и может быть использовано, например, для компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях или для плавного регулирования коэффициента трансформации трансформаторов для уп- 1О равляемых параметрических источников тока.
Цель изобретения — уменьшение потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижение содержания выс- 15 ших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при наличии плавного управления индуктивным током устройства компенсации.
На фиг. 1 изображена принципиаль- 2О ная схема предлагаемого устройства компенсации; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления устройством компенсации; на фиг. 3 — схема генератора импульсов; на фиг. 4 — ха- >> рактеристики зависимости выходного напряжения блока управления устройст-. вом компенсации ч, и индуктивного
Д1 тока реактора 3 „от напряжения зада3 ЗО
Устройство для компенсации емкостных токов содержит электрический реактор с продольным подмагничиванием, выполненный на четырехстержневом магнитопроводе 1, на двух соседних стержнях которого расположены по одной обмотке 2 и 3 подмагничивания, включенных между собой последовательно и согласно, и по одной обмотке
4 и 5.переменного тока, которые включены параллельно и согласно с третьей обмоткой 6 переменного тока, расположенной на третьем стержне магнитопровода, имеющем воздушные зазоры.
Обмотки 2 и 3 подмагничивания реактора расположены поверх соответствующих обмоток 4 и 5 переменного тока, а третья обмотка 6 переменного тока выполнена с ответвлениями 7,которые соединены с соответствующим выводом 8 этой обмотки через ключи 9.
Кроме того, устройство содержит тиристорный преобразователь 1О (например, трехфазный однополупериодньп.), подключенный к обмоткам 2 и 3 подмагничивания реактора, блок 11 управления тиристорным преобразователем,, подключенный к входу тиристорного преобразователя 10, трансформатор
12 тока, установленный в цепи переменного тока реактора, а также последовательно соединенные элемент 13 задания и блок 14 управления устройством компенсации (фиг.1).
Блок 14 управления устройством компенсации состоит из последователь24 4 на управляющий вход указанного блока от элемента 13 задания поступает напряжение задания (управления ) 0 =
= 0,, Через дугогасящий реактор протекает переменный ток, который обус.ловливает на вторичной стороне трансформатора 12 тока, включенного в цепь
1 реактора, импульсы 3p, поступающие на формирователь 20 прямоугольных импульсов. Прямоугольные импульсы через делитель 21 частоты, логические элементы ИЛИ 22 и И 17 воздействуют .на вход реверсивного счетчика 18, который, например, считают на сложение, увеличивая выходной кодовый сигнал. о
Через цифроаналоговый преобразователь 26 сигнал обратной связи Uoc поступает на второй вход элемента 15 сравнения. Реверсивный счетчик будет работать на сложение до тех пор, пока LI < 0 . При изменении задающего сигнала U станет меняться сигнал ц0, и, следовательно, кодовый выходной сигнал реверсивного счетчика 18. При этом реверсивный счетчик будет работать на сложение либо вычитание в зависимости от соотношения сигналов U и 0, и соответствующего положения триггера 16 направления.
Таким образом, блок управления устройством компенсации работает как следящая система. При увеличении U от 0 до максимального значения Ц „ „, выходное напряжение 0, блока изменяется по характеристике, представленной на фиг. 4,а. Это значит, что ток подмагничивания 3„ реактора от О до максимального значения 1„ „,, затем уменьшается до О, снова возрастает до З„„„,„с, и т.д. В точках 1,2 и 3 происходит включение и отключение соответствующих ключей 9 ответвлений
7 обмотки 6 реактора вследствие изменения выходного сигнала U ä дешифратора 25. В результате индуктивный ток реактора увеличивается от минимального до максимального значения по характеристике, представленной на фиг. 40. Если в сети возникло однофазное замыкание на землю, то счетные импульсы поступают от трансформатора 12 тока. При этом генератор 24 импульсов блокируется (.не работает) .
Если в сети нормальный режим, то начинает работать генератор 24 импульсов, вызывая счетные импульсы и обеспечивая работу блока 14 управления устройством компенсации.
3 12692 но включенных элемента 15 сравнения, триггера 16 направления, первого логического элемента И 17, реверсивного счетчика 18 и первого цифроаналогового преобразователя 19. Кроме того, в блок 14 управления входят последовательно соединенные формирователь 20 прямоугольных импульсов, делитель 21 частоты, логический элемент
ИЛИ 22 и второй логический элемент 10
И 23, а также генератор 24 импульсов, вход которого соединен с выходом делителя 21 частоты, а выход — с вторым входом логического элемента
ИЛИ 22, дешифратор 25, вход которого соединен с первым выходом реверсивного счетчика 18 (фиг.2), а выход— с управляющими входами ключей 9 (фиг.1), и второй цифроаналоговый преобразователь 26. Два его входа 2п подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика 18, а выход— к второму входу элемента 15 сравнения (фиг.2). Вход первого цифроаналогового преобразователя 19 подклю- 25 чен к второму выходу реверсивного счетчика 18 (фиг.2), а выход — к входу блока 11 управления тиристорным преобразователем {фиг.1). . Генератор 24 импульсов состоит из логических элементов НЕ 27,И-НЕ 28, операционного усилителя 29, резисторов 30-34, емкостей 35 и 36 и стабилизатора 37 (фиг. 3).
На элементах 27, 28, 30 и 35 (фиг.3} выполнен формирователь коротких импульсов, а на операционном усилителе 29 и других, связанных с ним элементах — генератор прямоугольных импульсов. Если на входы элементов 27 и 28 поступает нулевой сигнал (нормальный режим сети), то на выходе элемента 28 будет единичный.
При этом генератор прямоугольных импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы определенной частоты. Они снимаются со стабилизатора 37 и пос- . тупают через элемент ИЛИ 22 (фиг.2), элемент И 17 или И 23 на вход реверсивного счетчика 18.
Если на входы элементов .27 и 28 поступают прямоугольные импульсы (режим однофазного замыкания на землю), то колебания генератора импульсов срываются и на выходе его будет нулевой сигнал.
Рассмотрим работу блока 14 управления устройством компенсации. Пусть
269224 Ь ся напряженность поля постоянного тока Н„Н„„, /И, где Н«„„ — номинальное значение напряженности поля постоянного тока в известном устройстве; N — число ответвлений обмотки переменного тока в реакторе предлагаемого устройства.
Следовательно, во столько же и даже большее число раз по сравнению с известным устроиством уменьшится масса медиобмоток 2 и 3 подмагничивания и обмоток 4 и 5 переменного тока и, как следствие, активная мощность в цепи подмагничивания.
Предлагаемое устройство компенсации емкостных токо:в по сравнению с известным имеет пониженный расход материалов (меди, охладительной арматуры, трансформаторного масла) и малый расход активной энергии в цепи подмагничивания. Так как активная мощность в цепи переменного тока реактора предлагаемого устройства меньше чем у известного, то при его uc25 пользовании в электрической сети будет снижена величина остаточного тока в месте замыкания на землю и тем
< a Так как плавное регулирование ип— дуктивного тока реактора за счет О подмагнпчивания в предлагаемом уст-ройстве осуществляется только в пре- делах изменения тока реактора., обусловленного переключением соседних ответвлений 7 обмотки 6, то для обеспечения того х<е диапазона регулирования индуктивного тока, что и в известном, в предлагаемом устройстве компенсации емкостных токов требуетКонструкция реактора выполнена таким образом, что магнитные потоки и <Р основной частоты, создаваемые токами, протекаю!1!ими соответственно в обмотках 4 и 5 переменного тока, остаются по амплитуде неизменными, тогда как магнитный поток >З создаваемый током, протекающим по обмотке 6 переменного тока в результате переключения ответвлений 7, изменяется. Поэтому с целью с потоков рассеяния, обусловленных разностью магнитных потоков <р> ><(<Р,!<р>,) магнитопровод реактора снабя<ен четвертым стержнем. Таким образом, в четвертом стержне будет г роходить магнитный поток У = <<>,> + <Р— 7 > При отсутствии подмагничивания, т.е.(l = О, ток реактора в основном Э определяется током третьей обмотки 6 переменного тока, что объсняется наличием воздушных зазоров в стержне, где расположена указанная обмотка. Для проведения через эти зазоры магнитного потока 7 требуется большая МДС, тогда как для проведения магнитных потоков <> „ Р и <Р+ по трем другим стержням, пе содержащим воздуш>гые зазоры, требуется значительно меньшая МДС. При протеканеп! Тока в обмотках 2 и 3 подмагничивания (U<, ><1 ) подмагJi пичиваются стер>><н>< об>" вас!е>1нь<е ука-" занными обмотками, и связывающие их ярма, что приводит к измепени>о магнитного сопротивления потокам <р, и Q следовательно и и< реыен><ОГО тока в обмотках 4 и 5. Так как четвертый стержень и стержень, содержащий воздушные зазоры, не подмагничива><>тся, то при фиксироваш<ом ответвлении 7 обмотки 6 маг>штные сопротивлеш|я указаш<ых стерх<ней остаются практически ><еиз<<епнъгми. Соответственно практически неизменнь."! остается и ток в третьей обмотке 6 переменного тока. Формула и з о б р е т е н и я Устройство для компенсации емкост>гых токов однофазного замыкания на землю в электрической сети, содержащее магнитопровод, на первом и втором стержнях которого расположено по одной обмотке подмагничивания, вклю<енных последовательно и согласно, и по одной обмотке переменного тока, которые включены параллельно и согласно с третьей обмоткой переменного тока, расположенной на третьем стержне магнитопровода, имеющем воздушные зазоры, тиристорный преобразователь, подключенньш к обмоткам подмагничивания, к входу которого подсоединен блок управления тиристорнъгм преобразователем, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь активной мощности в цепи подчагпичивания и снижения содержания высших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при наличии плавного управления индуктивным током устройства компенсации, магнитопровод реактора снабжен 7 !2 четвертым стержнем, третья обмотка переменного тока имеет ответвления, соединенные с соответствующим выводом этой обмотки через ключи,, кроме того, в устройство введены последовательно соединенные элемент задания и блок управления устройством компенсации, включающий последовательно соедийенные элемент сравнения, триггер направления, первый логический элемент И, реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, а также последовательно соединенные, подключенные к трансформатору тока, установленному в цепи переменного тока, формирователь прямоугольных импульсов, делитель частоты, логический элемент ИЛИ, второй логический элемент И, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчи69224 8 ка, а также генератор импульсов, дешифратор и второй цифроаналоговый преобразователь, причем два входа последнего подключены к соответствую5 щим выходам реверсивного счетчика, а выход — к второму входу элемента сравнения, выход делителя через генератор импульсов соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, выход триггера направления соединен с вторым входом второго логического элемента И, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с входом блока управления тиристорным преобразователем, соответствующий выход реверсивного счетчика через дешифратор соединен с управляющим вхо-. 2б дом ключей, 1269224 Составитель О.Наказная Техред Л.Олейник Корректор М. Максимишинец Редактор С.Пекарь Заказ 6044/56 Тираж 612 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д.4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 4 киакс 7 . 7 зкокс Щи 4
