Автоматический регулятор коэффициента мощности

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирова/ S ния коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения тока возбуждения синхронных двигателей либо мощности конденсаторных батарей . Цель изобретения - повьшение . точности работы регулятора. С этой целью в устройство введены второй трансформатор напряжения 2, а фазочувствительньш блок 4 и блок задания 5 коэффициента мощности снабжены емкостными накопителями 13 и 17. Блок задания 5 выполнен с управляемым выпрямителем, работающим с углом открывания , обеспечивающие выходное напряжение блока, пропорциональным коэффициенту мощности сети, равным единице. В результате не требуется предварительная настройка и повышается надежность работы регулятора. 2 ил. с (Л со Фи.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1,»>SU, (5114 G 05 F 1 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВС0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3994094/24-07 (22) 24.12.85 (46) 15.05.87. Бюл. ¹ 18 (71) Иркутский политехнический институт (72) С.С. Леоненко и E.À. Дмитриев (53) 621.316.925(088.8) (56) Красник В.В. Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий.

M.: Энергоатомиздат, 1983, с. 135.

Авторское свидетельство СССР № 862311, кл. Н 02 J 3/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР

;¹- 871275, кл. Н 02 J 3/18, 1981. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирования коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения тока возбуждения синхронных двигателей либо мощности конденсаторных батарей. Цель изобретения — повьппение точности работы регулятора . С этой целью в устройство введены второй трансформатор напряжения 2, а фазочувствительный блок 4 и блок задания

5 коэффициента мощности снабжены емкостными накопителями 13 и 17. Блок задания 5 выполнен с управляемым выпрямителем, работающим с углом открывания, обеспечивающим выходное напряжение блока, пропорциональным коэффициенту мощности сети, равным единице. В результате не требуется предварительная настройка и повышается надежность работы регулятора.

2 ил.

1 131

Изобретение относится к автоматическому регулированию коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения тока возбуждения синхронных двигателей либо мощности конденсаторных батарей.

Цель изобретения — повышение точности работы регулятора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема автоматического регулятора; на фиг. 2 — схема фаэочувствительного блока и блока задания коэффициента мощности с подключенными к ним трансформаторами напряжения и тока.

Регулятор содержит трансформаторы

1 и 2 напряжения, трансформатор 3 тока, фазочувствительный блок 4, блок

5 задания коэффициента мощности, элемент 6 сравнения, блок "Включить" 7, блок "Отключить" 8, логическую схему

9 управления компенсирующим устройством. Фазочувствительный блок 4 содержит выпрямитель 10 с системой 11 управления, ыа вход которой подключена вторичная обмотка трансформатора 3 тока. Выход системы 11 управления подключен на управляющий электрод тиристора выпрямителя 10. Выход выпрямителя !О подключен на нагрузочный резистор 12, соединенный с емкостным накопителем 13. Блок задания коэффициента мощности 5 содержит выпрямитель 14 с системой 15 управления, на вход которой подключена вторичная обмотка трансформатора 2 напряжения, первичная обмотка которого подключена в ту же фазу, что и трансформатор 3 тока. Выход системы 15 управления подключен на управляющий электрод тиристора выпрямителя 14.

Выход выпрямителя подключен на нагрузочный резистор 16 .соединенный с емУ костным накопителем 17. Тиристоры выпрямителей 10 и 14 подключены к вторичной обмотке трансформатора 1 напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазе, сдвинутой на

120 в сторону опережения по отношению к фазе сети, на которую подключен трансформатор 2 напряжения. Системы 11 и 15 управления тиристорами

10 и 14 состоят из известных усилителей-ограничителей входного сигнала, дифференцирующего звена и формирователя импульсов. Блок "Включить" 7 и блок "Отключить" 8 представляют собой пороговые устройства, работающие на исполнительный орган, например, и,„=(1 -s") UR

С где = — - ——

С, +С„

n — число импульсов (периодов) напряжения.

Амплитуда импульса напряжения равна

П др; з . с 9

82

50 где U — максимальное напряжение

Й<)хс вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения; о — угол открывания тиристора.

55 В установившемся режиме напряжение на конденсаторе 19 всегда равно амплитуде импульса, следовательно, характеристика «ход-выход (V =e(Ы)) вйх однозначно определяется углом откры0790 2 обмотку реле., причем блок Включить" срабатывает, когда напряжение рассогласования лП, равное разности напряжения задания U и напряжения обратной связи Ue„„, больше нуля, а блок "Отключить" — когда Ю меньше нуля. Логическая схема 9 управления компенсирующим устройством представляет известную релейно-контактную либо бесконтактную схему.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальный входной сигнал с вторичной обмотки трансформатора 3 тока поступает на вход системы 11 управления выпрямителя 10. В момент перехода напряжения с отрицательного значения на положительное формируется положительный импульс, который

20 усиливается и поступает на управляющий электрод тиристора, включенного на анодное напряжение, сдвинутое на о

120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы, в которую включен трансформатор тока. При открывании тиристора на баластном резисторе 12 выделяется импульс с амплитудой напряжения U . Под действием этого напряжения конденсаторы 18 и 19 емкостного накопителя заряжаются через диод 20 до напряжения, обратно пропорционального их емкостям.

При закрывании тиристора конденсатор

18 быстро разряжается через резистор

35 12 и диод 21. Конденсатор 19 при этом удерживает полученный заряд.

При очередном открывании тиристора конденсаторы снова заряжаются и т.д., а напряжение на конденсаторе С2 нарастает ступенчато по закону

3 13107 вания <, т.е. углом сдвига между током и напряжением фазы и не зависит от нагрузки выпрямителя. Время заря— да конденсатора 19 характеризует инерционность системы регулирования, величину которой легко можно изменять выбором соответствующей величины емкости конденсатора 18. При кратковременных бросках или снижении напряжения сети изменяется только вре- 10 мя заряда или разряда конденсатора, что не сказывается на работе последующих блоков "Включить", "Отключить".

Включение тиристора выпрямителя 10 на анодное напряжение, сдвинутое на 120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы сети, в которую включен трансформатор 3 тока, позволяет работать выпрямителю на участке характеристики U,, ==f(W) с наибольшим 20 наклоном, т.е. с наибольшим коэффициентом усиления, обеспечивая тем самым большую чувствительность и точность регулятора. Синусоидальный сиг- нал с вторичной обмотки трансформа- 25 тора 2 напряжения поступает на вход системы 15 управления выпрямителя 4 блока 5 задания коэффициента мощности. В момент перехода напряжения с отрицательного значения на положи- 30 тельное системой 15 управления формируется положительный импульс, который усиливается и поступает на управляющий электрод тиристора 14, включенного также на анодное напряже- 35 ние, сдвинутое на 120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы сети, в которую включен транс форматор 2 напряжения. Следовательно, тиристор всегда открывается с углом 40 управления, равным.120, а выходное напряжение на конденсаторе 19 емкостного накопителя 17 является задающим напряжением, соответствующим коэффициенту мощности, равному единице. 45

Такое включение тиристора позволяет формировать напряжение задания всегда соответствующее углу сдвига, рав-, ному нулю, независимо от изменяющихся параметров сети (частоты, напряже-50 ния). Сравнение напряжения задания и напряжения обратной связи происходит на накопительных конденсаторах

19 емкостных накопителей, и разность этих напряжений подается на блоки 55

"Включить" 7 и "Отключить" 8. Когда эта разность (напряжение рассогласования) больше нуля, то срабатывает блок "Включить", вызывая включение

90 4 конденсаторной батареи или увеличение тока возбуждения синхронного двигателя. Если эта разность меньше нуля, то срабатывает блок "Отключить вызывая отключение конденсаторной батареи или уменьшение тока возбуждения синхронного двигателя.

Предлагаемое устройство регулятора оказывается не критичным к колебаниям напряжения сети. При колебаниях напряжения сети изменяется амплитуда напряжения на выходе выпрямителей 10 и 14, а разность этих напряжений лБ при этом остается практически неизменной.

Пусть, например, напряжение сети увеличилось. В известном устройстве при работе от оперативного блока задания с постоянным напряжением задания сигнал рассогласования равен

Ьг =U „8 — (У„,„ ЛВЮХ )=6ц 6U8„1

В предлагаемом устройстве

=4П + П а - П„,х

Если(К было бы Равно ь.Б „„, то система была бы инвариантна по отношению к напряжению сети. В дейстости hU He pBBHO Пвых поэтому(ь U>g -лБ „, ) ФО, но она несоизмерима мала по сравнению с величиной аУ „ . Следовательно, влияние изменения напряжения сети на работу регулятора незначительно, что повышает точность его работы как в установившемся, так и в переходных режимах работы сети. Вследствие того, что напряжение задания оказывается привязанным к сети и величина этого напряжения соответствует углу ! сдвига между током и напряжением, равным нулю, то регулятор работает на поддержание коэффициента мощности сети, равного единице. При этом исключается проведение мероприятий по предварительной настройке и регулярным поверкам в процессе эксплуатации, что обеспечивает малые эксплуатационные расходы.

Кроме того, в регуляторе сигнал рассогласования U остается практически неизмейным и в переходных режимах, например в момент подачи напряжения в сеть. При подаче напряжения за счет введения одинаковой инерционности (емкостного накопителя) в фазочувствительный блок и блок задания коэффициента мощности напряжение

0790

Составитель О. Наказная

Редактор E. Копча Техред И.Попович Корректор С. Черни

Заказ 1890/44 Тираж 8б4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,, ул, Проектная, 5 131 обратной связи и напряжение задания нарастают во времени в соответствии с величиной инерционности, а разность этих напряжений лБ остается практически неизменной. Следовательно, в системе отсутствует явление форсировки,что исключает включение конденсаторных батарей или увеличение тока возбуждения синхронного двигателя в момент подачи напряжения, тем самым снижается общее число включений и отключений и повышается надежность устройства в целом.

Таким образом, обеспечивается вы сокая точность и надежность работы предлагаемого регулятора в условиях горных преДприятий, устраняются ложные срабатывания компенсирующего уст.ройства, отпадает надобность в текущих поверках и настройках.

Формула изобретения

Автоматический регулятор коэффициента мощности, содержащий трансформатор напряжения и трансформатор тока, соединенные с входом фазочувствительного блока, выход которого подключен к входу элемента сравнения, к другому входу которого подключен выход блока зада .ия коэффициента мощности, а выход элемента сравнения через блоки управления

"Включить" и Отключить" подключен к логическому блоку управления компенсирующим устройством, о т л и ч а юшийся тем, что„ с целью повышения точности рабо гы регулятора, он снабжен дополнительным трансформато10 ром напряжения, первичная .обмотка которого включена на ту же фазу,что и трансформатор тока, а фазочувствительный блок и блок задания коэффициента мощности содержит однофазные однополупериодные выпрямители на тиристорах, системы управления выпрями:телями и одинаковые емкостные накопители, подключенные v, выхоцам BblIIpHMH телей, при этом вход системы управле20 ния выпрямителем блока задания коэффициента мощности подключен к вторичной обмотке дополыителbHolo трансформатора, а тиристоры выпрямителей подключены к вторичной обмотке тран25 сформатора напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазе сеО ти, сдвинутой на 120 в сторону опережения по отношению к фазе сети, на которую подключен дополнительный трансформатор напряжения.