Регулятор статического компенсатора реактивной мощности

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для компенсации реактивной мощности в установках индукционного нагрева, а также в установках с требуемым обеспечением значения коэффициента мощности нагрузки Coscf, близким к единице . Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) 1 51 А1 (q) q Н 02 J 3/18

ВСЕГОК1 .« Я

13,",, 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4 128280/24-07 (22) 12,08,86 (46) 15.03.88 ° Бюл. №- 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метиэной промышленности (72) С.Б.Каплан и В.Б,Ко.посов (53) 621,316.921(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1025001, кл. Н 02 J 3/18, 1983.

Авторское свидете.пьство СССР

¹ 964851, кл. Н 02 J 3/18, 1982, (54) РЕГУЛЯТОР СТАТ1Р(ЕС КОГО KOH11F HСАТОРА РЕАКТИВНОЙ 110111НОСТИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для компенсации реактивной мощности в установках индукционного нагрева, а также в установках с требуемым обеспечением значения коэффициента мощности нагрузки Соя(1, близким к еди— нице. Цель изобретения — упрощение и повышение надежности. Устройство

1381651 стна.

25

30 содержит датчик 6 тока, выполненный н ниде двух контуров индикации индуктивного и емкостного тока, работаюших н противофазе и управляемых импульсами датчика 11 фазы напряжения, вырабатываемыми н момент прохождения мгновенного значения напряжения через нуль. Контуры индикации состоят из резисторов 7, диодов 8, стабилитронов 9, трансформаторов тока 3 и транзисторов 10. Импульсы, вырабатываемые датчиком 11, подаются на транзисторы 10, Если ток на выходе преобразователя 1 совпадает по фазе с напряжением, т.е. н контуре нагрузки Созч = 1, то напряжение на вторичных обмотках трансформаторов тока 3 н момент прохождения импульсов равно нулю и на входах усилителя 12, к которым подключены выходы контуИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для компенсац ш реактивной мощности в устаконках индукционного нагрева, а также н устаконках с требуемым обеспечением значения коэффициента мощности нагрузки Cosy, близким к единице.

Целью изобретения является упрощение и понышение надежности устройНа фиг.1 представлена блок-схема регулятора статического компенсатора реактивной мощности; на фиг.2 схема датчика фазы напряжения; на фиг.3 — схема регулирующего блока.

Регупятор содержит силовой преобразонатель 1, к выходным зажимам которого подключен трансформатор 2 напряжения, через последовательно включенные трансформаторы 3 тока присоединенный к нагрузочному контуру

4, состоящему из конденсаторов, нагрузки и группы коммутирующих устройстн 5, Датчик 6 тока выполнен в виде двух контурон индикации индуктивного и емкосткого тока, работаю— щих н противофазе, которые состоят из резисторон 7, диодов 8, стабилиров датчика тока, напряжение тоже будет равно нулю. Если Cos(P нагрузочного контура не равен нулю, т.е. ток отстает от напряжения или опережает его, то в момент подачи импульса транзисторы 10 полностью открываются и подают на вход одного иэ каналов усилителя 12 импульс напряжения, пропорциональный мгновенному значению тока в силовой цепи. При этом срабатывает один из контуров, ток через который пропускает один иэ диодов 8. Причем наличие импульса напряжения на выходе первого контура указывает на индуктивный характер тока нагрузки, а на выходе второго— на емкостный. Регулирующий блок 13 выполнен по логической схеме на электромеханических реле. 2 э.п ° ф-лы, 3 ил. тронов 9, трансформаторов тока 3 и транзисторов 10.

В состав устройства входят также регулируемый импульсный датчик 11 фазы напряжения, двухканальный усилитель 12 и регулирующий блок 13 °

Конденсаторы 14 и 15 зарядных контуров соединены с диодами 16 этих контуров и .диодом 17 индикатора полярности. Кроме того, в данном устройстве содержатся транзисторы 18 и 19, регулируемый резистор 20 и импульсный трансформатор 21.

Группа диодов 22 релейного логического узла соединена с катушками реле 23, 24 и 25, причем реле 23 снабжено контактами 26 и 27, реле

24 — контактами 28 и 29, реле 25 контактом 30, катушка реле 31 подключена непосредственно к выходу одного из каналов усилителя 12 и снабжена контактом 32, Имеется также независимый источник 33 напряжения.

К секционированной вторичной обмотке трансформатора 2 напряжения подключен датчик 11 фазы напряжения.

Узкие импульсы, вырабатываемые датчиком 11, подаются на базовые переходы транзисторов 10 в момент пере1381651 хода напряжения преобразователя 1 через нуль в одном заранее выбранном направлении. Если ток на выходе преобразователя 1 совпадает по фазе с напряжением, т,е. в контуре нагрузки Cos y = 1, то напряжение на вто— ричных обмотках трансформаторов 3 тока в момент прохождения указанных импульсов равно нулю и на входах уси- 1р лителя 12, к которым подключены выходы контуров датчика тока, напряжение тоже равно нулю. Нулю также равно выходное напряжение обоих каналов двухканального усилителя 12. 15

Если Cos g нагрузочного контуране равен нулю, т ° е. ток отстает от напряжения или опережает ега, то в момент подачи импульса транзисторы 10 полностью открываются и подают на 2р вход одного из каналов усилителя 12 импульс напряжения, пропорциональный мгновенному значению тока в силовой цепи. При этом срабатывает один из контуров, ток через который пропуска- 25 ет один из диодов 8. Причем наличие импульса напряжения на выходе первого контура указывает на индуктивный характер тока нагрузки, а на выходе второго — на емкастный. ЗО

Таким образом, работа предлагаемого регулятора для поддержания Сояг нагрузки, близкого к единице, сводится к таму, чтобы в момен1 прохождения напряжения через нуль величина мгновенного значения тока в данньгй момент

35 была близка к нулю.

Стабилитроны 9 введены в схему для создания эоны нечувствительности, необходимой для устойчивой работы ре- 4р гулятора. Величина эоны нечувствительности пропорциональна напряжению пробоя стабилитронов.

Напряжение с выходов усилителя 12 (фиг ° 1) подается на входы регулиру- 45 ющего блока 13, регулирующее воздействие ат которого подается на коммутирующие устройства 5, которые, в свою очередь, вводят в работу определенное количество конденсаторов, К вторичной обмотке трансформатора 2 напряжения подключены два зарядных контура, содержащие в каждом один иэ диодов 16 (фиг.2) и конденсатор 14 или 15, При появлении поло55 жительного полупериода напряжения на вторичной обмотке трансформатора 2 начинается заряд конденсаторов 14 и 15 через диоды 16. Заканчивается заряд при достижении амплитуды на жения на вторичной обмотке трансформатора 2, при этом конденсатор 15 заРЯжаетсЯ До HBIIPII3KI. HIIII, 6oJII.щего, чем конденсатор 14. В дальнейпгем на конденсаторе 14 напряжение не изменяется, à на конденсаторе 15 уменьшается вследствие его разряда на регулируемый резистор 20, включеггньгй параллельно конденсатору 15. В начаJIe разряда напряжение, приложенное к диоду 17, запирает его, в даггьнейшем напряжение на конденсаторе 15 станоIIHToJI меньше напряжения и;г конденсаторе 14, напряжение на диоде 17 меня— ет знак, он oòïèðаpтся. По база †эммитерному переходу транзистора 18 начинает протекать ток, что приводит к о про кидыв RHIIN к омпл еME HTs pHoII па ры транзисторов 18 и 19 и быстрому разряду IcoHJIOHcaIopoH 14 и 15 на первичную обмсткj импульсного трансформатора 21, вторичные обмотки коIoporо являются выходными и подклюveHbI каждая к своему тран истору 10 (фиг.1), открывая пос:гедние на время прохождения имг:у. гьса .

Изменяя величину сопротивления резистора 20, можно регу.пировать наклон кривой разрядного напряжения на конденсаторе 15 и фазу импульса в IIIH— роких пределах.

Регулирующий блок (фиг.3) состоит иэ п реле индуктивной группы (количество реле равгго количpстгу коммутируемых секций конденсаторной батареи контура нагрузки, в данном случае и = 3) и одного реле емкостной группы. Первое реле 23 индуктивной группы — без выдержки времени,остальные — с выдержкой времени, причем выдержки времени на срабатывание у всех одинаковы, а на отпадание пропорциональны порядковому номеру реле, Реле 31 емкостной группы — без выдержки времени, При наличии индуктивного тока на шинах, питающих нагрузочный контур, на выходе первого канала двухканального усилителя 12 появляется напряжение, которое через один из диодов 22 подается на катушку первого реле 23 индуктивной группы. Реле срабатывает, замыкающим контактом 26 подключается катушка данного реле к шине питания, подключенной к независимому источнику 33 HaIIpII+I ния через размыкающий контакт 32 р че

13816.) 1 ключе}}ия г}ервого конденсатора ток нагрузочного контура в момент измер(}п»} с т;}н() в»те я меньше, чем нужно

;}ля проб )я стлбил}}врона 9, т.е. оказывается в пределах зоны нечувствине IE,èîñòè, то нл выходе усилителя 12 н(1 пр я)}(е}111» р л}} но нулю, и реле 24 не срлбл ши>лет. Если ток нагрузки в момент;}змере}пгя больше зоны нечувствггтель}}ости B индуктивной области, то пос l(1}деpiKKII времени, необходи- 25

:1t);! д.I>I завершения переходного прос(; 11 )>дключения конденсатора ре—

„P . - t с;)лблтывает, включая вторую

c(кц>}н> ко}}ленслтс ров, и подает на клт шку с}}о}1)1 замыкающим контактом

>6 1}апряжение от .:точника 33, а сво.и". элмьн.люш}}м t(o}}тлктом 29 через п-й

;,1}ад 22 г.одк;в» tле r катушку и-го реле к } ь}х()ду тог ) же канала усилите..t1:.,",1t;t å процес "ë êt)EI же, как и и р 1 срл(>,1}ывл.l» ti реле 2 .

° ° ° - )

При Iiëменен}п} ситуации н нагрузочном контуре, если ток этого контура примет емкостный характер и по величине в момент измерения больше эоны вечуE}cтвительност}1, то на выходе второго канала усилителя 12 появляется н Irfpsi;}(e}}»e, срабатывает реле 31 и своим размыкающим контактом 32 отключает нитлние катушек реле 23, 24 и 2з 11111}укт}11}ной группы от источI»l} a 33. Эти реле начинают последовательно отклн>члться в соответствии с

45 выдержкой времени на отключение каждого реле, отк>}н чля одну за другой с кц}}и конденсаторов контура 4 нагрузки. При уменьшении тока нагруз50 ки до ироде. п)в зо}}ы нечувствительнонл в}}ходе второго я 12 становится рав31 отпадает и своим тактом 32 подлет нас тli н;}в 1)яже нllе

КЛНЛ-ia VCII>1}fze,i

P t Jf t рлэмыкл}л}}им кон пряженис нл клтуlll}irf не успевших QT клю }иться ре lt. f .}III óê Tèâf}îé группы, 11 . При . r(м в>.}хоп усилителя 12 от— деляет я»т напряжения источника 33 о;(ним }lз >(ИО>IОВ 22, (:работавшее ре:}е - 3 замыкает свой ко}}такт (не пока.}лн), подающий Ко манду на срабатывание первого комMv TIfpv}t)löå ão v(тройства 5 ((риг. 1), включлюшего в работу первую секцию конденсаторов, и одновременно свой 10 контакт 27, которым через другой диод групilhl 22 подключает катушку реле к первому выходу усилителя 12. Если после срабатывания реле 23 и подТаким образом фиксируется резонансное или близкое к нему состояние нагрузочного контура.

Усилитель 12 выбирается с большим усилением и работает в режиме, близ-. ком к релейному.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

l. Регулятор статического компенсатора реактивной мощности, содержащий трансформатор напряжения, датчик тока, подключенный к входу регулирующего блока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, он снабжен двухканальным усилителем и датчиком фазы напряжения, подключенным к вторичной обмотке трансформатора напряжения, выполненной с промежуточным выводом, а датчик тока выполнен в виде двух контуров индикации индуктивного и емкостного тока соответственно, включенных противополярно, каж-, дый иэ котсрых содержит последовательно соединенные диод, стабилитрон, транзистор и резистор, выводы которого являются входом контура, соединенного с вторичйой обмоткой трансформатора тока нагрузки и компенсатора, базо-эмиттерный переход транзистора первого контура и базо-кол- лекторный переход второго контура соединены с выходом датчика фазы напряжения, выход каждого контура подключен через двухканальный усилитель к регулирующему блоку.

2, Регулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что датчик фазы напряжения содержит два конденсатора, два транзистора, три диода, регулируемое сопротивление и импульсный трансформатор, один из выводов первичной обмотки которого соединен с одним из выводов первого и второго конденсаторов, регулируемого сопротивления и с одним из крайних выводов вторичной обмотки трансформатора напряжения, второй крайний вывод которой соединен с анодом первого диода, катодом соединенного с вторым выводом регулируемого сопротивления, вторым выводом первого конденсатора, коллектором первого транзистора и катодом второго диода, анодом соединенного с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом второго кон1381651 денсатора и катодом третьего диода, соединенного анодом с промежуточным выводом вторичной обмотки трансформатора напряжения, а коллектор со5 единен с базой первого транзистора, эмиттером соединенного с вторым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, выводы двух гальванически не связанных вторичных обмоток которого являются выходом датчика фазы напряжения.

3. Регулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что регулирующий блок выполнен в виде релейного логического блока, содержащего электромеханические реле, число которых на единицу превышает число коммутируемых секций конденсаторной батареи статического компенсатора, и диоды, число которых равно числу секций конденсаторной батареи, причем катушка одного реле без выдержки времени подключена к выходу усилителя емкостного контура датчика тока, а катушки группы остальных реле подключены через диоды и замыкающие контакты предыдущего реле группы к выходу усилителя индуктивного контура датчика тока и через свои замыкающие контакты — к шине питания, которая подключена через размыкающий контакт реле емкостного контура к независимому источнику питания.

1381651

Z6

Z7

Составитель С,Егоров

Редактор И.Рыбченко Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 1190/52 Тираж 650 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,4