Устройство для регулирования напряжения

 

Изобретение относится к области Электротехники и может быть использовано в электрических линиях переменного тока для регулирования напряжения при изменении его в широких пределах, например для регулирования напряжения на зажимах асинхронного двигателя , питающегося от сети через понижающий трансформатор, кроме того, устройство может быть использовано для сокращения времени пускового режима асинхронного двигателя. Целью изобре . 17; тения является расширение диапазона регулирования и сокращение времени пускового режима нагрузки. В предлагаемом устройстве введение блока 42 реализации связи по пусковому току, порогового элемента связи 46 и блока 49 электрической развязки обмоток силового трансформатора позволяет в период пуска нагрузки подключать после довательно с ней емкостное сопротивление , в два раза превышающее сопротивление системы. Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоенного сопротивления системы сокращает время пуска асинхронного двигателя. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет с помощью одной батареи конденсаторов и двух ключей получить три ступени уровней напряжения на нагрузке , причем при самых глубоких снижениях напряжения, т.е. при пуске асинхронного двигателя, Устройство с помощью блока реализации связи по пусковому току максимально использует добавочное напряжение на нагрузке, пропорциональное току нагрузки и сопротивлению батареи конденсатЪроза. 1 ил. с « (Л 4аь О -&-€) gp

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5i) 4 H 02 J 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4039346/24-07 (22) 21.03.86 (46) 15,07.88. Бюп. Ф 26 (71) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова (72) В.Я.Чаронов, Б.Н.Абрамович, К.А.Ананьев, В.П.Ганский, П.М.Каменев, Л.В.Макурова и С.В.Трухалева (53) 621.313,025-621.316. 722(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 463190, кл. Н 02 J 3/18, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1089700, кл. Н 02 J 3/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быгь использовано в электрических линиях переменного тока для регулирования напряжения при изменении его в пироких пределах, например для регулирования напряжения на зажимах асинхронного двигателя, питающегося от сети через понижающий трансформатор, кроме того, устройство может быть использовано для сокращения времени пускового режима асинхронного двигателя. Целью иэобрея

„„SU„„1410184 А1 тения является расширение диапазона регулирования и сокращение времени пускового режима нагрузки. В предлагаемом устройстве введение блока 42 реализации связи по пусковому току, порогового элемента связи 46 и блока

49 электрической развязки обмоток силового трансформатора позволяет в период пуска нагрузки подключать последовательно с ней емкостное сопротив ление, в два раза превышающее сопротивление системы. Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоен. ного сопротивления системы сокращает время пуска асинхронного двигателя.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет с помощью одной батареи конденсаторов и двух ключей получить три ступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самых глубоких снижениях напряжения, т.е. при пуске асинхронного двигатепя, устройство с помо-щью блока реализации связи по пусковому току максимально использует добавочное напряжение на нагрузке про- рай порциональное току нагрузки и сопротивлению батареи конденсаторов. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических линиях переменного тока я регулирования напряжения при из5 менении его в широких пределах, например, для регулирования напряжения а зажимах асинхронного двигателя, итающегося от сети через понижающий трансформатор, кроме этого устрой- 10 тво может быть использовано для соращения времени пускового режима синхронного двигателя.

Целью изобретения является расшиение диапазона регулирования и сокра-15 ение времени пускового режима нагруз=и.

На чертеже представлена схема предаг аемого устройства.

Устройство для регулирования íà- 20 ряжения содержит трансформатор 1 с одом первичной обмотки 2 и выходом торичной 3, батарею конденсаторов.4, остоящую из двух секций 5 и 6 с двувыводами 7, 8 и 9, 10 каждая, два ключа 11 и 12, с двумя силовыми 13, !

4 и 15, 16 и одним управляющим 17 и

8 выводами каждый, датчик 19 уровяей напряжения сети с входом 20 и выодами 21 и 22 с двумя пороговыми 30 лементами 23 и 24 с двумя входами 25, 6 и 27, 28 и выходами 29 и 30, блок

1 логических элементов с двумя входа32 (х 1), 33 (х 5) и выходами 34 у ), 35 (у ), блок 36 управления тремя входами 37 (х >), 38 (х ), 9 (х,) и двумя выходами 40 (у,) и

1 (у ),. блок 42 реализации связи rro усковому току с входами 43 и 44 и

ыходом 45, пороговый элемент 46 свя -40 и с одним входом 47 и одним выходом блок 49 электрической развязки бмоток трансформатора с четырьмя в ходами 50, 51 и 52, 53 и тремя выходами 54, 55 и 56 и вспомогательный 45 источник 57 напряжения с входом 58 и ! д вумя выходами 59 и 60, причем к транс форматору 1 со стороны обмотки 2 высокoro напряжения подсоединены одним вйводом 8, 13 и 15 каждая первая сек-5 ц я 5 батареи конденсаторов 4, первый

11 и второй 12 ключи, второй вывод 7 первой секции 5 батареи конденсаторов

4.соединен с одним выводом 9 второй секции 6 батареи конденсаторов 4, вторым силовым выводом 14 первого ключа 11 и входом 20 датчика 19 уровней напряжения сети, а второй вывод

10 второй секции 6 батареи конденсаторов 4 соединен с вторым силовым выводом 16 второгo ключа 12, обмотка

3 низкого напряжения трансформатора подсоединена к первому выводу 43 блока 42 реализации связи по пусковому току, второй вывод 44 которого под. соединен к нагрузке, выход 45 блока

42

- 2 реализации связи по пусковому току подсоединен к входу 47 порогового элемента 46 связи, выход 48 которого подсоединен к первому входу 39 блока

36 управления, второй 37 и третий 38 входы блока 36 управления подсоединены к первому 34 и второму 35 выходам блока 31 логических элементов, к входам 32 и 33 которого подсоединены выходы 29 и 30 первого 23 и втор or о 24 пор ог овых элементов, а выходы

21 и 22 датчика 19 уровней напряжения сети соединены с входами 25, 26 и 27, 28 первого 23 и второго 24 пороговых элементов, а первый 40 и второй 41 выходы блока 36 управления через контакты 61 и 62 реле 63 и 64 соединены с первым 50 и вторым 51 входами блока 49 электрической развязки обмоток трансформатора, третий

52 и четвертый 53 входы которого соединены с выходами 59 и 60 вспомогательного источника 57 напряжения,- к входу 58 которого подведено вспомогательное напряжение, а выходы 54 и

56 блока 49 электрической развязки подключены к управляющим выводам 17 и 18 первого 11 и второго 12 ключей, а выход 55 блока 49 электрической раэР вязки подсоединен к точке соединения одного вывода 8 первой секции 5 батареи конденсаторов 4, одного вывода первого 11 и одного вывода 15 второ-. го 12 ключей.

Устройство работает следующим образом.

При пуске нагрузки при глубоких снюкениях напряжения на первичной 3 обмотке трансформатора 1 и пусковых токах во вторичной обмотке 3 и блоке

42 реализации связи по току на вход

47 порогового элемента связи поступает сигнал, пропорциональный величине пускового тока и достаточный для срабатывания порогового элемента 46, который через выход 48 подает сигнал

"1" на вход 39 (х „= 1), блока 36 уп- равления, что приводит к запиранию транзисторов, формирующих сигналы на выходах 40 и 41 (У„= О ц У = О), блока 36 управления, а это в свою

1410184 очередь, приводит к разрыву цепей реле 63 и 64, что обеспечивает сигналы

"0" на выходах 54 и 56 блока 49 электрической развязки. Комбинация сигналов У> и У < на выходах 34 и 35 блока

31 логических элементов и, равных им сигналов, (xз) и (х ) на входах 37 и

38 блока 36 управления в этом случае не имеет значения ° 10

С выходов 54 и 56 блока электрической развязки сигналы "0" йодаются на управляющие входы 17 и 18 ключей 11 и

12, что поддерживает их в разомкнутом состоянии, обеспечивая тем самым последовательное включение одной секции конденсаторов 5 с нагрузкой, т.е. пуск, происходит при сопротивлении конденсаторов, в два раза превьппающем сопротивление системы. 20

Работа при пониженном напряжении сети.

Ток нагрузки недостаточен для срабатывания порогового элемента 46 поэтому с его выхода 48 на вход 39 бло-25 ка 36 управления поступает сигнал "О", т.е. х = О. На вход 20 датчика 19 напряжения поступает напряжение сети, с выходов 21 и 22 сигналы, пропорциональные напряжению сети, поступают на входы 25-28 пороговых элементов 23 и 24, один из которых 23 настроен на пониженное напряжение сети и на его выходе 29, соединенном с входом 33 блока 3 1 логических элементов, сигнал

"1", т е. Х = 1, сигнал на выходе

30 второго порогового элемента 24 и на соединенном с ним входе 32 блока

31 логических элементов, равен "О", т.е. х. = О, на выходе 34 блока 31 логических элементов и на соединенном с ним. входе 38 блока управления сигнал у = х = х5 (Х х ) = 1, а на выходе 35 блока 31 -логических элементов и на соединенном с ним входе 45

37 блока 36 управления сигнал y> = /

= х =Ху Х ="О". Эта комбинация

2 сигналов на входах 37-39 блока 36 управления формирует на его выходах

40 и 41 сигналы у, = х, х = "1" и у = Х, Х = "О". Это приводит к тому, что цепь реле 64 замыкается, а реле 63 размыкается, при этом через замкнувшийся контакт 62 с входа 53 блока 49 электрической развязки напряжение подается на вход 50 выпрями55 тельного трансформатора этого блока, что приводит к формированию на его выходе 54 сигнала "1", который подается на вход 18 ключа 12, что приводит к его замыканию и таким. образом, последсвательно с нагрузкой включены две 5 и 6 запараллеленные секции, эквивалентное сопротивление которых равно сопротивлению системы, обеспечивая тем самым повышение напряжения на нагрузке.

Работа при напряжении сети, равном или выше номинального. Напряжение, пропорциональное напряжению сети, с выходов 21 и 22 датчика 19 напряжения подается на входы 25-28 пороговых элементов 23 и 24, на выходах 29 и 30 которых при этом формируются сигналы "1", т.е. х, = Х = "1, эти сигналы подаются на входы 32 и 33 бло" ка 31 логических элементов, что формирует на его выходах 34 и 35 и соединенных с ними входах 38 и 37 блока

36 управления сигналы у > = х = Х 4. >, " Х = 11 у = х = х (х4Х ) = О

При этом на входе 39 блока 36 управ ° ления сигнал "1" (х z = О), так как ток нагрузки недостаточен для срабатывания порогового элемента 46 на вход 47 которого подан с выхода 45 датчика 42 тока сигнал, пропорциональный току нагрузки.

Комбинация сигналов х = О, х = 1, х = О на входах 37-39 блока,36 упФ равления формирует на выходах 40 и 41 сигналы у = х.х = О. иу = х„

11 Il

1 1 Ъ

xx = "1, это приводит к тому, что цепь реле 63 замыкается, а цепь реле

64 размыкается, что приводит к появлению напряжения на входе 52 блока

49 электрической развязки, которое подается через контакт 61 с вьщода

60 вспомогательного источника 57 напряжения, а это приводит к формированию на выходе 56 блока 49 электричес.кой развязки сигнала "1", который подается на управляющий зажим 17 ключа 11, что приводит к его замыканию и батарея конденсаторов оказывается зашунтированной и напряжение на нагрузке не превышает напряжения сети.

Такое устройство позволяет с помощью одной батареи конденсаторов, состоящей из двух секций и двух ключей, получить три ступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самых глубоких снижениях напряжения, т.е. при пуске асинхронного двигателя, устройство с помощью блока реализации связи по пусковому току макси мально использует основное достоин14 10184 ство продольной компенсации — обеспечение добавочного напряжения на нагрузке, пропорциональное току нагрузки

1 и сопротивлению батареи конденсато5 ров. Наличие связи по пусковому току позволяет .на период пуска делать сопротивление конденсаторной батареи в два раза больше допустимого, которое равно сопротивлению системы. 10

Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоенного сопротивлений системы сокращает время пуска асинхронного двигателя в 1,4 раза по . сравнению с прямым пуском и в 1,2 ра- 15 за по сравнению с пуском с последовательными конденсаторами, сопротивление которых равно сопротивлению системы. При окончании процесса пуска сопротивление батареи конденсаторов 20 становится в 2 раза меньше и обеспеивает добавочное напряжение при напряжениях питающей сети 0,9-0,95 от номинального и при номинальном напряжении сети батарея конденсаторов шун- 25 тируется, обеспечивая номинальное ( напряжение на нагрузке и уменьшение потерь мощности в узле нагрузки, Таким образом, предлагаемое устойство расширяет диапазон регулирования и сокращает время пускового реима нагрузки, так как позволяет в пеиод пуска нагрузки подключать послеовательно с ней емкостное реактивное сопротивление, в два раза превышающее сопротивление системы, что поожительно сказывается на качестве напряжения, подводимого к нагрузке и сокращает время пуска. Кроме того, при минимальном количестве коммутирую-! щих устройств (ключей) устройство обеспечивает три уровня напряжения на нагрузке.

Использование предлагаемого уст-,45 ройства возможно для сокращения времени пускового режима любого асинх,ронного привода в 1,6 раза. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства в сетях нефтедобычи, reo- 50 логоразведочных работ и открытых горньи работ, где наиболее эффективно используются установки продольной компенсации, которые при соответствующем секционировании могут обеспе- 55

"ить и форсированный пуск и ступенча. регулирования напряжения на нагрузке.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Устройство для регулирования напряжения, содержащее трансформатор, батарею конденсаторов, состоящих иэ двух секций, и соединенные с ней два ключа с двумя сиповыми и одним управляющим выводами каждый, датчик уровней напряжения сети с двумя. пороговыми элементами и блок управления, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и сокращения времени пускового режима нагрузки, оно снабжено блоком реализации связи по пусковому току, пороговым элементом связи, блоком электрической развязки обмоток трансформатора и вспомогательным источником напряжения, причем блок управления имеет входы первый Х1, второй Хg и третий Хз и выходы первый У, и второй У и реализует функции У1 = Х 1х

«Х, У = X X, а блок логических

1 элементов имеет входы первый и второй Х и выходы первый Уз и второй

У и реализует функции: У э = Х Х и

У q = Х > (Х Х ), к трансфоРматорУ со стороны обмотки высокого напряжения подсоединены одним выводом первая секция батареи конденсаторов, первый и второй ключи, второй вывод первой секции батареи конденсаторов соединен с одним выводом второй секции батареи конденсаторов вторым выводом первого ключа и входом датчика уровней напряжения сети, а второй вывод второй секции батареи конденсаторов соединен с вторым силовым выводом второго ключа, обмотка низкого напряжения трансформатора соединена с первым выводом блока реализации связи IIQ пусковому току, второй вывод которого подсоединен к нагрузке, выход блока реализации связи по пусковому току соединен с входом порогового элемента связи, выход которого соединен с перВым входом блока управления, второй и третий входы блока управления соединены с первым и вторым выходами блока логических элементов, к входам которого подсоединены выходы первого и второго пороговых элементов, а выходы датчика уровней напряжения сети соединены с входами первого и второго пороговых элементов, а первый и второй выходы блока управления соединены с первым и вторым входами блока электрической развязки обмоток

14 10184

Составитель О.Наказная

Редактор Ю.Середа Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Заказ 3491/53 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 трансформатора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами вспомогательного источника напряже, ния, а выходы блока электрической раэ-5 вязки обмоток силового трансформатора подключены к управляющим выводам первого и второго ключей, а третий выход блока электрической развязки подсоединен к точке соединения одного вывода первой секции батареи конденсаторов, одного вывода первого и одного вывода второго ключей.