Устройство для подключения двух однофазных нагрузок к трехфазной сети

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования режима трехфазной сети (ТС) при подключении к ней двух однофазных нагрузок, различных как по величине, так и по характеру: систем питания аппаратуры дистанционного управления кабельных линий связи, индукционных магнитогидроди-намических машин. Целью изобретения является уменьшение установленной мощности устройства. Устройство состоит из емкостного элемента 8, двух однофазных двухобмоточных трансформаторов (ОДТ) 4 и 5, первичные обмотки (ПО) которых выполнены с одинаковым числом витков, а вторичные обмотки (ВО), соединенные встречно, - р различным числом витков. К первому зажиму ТС подключают конец ПО первого ОДТ и начало ПО второго ОДТ, конец которого подключают к второму зажиму ТС. Начало ПО первого ОДТ подключают к третьему зажиму ТС. Емкостный элемент подключают между началом ПО первого ОДТ и вь;|водом ПО второго ОДТ. Первую однофазную нагрузку 10 подключают параллельно ПО первого и второго ОДТ, а вторую нагрузку 11 - к зажимам ВО ОДТ. 2 ил.^^^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)з Н 02 J 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788182/07 (22) 05.02.90 (46) 23.02.92, Бюл. М 7 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.P. Бируни (72) А.С. Каримов, Ш.Т. Исамухамедов и А.Х.

Ядгаров (53) 621.316.761.21(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

ДВУХ ОДНОФАЗНЫХ НАГРУЗОК К ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования режима трехфаэной сети (ТС) при подключении к ней двух однофазных нагрузок, различных как по величине, так и по характеру: систем питания аппаратуры дистанционного управления кабельных линий связи, индукционных магнитогидродиИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования режима трехфазной сети при подключении к ней двух однофазных нагрузок, различных как по величине, так и по характеру: систем питания аппаратуры дистанционного управления кабельных линий связи; индукционных магнито-гидродина= мических машин, применяемых в качестве электромагнитных насосов для жидких металлов в металлургии, литейном производстве и полиграфии,,, БЫ,, 1714747 А1 намических машин. Целью изобретения является уменьшение установленной мощности устройства. Устройство состоит иэ емкостного элемента 8. двух однофазных, двухобмоточн ых трансформаторов (ОДТ) 4 и.

5, первичные обмотки (ПО) которых выполнены с одинаковым числом витков, а вторичные обмотки (ВО), соединенные встречно,— с различным числом витков. К первому зажиму ТС подключают конец ПО первого

ОДТ и начало ПО второго ОДТ, конец которого подключают к второму зажиму ТС. Начало ПО первого ОДТ подключают к третьему зажиму ТС. Емкостный элемент подключают между началом ПО первого

ОДТ и выводом ПО второго ОДТ. Первую однофазную нагрузку 10 подключают параллельно ПО первого и второго ОДТ, а вторую нагрузку 11 — к зажимам ВО ОДТ. 2 ил.

Известно устройство, содержащее трех- с4 фазно-двухфазный фазопреобразовательный трансформатор и реактианыа ), элементы, На линейный выход трансформатора подключена регулируемая индуктив- . ность с, отпайками. Ем костный симметрирующий элемент подключен между отпайками индуктивного элемента и общей точкой однофазных нагрузок одинакового характера, которые подключены на фазные напряжения двухфазной системы, причем меньшая по величине

1714747 нагрузка подключена на опережающее, а большая — на отстающее напряжение, Недостатками этого устройства являются невозможность его использования для симметрирования режима трехфазной сети при подключении к ней двух однофазных нагрузок различного характера и высокая установленная мощность, Известно устройство, содержащее трансформатор с двумя отпайкайи и реактивный симметрирующий элемент, подключенный между третьей фазой трехфазной сети и отпайкой автотрансформатора. Две однофазные нагрузки одинакового характера подключены между свободными концами обмоток автотрансформатора и точкой подсоединения симметрирующего элемента к сети, Однако это устройство невозможно использовать при двух разнохарактерных однофазных нагрузках, Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее двэ однофазных двухобмоточных трансформатора, первичные обмотки которых подключены на различные линейные напряжения. Вторичная обмотка первого трансформатора выполнена из двух полуобмоток, соединенных последовательно-согласно. Симметрирующий элемент включен между средней точкой вторичной обмотки первого трансформатора и концом вторичной обмотки второго трансформатора. Вторичные обмотки имеют коммутатор, позволяющий включать обмотки как встречно, так и согласно, а также изменять число витков. С помощью коммутатора возможно обеспечить любой фазовый сдвиг напряжения на симметрирующем элементе. Нагрузки включены на линейные напряжения трехфазной сети.

Недостатком устройства является его высокая установленная мощность,из-за соединения элементов устройства происходит компенсация геометрической суммы пульсирующих мощностей однофазных нагрузок.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем емкостный элемент, два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых служат для подключения на различные линейные напряжения трехфазной сети, первая однофазнэя нагрузка подключена к зажимам для подключения на третье линейное напряжение трехфазной сети, а вторая однофазная нагрузка — к зажимам вторичных обмоток трансформатора, соединенных встречно, первичная обмотка одного из трансформаторов имеет дополнительный вывод для подключения емкостного элемента, второй конец которого подключен к зажиму для

5 подключения к фазе трехфазной сети, не связанной с первичной обмоткой трансформатора с дополнительным выводом.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2

10 — векторная диаграмма токов и напряжений.

К зажимам 1 — 3 трехфазной сети на линейные напряжения подключены первичные обмотки двух однофазных трансформаторов 4 и 5. Первичные обмотки

15 трансформаторов имеют одинаковое количество витков, вторичные — разное и включены встречно так, что конец вторичной обмотки трансформатора 4 соединяется с концом вторичной обмотки трансформато20 ра 5, начало которого присоединяется к зажиму 6 вторичных обмоток трансформаторов 4 и 5. Начало вторичной обмотки трансформатора 4 соединяется с зажимом 7 вторичных обмоток трансформа25 тора 4 и 5.

Емкостный элемент 8 одключен между началом первичной обмотки первого трансформатора 4 и выводом 9 первичной обмотки трансформатора 5.

30 Первая однофазная нагрузка 10 подключена параллельно первичным обмоткам первого 4 и второго 5 трансформаторов, а вторая однофэзная нагрузка 11 — к зажимам

6 и 7.

35 Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к трехфазному источнику питания, напряжения которых равны

40 01г = Огз = 0з1 (1) и сдвинуты относительно друг друга на угол

120 эл.град., по первичной обмотке трансформатора 4 протекает ток lg>, а по первичной обмотке трансформатора 5 — токи 11M и

45 1г<. Ток 1гз протекает по нагрузке 10. Благодаря изменению начальной фазы напряжения на зажимах 6 и 7 за счет подбора чисел витков вторичных обмоток трансформатора, а также соответствующего соединения эле50 ментов устройства происходит взаимная компенсация пульсирующих мощностей однофазных нагрузок 10 и 11, вследствие чего линейные токи трехфазной сети, определяемые по закону Кирхгофа, будут уравнове.55 шены.

Если две однофэзные нагрузки 10 и 11 различны как по величине У1 Уг, так и по характеру p< pa, 1714747

10 (2) где У1и Уг — полные проводимости нагрузок

10 и 11 соответственно; ф1 и pz — фазовые углы нагрузок 10 и 11 соответственно, то число витков вторичных обмоток транс- 5 форматоров 4 и 5 определяются из следующих выражений:

V/2< = — уМИ sin (6 — а)

2 X

Игг= — уРй sin(+а)

2 Л. где Nf> — число витков первичной обмотки; а = (pz — р))- начальная фаза напря1 15 жения на зажимах 6 и 7.

Напряжения. на вторичных обмотках трансформаторов 4 и 5, с учетом равенства (1) определяются по формулам, 20

2. ° . я

U4= 0л З!П (— а} Е

2 Л ь

Ug= — уел sin(+а) е" а напряжение на зажимах 6 и 7, к которым 25 подключена вторая однофазная нагрузка

11, — по формуле

U6V = UJ) е"".

Ток, протекающий через емкостный ЗО элемент

2 ° 7л p> )(-"- .Е

4= u.sin(- — — ) (1 — К) Y1е °

У2 где К= —. . У1 35

Токи; протекающие по первичной ббмотке трансформатора 5, 2 - -Ж (Р1

11м= ig Огм = U„sin I — — ) (1 — К)У1, Ьм = 1с Ьм = Un sin(+ ) (1 — К) У1, ° - ° 2 д аЪ 40

0 (12 2)

ГДЕ 01м цд 1 Л я4 (12 2 ) 45

Р1

0 Ол 4 .2

sin — — }

)4)

12 2 т Р) ., 50 у"4 = 4 2

Принимая во внимание, что

Z1 p Zg — = Y

10 и 11 соответственно, линейные токи трехфазного источника питания, с учетом приведенных выше равенств, определяются по закону Кирхгофа р - ) Ф-Ю;(к а.) л =а) О у1(ксоеае +В «)к)„Г«

3 к 1 )re-ас) сХ а4 еГ " 7 е « меГ +а)е «(1-«)сс, а р

6 - s «К)ее (2е «slsP а), «р-к) а щ

Э=+УУ вЂ” ., е ) б -к sin(>Л . Л

В диапазоне — 6 а т. токи трехфазной сети будут симметричны при подключении к ней двух однофазных нагрузок различных как по величине, так и по характеру.

Общая установленная мощность устройства

$у,= $»* + Sc*, отн.ед., где S»* — установленная мощность транс- . форматоров 4 и 5;

* Gc

Sc = установленная мощ$й1+ $йг ность емкостного элемента, где Q * — реактивная мощность емкостного элемента;

$Н1* — установленная мощность нагрузки 10;

$нг* — установленная мощность нагрузки 11.

В диапазоне — 6 < а общая. устам л новленная мощность устройства находится в пределах 0,5 < Sy < 1,2 (при установленной мощности прототипа $„*> 1,5), На фиг. 2 приведена векТорная.диаграмма устройства при активно-индуктивных нагрузках различных как по величине (Y>

=2Y2), так и по характеру (pp80 эл.град., бг

=70 эл.град.).

Числа витков вторичных обмоток трансформаторов 4 и 5, согласно равенству (2), И21 = 0,201; И/22* = 0,885.

Начальная фаза а = (pz — ф))= 20 эл. трад.

Токи

I12= 0442 å „; !

3) =-0,1е

)с= у е

11м= 1гм= — lс= — - е

)30, 2 2 КЗ

5о8 - j o 271 = 0 657 e ) 24 з7

l2=0,5З4 — j 0,383 =0,657 е 1

1з = — 0,064+ j0,654 = 0,657 е)

Из расчетов и диаграммы видно, что токи трехфазного источника питания сим-. метричны.

1?14747

Общая установленная мощность устройства

Ву Зтр + Sc 0,698+ 0,334 1,032.

При тех же параметрах нагрузки общая установленная мощность прототипа

Зу Зтр* +.Sc* 0,991 + 0,797 1,788.

Если однофазные нагрузки будут равны по величине (Yq - Yz), но различного характера (р1- ЗО эл. град., щ- 70 эл,град.,), то общая установленная мощность и редлагаемого устройства Ьч - 0,548 (при общей установленной мощности прототипа Sy =

1,539), Таким образом, достигнуто уменьшение общей установленной мощности устройства .для симметрирования режима трехфазной сети при подключении к ней двух однофазных нагрузок различных как. по величине, так и по характеру, Формула изобретения

Устройство для подключения двуХ однофазных нагрузок к трехфазной сети, содержащее емкостный элемент, два однофазных

5 трансформатора, первичные обмотки которых подключены к зажимам для подключения надва различных линейных напряжения трехфазной сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения установленной

10 мощности устройства, вторичные обмотки трансформаторов соединены встречно, первичная обмотка одного из трансформаторов имеет дополнительный вывод для подключения емкостного элемента, второй конец кото15 рого подключен к зажиму для подключения к фазе трехфазной сети, не связанной с первичной обмоткой трансформатора с. дополнительным выводом, при этом зажимы вторичных обмоток трансформаторов, соеди20 ненных встречно, предназначены для под ключения второй однофазной нагрузки.

1714747

Составитель .И.Мирошников

Техред М.Моргентал . Корректор О.Кундрик

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 701 Тираж .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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