Электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети
Владельцы патента RU 2334298:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уменьшения несинусоидальности и несимметрии токов в трехфазных четырехпроводных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью. Технический результат заключается в повышении надежности работы электромагнитного компенсатора и точности компенсации гармонических составляющих тока, кратных трем. Электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети содержит замкнутый магнитопровод трансформатора, на котором размещены обмотки, включенные между источником питания и нагрузкой, обмотка, включенная между нейтралями источника питания и нагрузок, и обмотка, включенная между нейтралью источника питания и заземляющим проводником со стороны заземлителя. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уменьшения несинусоидальности и несимметрии в трехфазных четырехпроводных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью.
Известно устройство /1/, содержащее преобразователи входной информации, буферные каскады, импульсные усилители мощности, широтно-импульсные модуляторы, LC-фильтры, сумматоры и формирователи эталонных сигналов.
Недостатком данного устройства является наличие временной задержки между обрабатываемым входным и выходным сигналами, что снижает точность фильтрации гармоник, искажающих синусоиду напряжения сети.
Известно устройство, принятое за прототип /2/, состоящее из детектора тока нагрузки, анализатора гармоник, компенсатора гармоник, синтезатора, устройства управления, трансформатора инвертора и элемента присоединения к сети.
К недостаткам данного устройства относятся его сложность, низкая надежность и точность компенсации гармоник.
Задача изобретения - повышение надежности работы электромагнитного компенсатора и точности компенсации гармонических составляющих тока, кратных трем.
Указанный технический результат достигается тем, что электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети, содержащий трансформатор, посредством которого осуществляется компенсация высших гармонических составляющих тока, имеет замкнутый магнитопровод, на котором размещены пять обмоток, три из которых с одинаковым направлением намотки и одинаковым числом витков своими началами подключены к фазам сети со стороны источника питания, а концами - к одноименным фазным проводникам со стороны нагрузки, две другие обмотки своими концами присоединены к общему нейтральному проводнику со стороны источника питания, а своими началами подключены к нейтральному рабочему проводнику электрической сети со стороны нагрузки и к заземляющему проводнику источника питания.
Заявляемый электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети представлен на фиг.1, а на фиг.2 приведены векторные диаграммы гармонических составляющих магнитных потоков.
Электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети содержит замкнутый магнитопровод трансформатора 1, на котором размещены обмотки 2, 3, 4, включенные между источником питания и нагрузкой (фиг.1), и обмотка 5, включенная между нейтралями источника питания и нагрузок 7, 8, 9 с обмоткой 6, включенной между нейтралью источника питания и заземляющим проводником со стороны заземлителя.
Электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети функционирует следующим образом.
Например, при появлении высших гармонических составляющих в фазах сети (обмотки 2, 3, 4) (фиг.1) токи гармоник, кратные трем k=3n, образуют вокруг фазных проводников сети соответствующие магнитные потоки 
(фиг.2). Из-за нелинейности нагрузок 7, 8, 9 сумма фазных токов не равна нулю в нейтрали нагрузки и нескомпенсированные высшие гармонические токи фаз замыкаются частично через нейтральный рабочий проводник 5, образуя при этом магнитный поток 
а частично - через поперечные проводимости электрической сети и заземляющий проводник 6, образуя магнитный поток 
Выбранные направления обмоток 2, 3, 4, 5, 6 в окне магнитопровода 1 обеспечивают электромагнитное уравновешивание суммарного магнитного потока 
от трех потоков фаз магнитными потоками 
Под действием индуктируемых магнитными потоками 
электродвижущих сил в обмотках 2, 3, 4 будут протекать токи гармоник, кратные k=3n, в противофазе к таким же составляющим тока каждой фазы сети.
Гармоники тока, кратные k=3n+1 и k=3n+2, образуют системы соответственно прямой и обратной последовательностей (фиг.2). Для данных гармонических составляющих с увеличением номера составляющей происходит снижение емкостного сопротивления электрической сети, и большая часть гармонических составляющих токов, кратных k=3n+1 и k=3n+2, возвращаются к источнику питания через заземляющий проводник. Уравновешивание нескомпенсированного магнитного потока 
из-за несимметрии и несинусоидальности магнитными потоками 
показано на фиг.2.
Источники информации
1. Патент РФ 42720 на полезную модель. Кл. Н03Н 7/09, 2004.
2. Патент США 5498994. Кл. Н02М 5/40, G05F 1/70, 1996 - прототип.
Электромагнитный компенсатор гармоник электрической сети, содержащий трансформатор, посредством которого осуществляется компенсация высших гармонических составляющих тока, отличающийся тем, что на его замкнутом магнитопроводе размещены пять обмоток, три из которых с одинаковым направлением намотки и одинаковым числом витков своими началами подключены к фазам сети со стороны источника питания, а концами - к одноименным фазным проводникам со стороны нагрузки, две другие обмотки своими концами присоединены к общему нейтральному проводнику со стороны источника питания, а своими началами подключены к нейтральному рабочему проводнику электрической сети со стороны нагрузки и к заземляющему проводнику источника питания.
