Устройство восстановления напряжения фазы в четырехпроводной сети

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей при обрыве фазы четырехпроводной сети. Технический результат заключается в уменьшении массогабаритных показателей устройства. Устройство содержит зажимы сети А, В, С, три реле контроля напряжения с группой нормально замкнутых, группой нормально разомкнутых и дополнительной группой контактов, общий конденсатор, дроссели фаз и выходные клеммы, при этом зажимы сети подключены к источнику переменного тока, каждое реле включено на фазное напряжение между одноименной фазой и нулевым проводом, общий конденсатор включен между предыдущей и восстанавливаемой фазами, дроссели фаз включены в рассечку соответствующих фаз между зажимами сети и выходными клеммами, при этом дроссель восстанавливаемой фазы зашунтирован, а дроссели сложных фаз используются для доворота векторов напряжения смежных фаз. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей при обрыве фазы четырехпроводной сети.

Известно устройство для восстановления напряжения, содержащее три реле минимального напряжения и четыре контактора, трехфазный асинхронный двигатель, трехфазное реле напряжения, подключенное к шинам основного источника питания, а также компенсирующие конденсаторы [1]. При использовании напряжения любой из фаз сети срабатывает трехфазное реле напряжения, обесточивая катушки контакторов, после чего реле минимального напряжения включается таким образом, что катушки контакторов получают питание и замыкают свои контакты, при этом напряжение на зажимах электродвигателя, ранее подключенного к рассматриваемой фазе сети, подается с другой фазы через компенсирующий конденсатор, и двигатель продолжает вращаться. Недостатком данного устройства является неполная симметрия трехфазной системы напряжений на зажимах двигателя, так как один из углов векторной диаграммы фазных напряжений равен только 90° вместо 120°.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для восстановления напряжения фазы в четырехпроводной сети, содержащее три фазных реле минимального напряжения, компенсирующие конденсаторы, размыкающие и замыкающие контакты фазных реле, фазосдвигающие дроссели и клеммы для подключения нагрузки [2]. При обрыве любой из фаз сети реле данной фазы не срабатывает, образуя протекание тока от смежной фазы через компенсирующий конденсатор и минуя фазосдвигающий дроссель к клемме для подключения нагрузки. Токи в двух исправных фазах протекают через фазосдвигающие дроссели, обеспечивая доворот векторов фазных напряжений на 30° против часовой стрелки. Данное устройство обеспечивает высокое качество трехфазной системы напряжений, однако при увеличении напряжения сети и мощности потребителей резко возрастают габаритные размеры компенсирующих конденсаторов и самого устройства в целом.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массогабаритных показателей устройства.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для восстановления напряжения фазы в четырехпроводной сети, содержащем зажимы А, В, С, три реле контроля напряжения, группу нормально замкнутых контактов, содержащую три нормально замкнутых контакта указанных реле, компенсирующий конденсатор, группу нормально разомкнутых контактов, содержащую по два соединенных последовательно нормально разомкнутых контакта в каждой фазе, принадлежащих реле смежных фаз, дроссели фаз и выходные клеммы, при этом зажимы сети А, В, С подключены к источнику переменного тока, каждое из реле контроля напряжения включено между зажимами сети соответствующей фазы и нулевым проводом, дроссели фаз включены в рассечку соответствующих фаз между одноименными зажимами сети и выходными клеммами, причем каждый из указанных дросселей шунтирован парой контактов группы нормально разомкнутых контактов, первые выводы контактов группы нормально разомкнутых контактов соединены в общую точку, а их вторые выводы подключены к соответствующему зажиму сети, введена дополнительная группа контактов, содержащая в каждой фазе цепи из последовательного соединенных нормально разомкнутых контактов реле одноименной фазы и нормально замкнутых контактов реле последующей фазы, при этом цепи всех фаз дополнительной группы контактов объединены общей точкой, компенсирующий конденсатор включен между общими точками группы нормально замкнутых контактов и дополнительной группы контактов, причем свободные выводы цепей каждой фазы дополнительной группы контактов соединены с зажимами сети соответствующей фазы.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства. На фиг.2 показана векторная диаграмма фазных напряжений при восстановлении напряжения фазы В.

Устройство содержит (фиг.1) зажимы сети А, В, С, реле контроля напряжения 1, 2, 3, группу нормально замкнутых контактов 4, содержащую три параллельно включенных контакта 5, 6, 7 реле 1...3 и общую точку 29; блок конденсаторов, содержащий один общий конденсатор 22, группу нормально разомкнутых контактов 8, содержащую по два соединенных последовательно контакта 13, 14 - в фазе А, 11, 12 - в фазе В, 9, 10 - в фазе С, принадлежащих реле 1...3, дроссели фаз 23, 24, 25 и выходные клеммы 26, 27 и 28, причем зажимы сети А, В, С подключены к источнику переменного тока (не показан), каждое из реле контроля напряжения включено на фазное напряжение: реле 1 включено между фазой А и нулевым проводом, при этом данное реле содержит нормально замкнутые контакты: 5 в группе 4 нормально замкнутых контактов, 17 в дополнительной группе контактов и нормально разомкнутые контакты: 9 и 12 в группе 8 нормально разомкнутых контактов и 20 - в дополнительной группе контактов 15; реле 2 включено между фазой В и нулевым проводом, при этом данное реле содержит нормально замкнутые контакты: 6 в группе 4 нормально замкнутых контактов, 19 - в дополнительной группе контактов 15 и нормально разомкнутые контакты: 10, 13 в группе 8 разомкнутых контактов и 16 - в дополнительной группе контактов 15; реле 3 включено между фазой С и нулевым проводом, при этом данное реле содержит нормально замкнутые контакты: 7 в группе 4 нормально замкнутых контактов и 21 в дополнительной группе контактов 15 и нормально разомкнутые контакты 11, 14 в группе 8 нормально разомкнутых контактов и 18 в дополнительной группе контактов 15, причем нормально замкнутые контакты группы 4 имеют общую точку 29, а контакты дополнительной группы контактов 15 имеют общую точку 30; дроссели фаз включены в рассечку между клеммами сети А; В; С и соответствующими выходными клеммами 26...28, причем каждый из дросселей шунтирован двумя последовательно соединенными нормально разомкнутыми контактами группы 8 нормально разомкнутых контактов реле смежных фаз. Компенсирующий конденсатор 22 предназначен для восстановления напряжения фазы при обрыве, а дроссели 23...25 - для восстановления угла сдвига фаз между вектором напряжения восстанавливаемой фазы и векторами напряжения смежных, исправных фаз. Устройство работоспособно в следующих режимах: при наличии напряжения во всех фазах сети, при обрыве одной любой фазы сети, например обрыве фазы В или обрыве фазы С, или обрыве фазы А.

Устройство работает следующим образом.

а. Наличие напряжения на всех фазах сети

При подключении зажимов сети А, В, С к источнику переменного тока срабатывает реле 1, 2, 3, при этом их нормально замкнутые контакты: 5...7 группы 4 нормально замкнутых контактов и 17, 19 и 21 дополнительной группы контактов 15 размыкаются, а нормально разомкнутые контакты 9...14 группы 8 нормально разомкнутых контактов и 16, 18 и 20 дополнительной группы контактов 15 замыкаются, при этом общий конденсатор 22 отключается от фаз, а дроссели фаз 23...25 шунтируются соответствующими контактами 9...14, что обеспечивает подачу напряжения от зажимов сети А, В, С на выходные клеммы 26...28.

б. Обрыв фазы В

При обрыве данной фазы срабатывают только реле 1 и 3, при этом их нормально замкнутые контакты 5, 7 группы 4 нормально замкнутых контактов, 17, 21 дополнительной группы контактов 15 разомкнутся, а нормально разомкнутые контакты: 9, 11, 12, 14 группы 8 разомкнутых контактов и 18, 20 дополнительной группы контактов 15 замкнутся, что обеспечивает подключение конденсатора 22 к фазам С и В и шунтирование только дросселя фазы В, при этом токи в фазах протекают по цепям: ток фазы В - фаза С, контакты 18, 19, общая точка 30, конденсатора 22, общая точка 29, контакт 6, фаза В, контакты 11 и 12 и выходная клемма 27; ток фазы А - зажим сети А, дроссель 23, выходная клемма 26; ток фазы С - зажим сети С, дроссель 25 и выходная клемма 28. Механизм образования симметричного трехфазного напряжения на выходных клеммах 26...28 можно проследить по векторной диаграмме, показанной на фиг.2, где исходные векторы фазных напряжений обозначены через U_A, U_B, U_C, а векторы новой трехфазной системы - через U_A1, U_B1, U_C1. Из построений следует, что если фаза В оборвана, то напряжение на ней можно получить от предыдущей фазы С с помощь конденсатора 22 (вектор U_B1), причем конденсатор обеспечивает фазовый сдвиг на 90° против часовой стрелки. Трехфазная система векторов U_A, U_C и U_B1 является несимметричной, так как угол между векторами U_A и U_C равен 120°, угол между векторами U_C и U_B1 равен 90°, а угол между векторами U_A и U_B1 равен 150°. Для получения симметричной системы напряжений векторы U_A и U_C поворачиваются по часовой стрелке на - 30° за счет индуктивности дросселей 23 и 25. Диаграмма (фиг.2) построена для активного характера нагрузки. Механизм восстановления напряжения в фазах А и С аналогичен описанному, так как при обрыве любой фазы напряжение на нее подается от предыдущей фазы, ток в восстанавливаемой фазе протекает минуя дроссель, а токи исправных фаз протекают через дроссели фаз, обеспечивая требуемые фазовые сдвиги, а напряжение на выходных клеммах 26...28 в любом режиме будет симметричным.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №633110, кл. H02J 9/06, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР №1723627, кл. H02J 9/06, Н02 М 5/14, 1989.

Устройство для восстановления напряжения фазы в четырехпроводной сети, содержащее зажимы сети А, В, С, три реле контроля напряжения, группу нормально замкнутых контактов, содержащую три нормально замкнутых контакта указанных реле, компенсирующий конденсатор, группу нормально разомкнутых контактов, содержащую по два соединенных последовательно нормально разомкнутых контакта в каждой фазе, принадлежащих реле смежных фаз, дроссели фаз и выходные клеммы, при этом зажимы сети А, В, С, подключены к источнику переменного тока, каждое из реле контроля напряжения включено между зажимом сети соответствующей фазы и нулевым проводом, дроссели фаз включены в рассечку соответствующих фаз между одноименными зажимами сети и выходными клеммами, причем каждый из указанных дросселей шунтирован парой контактов группы нормально разомкнутых контактов, отличающееся тем, что первые выводы контактов группы нормально замкнутых контактов соединены в общую точку, а их вторые выводы подключены к соответствующему зажиму сети, введена дополнительная группа контактов, содержащая в каждой фазе цепи из последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов реле одноименной фазы и нормально замкнутых контактов реле последующей фазы, при этом цепи всех фаз дополнительной группы контактов объединены общей точкой, компенсирующий конденсатор включен между общими точками группы нормально замкнутых контактов и дополнительной группы контактов, причем свободные выводы цепей каждой фазы дополнительной группы контактов соединены с зажимами сети соответствующей фазы.