Генератор гутина к.и. - цагарейшвили с.а. ввода токов сигналов в линию электропередачи 380 в по схеме "фаза - земля"



Генератор гутина к.и. - цагарейшвили с.а. ввода токов сигналов в линию электропередачи 380 в по схеме "фаза - земля"

 


Владельцы патента RU 2418362:

Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 380 В. С КП на ДП передают сигналы телесигнализации положения управляемых переключателей и сигналы телеизмерений, которые содержат информацию о величинах токов, напряжений, cosφ, показаний счетчиков электроэнергии потребителей. В заявленном генераторе обеспечивается технический результат - нет воздушного трансформатора, а также снижено удельное потребление мощности в 7 раз. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 380 В. С КП на ДП передают сигналы телесигнализации положения управляемых переключателей и сигналы телеизмерений, которые содержат информацию о величинах токов, напряжений, cosφ, показаний счетчиков электроэнергии потребителей.

Известен «Генератор с пассивно-активным способом ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть» - патент RU 2224364 C2 7, H04B 3/54 от 20.02.2004 г. Бюл. №5. Данный АНАЛОГ имеет следующие недостатки.

1. Наличие в генераторе воздушного трансформатора, при изготовлении которого трудно получить коэффициент связи между его обмотками близким к единице за счет больших габаритов воздушного трансформатора.

2. Генератор затрачивает большую мощность на образование тока сигнала.

Известен также «Генератор Гутина К.И. ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи» -патент RU 2224366 C2 7, H04B 3/54 от 20.02.2004 г. Бюл., №5, который принят за ПРОТОТИП.

Данный генератор имеет недостатки АНАЛОГА по пп.1 и 2, а также имеет малый удельный коэффициент, который определяет отношение потребляемой мощности в ваттах на один ампер амплитуды тока сигнала

где

P - потребляемая генератором мощность в ваттах;

Im - амплитуда тока сигнала, вводимого в линию напряжением 220 В, при передаче сигналов с КП на ДП в амперах.

В заявленном генераторе устранены недостатки ПРОТОТИПА по пп.1 и 2, а также снижен удельный коэффициент γ в 7 раз.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение удельного коэффициента γ.

В результате использования предлагаемого изобретения удельный коэффициент γ снижен в 7 раз.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемый генератор ввода токов сигналов в линию электропередачи 380 В по схеме «фаза - земля», содержащий трансформатор 10/0,4 кВ, трехфазную линию электропередачи 380 В, трехфазный двухполупериодный мост напряжения 380 В частоты 50 Гц, выход которого имеет «плюсовую» и «минусовую» шины, первый конденсатор, второй конденсатор, резистор, управляемый ключ, введена воздушная катушка индуктивности, двухполупериодный выпрямительный мост (мост) напряжения 220 В частоты 50 Гц, собранный из диодов Д1, Д2, Д3, Д4, выход которого имеет «плюсовую» и «минусовую» шины, при этом первый конденсатор подключен между точками T13 выхода моста, узел 1 моста подключен к фазе А трансформатора 10/0,4 кВ, к катоду диода Д4, к аноду диода Д1, узел 2 моста подключен к катоду диода Д1 и катоду диода Д2, а также к входу управляемого ключа, второй вход которого является информационным, выход управляемого ключа подключен к первой обкладке третьего конденсатора, а также подключен к первому выводу воздушной катушки индуктивности, второй вывод которой подключен к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого подключена к заземленной нейтрали трансформатора 10/0,4 кВ (⊥), вторая обкладка третьего конденсатора подключена к фазе В трехфазного трансформатора 10/0,4 кВ, узел 3 моста подключен к аноду диода Д2, к катоду диода Д3, к ⊥, узел 4 подключен к минусовой шине моста к анодам диодов Д3 и Д4.

На чертеже приведена схема заявленного генератора, где

1 - трансформатор 10/0,4 кВ, который установлен на ДП;

2 - низковольтная фаза A трансформатора 10/0,4 кВ;

3 - двухполупериодный выпрямительный мост, собранный на диодах Д1, Д2, Д3, Д4 (мост);

4 - первый конденсатор - (C4);

5 - управляемый ключ - (ключ);

6 - воздушная катушка индуктивности - (L6);

7 - второй конденсатор - (C7);

8 - третий конденсатор - (C8);

9 - заземленная нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ - (⊥).

Работа генератора

*) Подключим генератор к линии 220 В в момент времени t<0 при разомкнутом ключе в промежутке времени, когда потенциал фазы A больше потенциала ⊥, при этом будут открыты диоды Д1 и Д3. Конденсатор С4 будет заряжаться до напряжения E0 по цепи: током i1(t), фаза А, диод Д1, «плюс» конденсатор C4, «минус» конденсатор C4, диод Дз, ⊥.

*) Через промежуток времени, который равен Δt=4τn, считаем, что конденсатор C4 зарядился полностью до напряжения E0:

где

τn - постоянная времени зарядной цепи конденсатора C4;

Um - амплитуда фазного напряжения 220 В.

*) После полного заряда конденсатора C4 до напряжения E0=310 В схема генератора будет находиться в устойчивом состоянии.

Исходные данные для расчета генератора

*) Im=38A - амплитуда тока, вводимого в линию 220 В по схеме «фаза - земля».

*) f0=1950 Гц - частота тока сигнала.

*) - интервал времени замкнутого положения ключа.

*) S=400 кВА - мощность трансформатора 10/0,4 кВ.

Известное равенство энергии, запасаемой в катушке индуктивности, и электрической энергии - в конденсаторе при резонансе имеет вид:

*) Определим значение Im с учетом (1) через параметры генератора C4, E0, f0 при замкнутом ключе в первом резонансном контуре, который образован цепью: «плюс» конденсатор C4, ключ, воздушная катушка индуктивности L6, точки Т23, «минус» конденсатор C4:

где

Im=38 A - амплитуда тока i1(t) заряда конденсатора C4,

Eo=310 B - coглacнo (1),

fo=1950 Гц - согласно исходных данных.

*) Определим величину емкости конденсатора C4 с учетом выражения (3) и исходных данных:

*) В момент времени t>0 начинают коммутировать ключ с частотой fo. При замкнутом ключе в первом резонансном контуре будет протекать ток i2(t) за счет разряда конденсатора C4 по цепи: «плюс» конденсатор C4, точка T1, ключ, катушка индуктивности L6, точка Т2, точка Т3, «минус» конденсатор C4.

*) При протекании тока i2(t) через воздушную катушку индуктивности L6 в ней будет запасаться электромагнитная энергия W.

*) В момент времени размыкания ключа t=τ3 за счет запасенной электромагнитной энергии W во втором резонансном контуре начнутся свободные колебания тока сигнала io(t), который вводят в линию 380 В по цепи: точка Т2, конденсатор C7, ⊥, обмотка фазы A трансформатора 10/0,4 кВ, фаза B, точка Т4, конденсатор С8, точка T5, воздушная катушка индуктивности L6, при этом первый и второй резонансные контуры настроены в резонанс на частоту f0. При наличии тока i0(t) сигнала во втором резонансном контуре согласно чертежу фаза B трансформатора 10/0,4 кВ будет замкнута накоротко (К3) на ⊥ по цепи: точка Т4, конденсатор C8, точка Т5, катушка индуктивности L6, конденсатор C7, ⊥. В связи с тем что суммарное сопротивление второго резонансного контура , можем считать, что по указанной выше цепи наступает короткое металлическое замыкание на частоте f0=1950 Гц, при этом, как известно, образуются токи прямой и обратной последовательностей, которые на ДП принимаются двумя фильтрами прямой и обратной последовательностей. «Теоретические основы электротехники». Издательство «Энергия». М.-Л., 1966, стр.211.

*) Определим величину индуктивности катушки индуктивности L6 с учетом выражения (4):

*) В связи с тем, что конденсаторы C7 и C8 соединены последовательно во втором резонансном контуре, емкость каждого из них будет равна:

*) С учетом мощности трансформатора 10/0,4 кВ обмотка фазы А будет иметь индуктивность, которая равна:

*) Определим суммарную индуктивность второго резонансного контура:

*) Определим суммарное активное сопротивление второго резонансного контура:

где Q=10 - добротность второго резонансного контура.

*) Определим с учетом выражений (1), (8), (9) правильность выбора значения τ3=0,18 T0 из известного выражения:

где τ3=0,18 T0 - задано в исходных данных;

Таким образом, сравнивая величину амплитуды тока, которая задана в исходных данных Im=38 A, с величиной, полученной в (10), делаем вывод, что интервал времени замкнутого положения ключа τ3=0,18 T0  выбран правильно.

*) Аналитическое выражение тока сигнала, который вводят в линию 220 В, имеет вид:

где ωoсв=1950 Гц частота тока свободных колебаний во втором резонансном контуре;

- коэффициент затухания тока свободных колебаний в интервале времени tраз:

tраз - интервал времени, когда ключ разомкнут:

*) Определим амплитуду тока свободных колебаний во втором резонансном контуре через промежуток времени , т.е. в момент следующего замыкания ключа, с учетом (10), (12) и (13):

Определим среднее значение амплитуды тока сигнала за период to с учетом выражения (14):

*) Определим мощность потерь в заявленном генераторе с учетом выражения (9):

где

индекс «З» - относится к заявленному генератору.

Коэффициент 0,18 в (16) учитывает, что энергия из линии 220 В отбирается только 0,18 Tо.

*) Определим мощность потерь в ПРОТОТИПЕ, при этом, для простоты расчетов, мощность потерь в воздушном трансформаторе ПРОТОТИПА не учитываем:.

где индекс «пр» - относится к генератору ПРОТОТИПА.

Im=17 A, R=100 м, τ3=0,25 Т0 параметры ПРОТОТИПА.

Коэффициент 0,25 в (17) учитывает, что энергия из линии 380 В в

ПРОТОТИПЕ отбирается только 0,25 T0.

*) Определим удельное потребление мощности в заявленном генераторе на 1 ампер амплитудного значения тока сигнала с учетом (10) и (16)

*) Определим удельное потребление мощности у ПРОТОТИПА на 1 ампер амплитудного значения тока сигнала с учетом (17)

Определим во сколько раз у заявленного генератора γ меньше, чем у прототипа:

Генератор ввода токов сигналов в трехфазную линию электропередачи по схеме «фаза - заземленная нейтраль», содержащий трансформатор, первый, второй конденсаторы, управляемый ключ, отличающийся тем, что в него введены третий конденсатор, воздушная катушка индуктивности, двухполупериодный выпрямительный мост, собранный на диодах Д1, Д2, Д3, Д4, при этом низковольтная обмотка фазы А трансформатора подключена к первому узлу моста, к катоду диода Д4, к аноду диода Д1, катод диода Д1 подключен ко второму узлу моста, к катоду диода Д2, анод которого подключен к третьему узлу, к заземленной нейтрали, к катоду диода Д3, анод которого подключен к четвертому узлу моста, к аноду четвертого диода, первый конденсатор подключен между вторым и четвертым узлами моста, при этом «плюс» первого конденсатора подключен ко второму узлу и к первому входу ключа, второй вход которого является информационным, выход ключа подключен к первому выводу воздушной катушки индуктивности, к первой обкладке третьего конденсатора, вторая обкладка которого подключена к низковольтной фазе В трансформатора, второй вывод катушки индуктивности подключен к четвертому узлу моста и к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого подключена к заземленной нейтрали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных линий электропередачи (0,4-3 5) кВ без обработки их высокочастотными заградителями.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах дистанционного контроля и диагностики технических объектов, в измерительных комплексах, предназначенных для работы с вращающимися объектами.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для подводной связи по линии электропередач. .

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к радиотехническим комплексам крайне низких частот и сверхнизких частот, и может быть использовано для передачи радиосигналов в диапазоне низких частот при изучении земной коры, поиске полезных ископаемых и прогнозе землетрясений.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах ввода/вывода информации в электронных системах автоматизированного контроля, защиты и управления различного назначения, в частности для сбора данных с различных датчиков.

Изобретение относится к технике построения бортовых систем контроля, защиты и управления. .

Изобретение относится к технике передачи данных по электросетям. .

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных линий электропередачи (0,4-35) кВ без обработки их высокочастотными заградителями

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на пункт связи 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 380 В

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ

Изобретение относится к способу связи по линиям электропитания для сетей передачи электрической энергии
Наверх