Симметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом

Авторы патента:

Иванов Дмитрий Александрович (RU)

Наумов Игорь Владимирович (RU)

Подъячих Сергей Валерьевич (RU)

Гантулга Дамдинсурэн (MN)

H02J3/26 - устройства для устранения или уменьшения асимметрии в многофазных сетях

Владельцы патента RU 2490768:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для саморегулируемого симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях с нулевым проводом при подключении к ним несимметричной нагрузки. Симметрирующее устройство предназначено для повышения качества симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях с нулевым проводом за счет саморегулирования его мощности при изменении тока в нулевом проводе. Устройство дополнительно содержит две ступени мощности и схему автоматического управления, работающую в функции тока нулевого провода. Технический результат - повышение качества регулирования за счёт того, что параметры предлагаемого устройства отстраиваются от уровня несимметрии токов в сети 0,38 кВ, имеющего место в данный момент времени. 2 ил.

Известно устройство [1] электромагнитного типа, обмотки которого соединены по схеме встречный зигзаг.

Недостатком данного устройства является применение сложных схем для управления устройством.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат, имеющий три фазных вывода и один нейтральный, причем каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный - к нулевому проводу [2].

Недостатком данного устройства является неизменность ею параметров, что не позволяет осуществлять регулирование мощности устройства при изменении несимметрии токов в электрической сети.

Задачей изобретения является повышение качества симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях с нулевым проводом за счет саморегулирования мощности предлагаемого устройства при изменении тока в нулевом проводе.

Сущность изобретения заключается в следующем. Обмотки каждого из электромагнитных аппаратов соединены по схеме встречный зигзаг и имеют три фазных и один нейтральный выводы. Каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный вывод - к нулевому проводу. Каждый электромагнитный аппарат образует одну ступень мощности. Каждая ступень мощности включается в работу при замыкании силовых контактов соответствующего магнитного пускателя, катушка которого управляется от схемы автоматического управления, работающей в функции тока пулевого провода и включающую в себя трансформатор тока. установленный в пулевой провод электрической сети и по два токовых реле и одному реле времени на каждую ступень мощности. В результате обеспечивается повышение качества симметрирования токов и напряжений в трехфазных сетях с нулевым проводом.

На фиг.1 и 2 изображено симметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема автоматического управления симметрирующим устройством.

В предлагаемом устройстве предусмотрено три ступени мощности.

Симметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом состоит из трех трехфазных электромагнитных аппаратов, обмотки которых соединены по схеме встречный зигзаг, имеющих три фазных вывода и один нейтральный, причем каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный - к нулевому проводу. Каждый трехфазный электромагнитный аппарат образует одну ступень мощности симметрирующего устройства. На первой ступени мощности подключается первый трехфазный электромагнитный аппарат. При возрастании несимметрии токов и напряжений мощность устройства увеличивается. Это достигается путем подключения дополнительных одного или двух трехфазных электромагнитных аппаратов к электрической сети. Предлагаемое устройство полностью отключается от сети при достижении тока в нулевом проводе минимальной величины, соответствующей допустимому значению несимметрии токов и напряжений, установленных ГОСТ 13109-97.

Для автоматического управления устройством симметрирования предлагается использовать схему, которая осуществляет управление в функции тока пулевого провода (фиг.2). Схема включает в себя трансформатор тока ТЛ, шесть токовых реле КА1-КА6, три реле времени КТ1-КТ3 и три магнитных пускателя КМ1-КМ3. Элементы КА1, КА2, КТ1 и КМ1 предназначены для управления первой ступенью мощности симметрирующего устройства; КА3, КА4, КТ2 и КМ2 - для управления второй ступенью мощности симметрирующего устройства; КА5, КА6, КТ3 и КМ3 - для управления третьей ступенью мощности симметрирующего устройства.

Принцип работы устройства поясним на примере следующих значений уставок токовых реле КА1 - 1А, КА2 - 2А, КА3 - 3А, КА4 - 4А, КА5 - 5А, КА6 - 6А.

При возрастании тока в нулевом проводе и во вторичной цепи трансформатора тока ТА до 1Ф замыкается замыкающий контакт реле КА1, при дальнейшем возрастании тока до 2А - сработает (замкнется) замыкающий контакт реле КА2, получит питание катушка реле времени КТ1, с выдержкой времени замыкается замыкающий контакт реле КТ1 и получает питание катушка магнитного пускателя КМ1. После этого магнитный пускатель замыкает свои силовые контакты КМ1 (фиг.1) и в работу включается первая ступень мощности симметрирующего устройства. Отключение от сети первой ступени мощности симметрирующего устройства произойдет после снижения тока до значения 1А. При этом замыкающий контакт КА1 приходит в исходное положение (размыкается) и катушка реле времени КТ1 теряет питание. контакт КТ1 размыкается с выдержкой времени, катушка магнитного пускателя КМ1 теряет питание и силовые контакты пускателя КМ1 размыкаются (фиг.1). При этом происходит отключение первой ступени симметрирущего устройства от сети. При снижении тока до 2А отключение не произойдет, т.к. замыкающий контакт реле КА2 блокируется вспомогательным контактом магнитного пускателя КМ1.

Работа (подключение и отключение к сети) второй и третьей ступеней мощности симметрирующего устройства происходит аналогично: подключение второй ступени мощности происходит при достижении тока срабатывания реле КА4, равного 4А, а отключение - при снижении тока до 3А, т.е. при снижении тока ниже уставки токового реле КА3.

Третья ступень симметрирующего устройства подключается при возрастании тока до 6А, а отключение от сети происходит при снижении тока ниже значения 5А.

Выдержка времени при подключении и отключении ступеней мощности симметрирующего устройства осуществляется с помощью трех реле времени КТ1, КТ2 и КТ3 для предотвращения срабатывания ступеней устройства при кратковременных колебаниях нагрузки.

Трансформатор тока ТА устанавливается в нулевой провод электрической сети 0,38 кВ и предназначен для подключения токовых реле ТА1-ТА6.

Таким образом, мощность устройства саморегулируется в функции тока нулевого провода и параметры предлагаемого устройства отстраиваются от уровня несимметрии токов в сети 0,38 кВ, имеющего место в данный момент времени.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.с. СССР №1206881, 23.09.83.

2. А.с. СССР №1206881, 23.09.83 - прототип.

Симметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом, содержащее три трехфазных электромагнитных аппарата, отличающееся тем, что обмотки каждого из электромагнитных аппаратов соединены по схеме встречный зигзаг и имеют три фазных и один нейтральный выводы, каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный вывод - к нулевому проводу, каждый электромагнитный аппарат образует одну ступень мощности, каждая ступень мощности включается в работу при замыкании силовых контактов соответствующего магнитного пускателя, катушка которого управляется от схемы автоматического управления, работающей в функции тока нулевого провода и включающей в себя трансформатор тока, установленный в нулевой провод электрической сети и по два токовых реле и одному реле времени на каждую ступень мощности.

Изобретение относится к устройству электропитания для подачи электрической мощности к трубопроводу. .

Трехфазное фильтросимметрирующее устройство // 2459337

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры. .

Способ повышения качества и эффективности использования электроэнергии (вариант 1) // 2459336

Трехфазное симметрирующее устройство // 2453965

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры. .

Способ питания нагрузки от n-фазной системы энергоснабжения (вариант 2) // 2442263

Способ питания нагрузки от n-фазной системы энергоснабжения (вариант 1) // 2436216

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для повышения эффективности использования электроэнергии в энергосистемах, с преобладающими активными нагрузками.

Способ симметрирования нагрузки тягового трансформатора // 2413351

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электроснабжения электрифицированного транспорта и, в частности, на тяговых подстанциях переменного тока, а также для симметрирования трансформаторов общего назначения.

Устройство для осуществления однофазного автоматического повторного включения линий сверхвысокого напряжения // 2400003

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к электропередачам сверхвысокого напряжения (СВН). .

Способ автоматического симметрирования токов многофазной системы по заданной фазе // 2393610

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования многофазных и однофазных нагрузок с изменяющимися во времени параметрами. .

Способ автоматического симметрирования токов многофазной системы по одной из фаз при комбинированном отборе мощности // 2390903

Стабилизатор напряжения для системы питания // 2509400

Изобретение относится к системам питания для использования в электрифицированном железнодорожном транспорте. Стабилизатор напряжения для системы питания, который стабилизирует нагрузку активной мощности, содержит первый AC-DC и DC-AC преобразователь для осуществления преобразования между мощностью переменного тока и мощностью постоянного тока; и никель-металлогидридную батарею, расположенную между и соединенную с кабелем высокого напряжения на стороне постоянного тока первого AC-DC и DC-AC преобразователя и кабелем низкого напряжения на стороне постоянного тока первого AC-DC и DC-AC преобразователя. Технический результат - снижение массогабаритных параметров устройства. 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока с инвертором напряжения // 2513113

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока повышенного напряжения для летательных аппаратов. Предложенная система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока с инвертором напряжения содержит трехфазный синхронный генератор, статический преобразователь электрической энергии на базе трехфазного мостового выпрямителя, входы которого подключены к выходам синхронного генератора, двух конденсаторов фильтра в звене постоянного тока, соединенных последовательно и включенных параллельно выходным зажимам выпрямителя, и трехфазного мостового инвертора напряжения, входы которого подключены к выходам выпрямителя, а выходы - к входам трех низкочастотных LC фильтров, нулевой провод нагрузки системы генерирования соединен со средней точкой конденсаторов фильтра в звене постоянного тока, введена катушка индуктивности, которая одним выводом подключается к нулевому проводу нагрузки системы генерирования, а другим - к нулевому выводу статорной трехфазной обмотки синхронного генератора. Технический результат - уменьшение электрических потерь в элементах и повышение коэффициента полезного действия системы в целом. 2 ил.

Устройство управления и способ управления, используемые при шунтировании блоков питания // 2518093

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве и способе управления, используемых при шунтировании блоков питания. Технический результат - уменьшение пульсации выходного напряжения. Способ управления при шунтировании блока питания включает в себя: измерение первого трехфазного выходного электрического сигнала; вычисление соответственно составляющих первых прямой и обратной последовательностей первого трехфазного выходного электрического сигнала; формирование заданных составляющих прямой и обратной последовательностей фаз, чтобы соответственно выполнить автоматическую компенсацию составляющих первых прямой и обратной последовательностей, таким образом, выводя составляющие вторых прямой и обратной последовательностей; сложение вторых составляющих прямой и обратной последовательностей и вывод второго трехфазного выходного электрического сигнала в заданном режиме. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Трехфазное симметрирующее устройство // 2521864

Изобретение относится к области электротехники. Заявлено трехфазное симметрирующее устройство, в котором трехфазный трехстержневой трансформатор содержит обмотки, соединенные встречно в зигзаг. Свободные выводы первых обмоток подключаются к выходным зажимам, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую нулевую точку для подключения фазных нагрузок. В каждую фазу введены одна или две последовательно соединенные вольтодобавочные обмотки, включенные со стороны питающей сети через двух- или трехпозиционный переключатель последовательно с нагрузкой. Технический результат - обеспечение симметрирования фазных напряжений. 1ил.

Устройство компенсации тока замыкания на землю в трехфазных электрических сетях (варианты) // 2524347

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Устройство представляет собой заземляющий двухполюсник - следящий широтно-модулированный конвертор напряжения (следящий PWM-конвертор), соединяющий нейтраль питающего сеть трансформатора с землей и формирующий отстающий ток для компенсации опережающего емкостного тока однофазного замыкания на землю, а также датчик тока нейтрали, трансформатор напряжения сети, генератор тестовых сигналов для измерения емкости сети и вычислительный блок для определения требуемого адмиттанса упомянутого двухполюсника. Следящий PWM-конвертор в дополнение к обычному набору функциональных блоков снабжен блоком задатчика тока, входами которого являются напряжение нейтрали и требуемый адмиттанс, выходом является задание тока, поступающее на вход регулятора тока следящего PWM-конвертора, а передаточная функция задатчика тока обеспечивает отстающий сдвиг фазы около 90 градусов на сетевой частоте. 8 з.п. ф-лы, 46 ил.

Способ подвода электрической энергии в трехфазную сеть переменного напряжения // 2543988

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение несимметрии в трехфазной сети переменного напряжения. Способ включает в себя этапы: образование компонента системы прямой последовательности фаз, предназначенного для подвода тока, образование компонента системы обратной последовательности фаз, предназначенного для подвода тока, наложение компонента системы прямой последовательности фаз и компонента системы обратной последовательности фаз с получением предназначенного для подвода тока и подвод такого составного тока в трехфазную сеть переменного напряжения. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ симметрирования фазных токов трехфазной четырехпроводной линии и устройство для его осуществления // 2548656

Способ и устройство относятся к области электротехники и могут быть использованы для автоматического симметрирования нагрузки линий трехфазной четырехпроводной сети, по меньшей мере, часть потребителей которой являются однофазными. Техническим результатом предлагаемого решения является снижение уровня несимметрии, при котором осуществляется симметрирование фазных токов, а также упрощение реализации и повышение эксплуатационной надежности. Это достигается за счет того, что в способе, предполагающем переключение, по меньшей мере, части однофазных нагрузок к наименее загруженной фазе, для каждой из переключаемых однофазных нагрузок в месте ее присоединения к линии определяют значения активной мощности, соответствующие каждому из фазных напряжений и току нулевого провода линии без учета тока однофазной нагрузки, причем в качестве наименее нагруженной принимают фазу линии с максимальным значением модуля активной мощности, знак которого противоположен знаку активной мощности наиболее нагруженной фазы. Реализующее способ устройство содержит блок (1) коммутации, четыре входа (7, 8, 9 и 10) которого являются входами устройства и служат для подключения к фазным F1, F2, F3 и нулевому N проводам линии, а два (11) и (12) выхода блока коммутации служат выходами устройства и предназначены для подключения однофазной нагрузки. Устройство также содержит датчик (3) тока, подключаемый к нулевому N проводу линии тока, и первый (4), второй (5) и третий (6) датчики фазных напряжений, подключенные к входам устройства, а также блок 2 определения наименее нагруженной фазы, выходная шина (20) которого соединена с управляющим входом блока 1 коммутации. Блок (2) определения наименее нагруженной фазы содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь (17), подключенный к входу (19) блока (18) математической обработки сигналов, причем входы многоканального аналого-цифрового преобразователя (17) подключены к первому (13), второму (14), третьему (15) и четвертому входам блока (2) определения наименее нагруженной фазы, выходной шиной (20) которого является выход блока (18) математической обработки сигналов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство восстановления и симметрирования напряжений при обрыве двух фаз сети // 2551351

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении быстродействия и мощности устройства. Для этого заявленное устройство содержит клеммы сети, три реле напряжения с ускорением при срабатывании и отпускании с замыкающими и размыкающими контактами, семь реле-повторителей на фазу с замыкающими и размыкающими контактами, три фазовосстанавливающих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя, три фазокомпенсирующих конденсатора, клеммы для подключения трехфазной нагрузки и источник питания, при этом реле напряжения включены на фазные напряжения соответствующих фаз сети, фазовосстанавливающие конденсаторы включены на линейные напряжения, причем каждый из конденсаторов включен последовательно с размыкающим контактом реле-повторителя соответствующей фазы, каждый из фазосдвигающих дросселей шунтирован замыкающими контактами первого и второго реле-повторителя соответствующей фазы и последовательно включенными замыкающими контактами третьего и четвертого реле-повторителя соответствующей фазы, реле-повторители подключены к минусовому выводу источника питания непосредственно, а к плюсовому выводу - через замыкающие контакты реле напряжения, соответственно. Каждый фазокомпенсирующий конденсатор шунтирован замыкающими контактами пятого и шестого реле-повторителя соответствующей фазы, а фазовосстанавливающий конденсатор каждой фазы включен между одноименной фазой сети и смежной с ней отстающей фазой через размыкающий контакт седьмого реле-повторителя соответствующей фазы. 1 табл., 1 ил.

Устройство симметрирования напряжений трехфазной сети // 2552377

Изобретение относится к области электротехники. Устройство предназначено для улучшения качества электрической энергии по уровню несимметрии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ. Устраняет несимметрию напряжений за счет геометрического вычитания выделенного напряжения нулевой последовательности из напряжений всех трех фаз, для чего три группы последовательно соединенных вторичных обмоток трех понижающих однофазных четырехобмоточных трансформаторов с коэффициентом трансформации, равным трем, последовательно включаются каждая в провод соответствующей фазы так, чтобы добавляемое в линию напряжение геометрически вычиталось из напряжений соответствующих фаз. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности, увеличение эффективности. Устройство включается в разрыв линии и может использоваться как для индивидуального, так и для группового улучшения качества электроэнергии по уровню несимметрии. Состав устройства: три понижающих однофазных четырехобмоточных трансформатора (1) с одной первичной (2) и тремя вторичными (3) обмотками, входные клеммы (4), выходные клеммы (5). 1 ил.

Способ и устройство электроснабжения воздушного летательного аппарата (варианты) // 2554723

Группа изобретений относится к наземным сооружениям для привязных летательных аппаратов. Первый вариант способа электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом характеризуется тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют повышенным напряжением 0,1…10 кВ постоянного тока путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению с 12…380 В до 0,1…10 кВ и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения 0,1…10 кВ до 12…380 В. Второй вариант способа характеризуется тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют резонансным способом на повышенной частоте 1…25 кГц путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению и частоте с 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения кабельной линии 0,1…10 кВ до 12…380 В. Каждый вариант устройства электроснабжения характеризуется использованием соответствующих преобразователей напряжения. Группа изобретений направлена на увеличение дальности и высоты электроснабжения. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.