Устройство переключения отводов обмотки трансформатора


 


Владельцы патента RU 2539399:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой. Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой, снижение величины коммутационных экстратоков регулировочной ступени обмотки трансформатора. В устройстве переключения отводов трансформатор выполнен с двумя ветвями расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры объединены в две вентильные группы противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенными друг с другом и с фазным выводом цепи питания. Вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки. 1 ил.

 

Решение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой.

Известно устройство, реализующее способ переключения, заключающийся в поочередном включении тиристоров различных отводов обмотки трансформатора [1], характеризующийся высокой надежностью, так как переключение происходит без токов замыкания ступени, и в устройстве, его реализующем, не требуется применение токоограничивающего реактора, однако при этом не обеспечиваются переключения отводов обмотки трансформатора с формой фазного тока, отличной от синусоидальной, а также при наличии паузы нагрузочного тока, обусловленной, например, выпрямительной нагрузкой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, реализующее способ переключения отводов обмотки трансформатора путем поочередного включения и последующего отключения предыдущего тиристоров, осуществляемыми в момент времени, опережающий переход напряжения через нулевое значение на время, равное времени выключения тиристоров. [2]

Приведена функциональная схема устройства, реализующего данный способ переключения отводов трансформатора. Устройство содержит преобразовательный трансформатор с отводами пониженного и повышенного напряжений, последовательно с которыми включены тиристорные ключи, причем одна пара тиристорных ключей подключена одними выводами к отводам пониженного напряжения, а другая - к отводам повышенного напряжения регулировочной обмотки трансформатора, выводы питания нулевой и фазный, цепи управления «ниже» и «выше», датчик напряжения, входы которого подключены к цепям питания, а выходы к логическим элементам, к первым входам которых присоединен выход датчика напряжения, а ко вторым цепи управления «ниже» и «выше», триггер, входы которого соединены с выходами логических элементов, а выходы с цепями управления тиристоров тиристорных ключей.

Недостатком данного устройства является возможность возникновения короткого замыкания ступени на время соизмеримое с половиной периода напряжения питающей сети и величиной тока, достигающей максимального значения установившегося тока короткого замыкания регулировочной ступени обмотки трансформатора при некорректном выборе величины угла управления тиристорами.

Недостатки устройства устраняются предлагаемым решением.

Решаемая задача - повышение надежности работы устройства и расширение области применения за счет снижения величины коммутационных токов.

Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой, снижение величины коммутационных экстратоков регулировочной ступени обмотки трансформатора переключением в произвольный момент времени отводов высшей и низшей ступеней регулирования первичных обмоток силовых и преобразовательных трансформаторов без коммутационных экстратоков.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве переключения отводов обмотки трансформатора, содержащем преобразовательный трансформатор с отводами пониженного и повышенного напряжений, последовательно с которыми включены тиристоры, причем одна пара тиристоров подключена одними выводами к отводам пониженного напряжения ветвей расщепленной обмотки, а другая - к отводам повышенного напряжения, выводы питания нулевой и фазный, цепи управления «Ниже» и «Выше», триггер, входы которого соединены с цепями управления, а выходы - через согласующие элементы присоединены к управляющим электродам тиристоров, трансформатор имеет две ветви расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры объединены в две вентильные группы противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенные друг с другом и с фазным выводом цепи питания, причем вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки.

В отличие от прототипа, при переключении отводов регулировочной ступени тиристорами с однонаправленными токами в пределах вентильной группы не возникает экстратоков короткого замыкания ступени регулирования, так как любое направление контурного тока является встречным по отношению к направлению электропроводности одного из тиристоров данной вентильной группы, а по отношению к тиристорам другой группы противоположной электропроводности величина контурного тока ограничена полным сопротивлением короткого замыкания, образованным последовательно соединенными ветвями расщепленной первичной обмотки трансформатора. В этом случае максимальная величина контурного коммутационного тока для типовых силовых трансформаторов не превышает двукратного значения номинального тока трансформатора и определяется выражением Iк=Iн Uст/Uкз, где Iк - контурный ток коммутации тиристоров, Iн - номинальный ток трансформатора, Uст - напряжение регулировочной ступени трансформатора, Uкз - напряжение короткого замыкания трансформатора, а длительность контурного коммутационного тока тиристоров соизмерима с периодом напряжения питающей сети.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства переключения отводов обмотки трансформатора.

Устройство содержит преобразовательный трансформатор 1 с отводами пониженного 2, 3 и повышенного напряжения 4, 5, две вентильные группы 6 и 7, включающие тиристоры одного направления электропроводности, последовательно с отводами обмоток трансформатора включены тиристоры, причем тиристоры 8 и 9 подключены одними выводами к отводам пониженного напряжения ветвей расщепленной обмотки, а тиристоры 10 и 11 - к ответвлениям повышенного напряжения, выводы питания нулевой 12 и фазный 13 питающей сети, цепи управления «Ниже» 14 и «Выше» 15, триггер 16, входы которого соединены с цепями управления 14, 15, а выходы - через согласующие элементы 17 и 18 присоединены к управляющим электродам тиристоров 8, 10, 9, 11.

В отличие от прототипа, трансформатор 1 имеет две ветви расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры 8, 9, 10, 11 объединены в две вентильные группы 6 и 7 противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенные друг с другом и с фазным выводом цепи питания, причем вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что в начальный момент времени открыты тиристоры 8 и 9 отводов пониженного напряжения обеих ветвей расщепленной обмотки трансформатора, что обеспечивается непрерывными сигналами управления, поступающими с согласующего элемента 17 по сигналу с инверсного входа триггера 16.

После подачи команды «Выше» по цепи управления 15 триггер 16 «опрокидывается» и сигналы управления снимаются с тиристоров 8, 9 отводов пониженного напряжения и подаются на тиристоры 10, 11 отводов повышенного напряжения обеих ветвей расщепленной обмотки трансформатора.

Предположим, что в текущий момент положительной полуволны питающего напряжения питания в проводящем состоянии находится тиристор 9 (на интервале положительной мощности) и через него протекает ток нагрузки, а к тиристору 11 приложено прямое напряжение регулировочной ступени. В момент подачи команды «Выше» тиристор 11 открывается, а через тиристор 9 начинает протекать контурный ток под действием ЭДС регулировочной ступени (короткий контур), направленный встречно току нагрузки. При возрастании величины контурного тока до значения тока нагрузки результирующий ток тиристора 9 становится равным нулю, он выключается и к нему прикладывается обратное напряжение регулировочной ступени.

Тиристор 9 может находиться в проводящем состоянии на интервале отрицательной мощности в отрицательном полупериоде питающего напряжения. В этом случае прямое напряжение приложено к тиристору 10 и при подаче команды «Выше» образуется контур коммутационного тока (длинный контур), включающий в себя тиристоры 9, 10 и обе ветви расщепленной обмотки. Результирующая ЭДС контура равна ЭДС регулировочной обмотки ветви электропроводности тиристора 9. После смены полярности питающего напряжения при переходе результирующего тока тиристора 9 через нулевое значение к нему прикладывается обратное напряжение.

Процессы переключения отводов трансформатора на понижение напряжения при подаче команды «Ниже» протекают аналогично при том отличии, что тиристоры 11, 9 отводов одной ветви расщепленной обмотки переключаются на интервале отрицательной мощности, а на интервале положительной мощности контур коммутации, включающий обе ветви расщепленной обмотки, обеспечивается тиристорами 10, 9.

В отрицательный полупериод функции тиристоров 9, 11 вентильной группы 6 заменяются тиристорами 8,10 вентильной группы 7.

При любом моменте переключения длительность коммутации по короткому контуру для типовых силовых трансформаторов не превышает 3 мс, а длительность коммутации по длинному контуру не превышает длительность периода напряжения питающей сети.

Величина тока короткого контура соответствует току нагрузки в момент коммутации, длинного контура не превышает двукратной величины тока нагрузки типовых силовых трансформаторов.

Предлагаемое устройство позволяет переключать отводы расщепленных обмоток трансформатора при любом характере тока нагрузки в произвольный момент времени без синхронизации работы тиристоров с напряжением питающей сети, т.е. повышает надежность работы устройства и расширяет область его применения

Сравнение заявленного изобретения с прототипом позволило установить, что оно отличается от последнего составом вентильных групп, упрощением функциональной схемы управления вентилями, возможностью переключения вентилей в произвольный момент времени и, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного изобретения с другими известными решениями в данной области техники показало, что идентичные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают получение нового технического результата, и поэтому оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

Применение заявленного изобретения в энергетике при организации регулирования величины напряжения без коммутационных токовых перегрузок в произвольный момент времени обеспечивает его соответствие критерию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Патент Франции №2163916, Н02Р 13/00. 1973.

2. А.с. СССР №1003039, G05F 1/20, опубл. 07/03/83.

Устройство переключения отводов обмотки трансформатора, содержащее преобразовательный трансформатор с отводами пониженного и повышенного напряжений, последовательно с которыми включены тиристоры, причем одна пара тиристоров подключена одними выводами к отводам пониженного напряжения ветвей расщепленной обмотки, а другая - к отводам повышенного напряжения, выводы питания нулевой и фазный, цепи управления «Ниже» и «Выше», триггер, входы которого соединены с цепями управления, а выходы - через согласующие элементы присоединены к управляющим электродам, отличающееся тем, что трансформатор имеет две ветви расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры объединены в две вентильные группы противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенные друг с другом и с фазным выводом цепи питания, причем вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам промышленного, городского и тягового энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях, в том числе для железнодорожного и городского (трамваи, троллейбусы, эскалаторы) электрифицированного транспорта.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах привода переключателей отводов регулируемых трансформаторов. .

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для регулирования напряжения под нагрузкой силовых и преобразовательных трансформаторов с помощью тиристоров.

Изобретение относится к тиристорному ступенчатому выключателю для непрерывного переключения между разными отводами обмотки ступенчатого трансформатора под нагрузкой, состоящему из механического ступенчатого искателя для производимого без затрат мощности предварительного выбора соответствующего отвода обмотки, на который должно быть произведено переключение, и из силового выключателя с тиристорами в качестве коммутационных средств для собственно непрерывного переключения с первоначального на предварительно выбранный новый отвод обмотки под нагрузкой.

Изобретение относится к силовой электронике и может использоваться в устройствах испытания автоматических выключателей. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к механизмам для предотвращения или ограничения перемещения элементов управляющих устройств, например для блокировки функции «отключение вентилятора» (нулевое положение переключателя) у трансформаторных регуляторов скорости вращения вентиляторов.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство контроля переходного сопротивления скользящего контакта электрических машин, например вращающихся трансформаторов, и преобразователей угла.

Изобретение относится к области электрических машин и представляет собой способ настройки вращающегося трансформатора, заключающийся в том, что создают компенсационную схему от компенсирующего вращающегося трансформатора, первую ветвь соединяют с синусной обмоткой измеряемого вращающегося трансформатора, а вторую ветвь переключением соединяют с косинусной обмоткой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на генерирующих станциях и высоковольтных подстанциях. Технический результат - повышение точности измерения вторичного напряжения.

Данная группа изобретений относится к средствам формирования посылаемого сигнала, в частности посылаемого сигнала для ультразвукового датчика. Технический результат заключается в обеспечении регулирования токовых сигналов, поступающих в трансформатор.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления параллельно работающими на общую нагрузку статическими источниками, входящими в состав автономной системы генерирования электрической энергии, системы бесперебойного электропитания или системы электроснабжения при возможной несимметрии нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие контактных систем устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах генерирования электрической энергии или системах гарантированного электропитания, в которых статические стабилизированные источники электрической энергии включаются параллельно на общую нагрузку.

Изобретение относится к области диагностики силовых трансформаторов (СТ) в электроэнергетике, а именно к способу снятия круговой диаграммы регулятора напряжения под нагрузкой (РПН), подключенного к нейтрали СТ.

Изобретение относится к переключателю отводов под нагрузкой, включающему в себя полупроводниковые переключающие элементы для бесперебойного переключения между неподвижными контактами переключателя отводов, которые электрически соединены с отводами обмотки трансформатора с отводами.
Наверх