Устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз

Авторы патента:

Рудницкий Сергей Леонидович (RU)

Шевченко Александр Сергеевич (RU)

Кириллов Николай Петрович (RU)

Чемусов Александр Викторович (RU)

H02J9/06 - с автоматическим переключением

H02J9/00 - Схемы аварийного или резервного энергоснабжения, например для резервного освещения (с устройствами для зарядки резервных батарей H02J 7/00)

Владельцы патента RU 2543055:

Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении мощности устройства. Для этого заявленное устройство содержит клеммы фаз сети, три предохранителя, выпрямитель, контактор с размыкающими и замыкающими контактами, три реле управления с размыкающими и замыкающими контактами, три компенсирующих конденсатора, девять силовых реле с одним замыкающим контактом, три фазосдвигающих дросселя, источник питания и клеммы для подключения нагрузки, реле управления и компенсирующие конденсаторы включены на линейные напряжения соответствующих фаз, а фазосдвигающие дроссели включены в рассечку фаз между клеммами фаз сети и клеммами для подключения трехфазной нагрузки. Все силовые реле подключены к минусовому выводу источника питания непосредственно, а подключением плюсового вывода источника к первым трем силовым реле управляют первые замыкающие контакты реле управления, к вторым трем силовым реле - замыкающие контакты контактора, а к третьим трем силовым реле - вторые замыкающие контакты реле управления. Ток оборванной фазы протекает минуя дроссель, а токи оставшихся фаз протекают через дроссели, в то время как напряжение поврежденной фазы восстанавливается за счет заряда соответствующего компенсирующего конденсатора. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз в системах электроснабжения.

Известно устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз, содержащее клеммы для подключения трехфазной сети, предохранители фаз, трехфазный выпрямитель, дополнительный контактор, три реле минимального напряжения с первым и вторым замыкающими контактами, три компенсирующих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя и клеммы для подключения трехфазной нагрузки, причем предохранитель и фазосдвигающий дроссель в каждой фазе соединены последовательно и включены в рассечку соответствующих фаз между клеммами для подключения трехфазной сети и клеммами для подключения трехфазной нагрузки, обмотка каждого реле минимального напряжения включена на соответствующее линейное напряжение, входы трехфазного выпрямителя соединены с выходами соответствующих предохранителей, обмотка управления дополнительного контактора включена между плюсовым и минусовым выходами указанного выпрямителя, каждый из компенсирующих конденсаторов включен между собственной фазой и опережающей фазой через первый замыкающий контакт реле минимального напряжения соответствующей фазы, каждый из фазосдвигающих дросселей шунтирован вторым замыкающим контактом реле минимального напряжения отстающей фазы и замыкающим контактом дополнительного контактора, при этом обмотка каждого реле минимального напряжения на соответствующее линейное напряжение через соответствующий размыкающий контакт дополнительного контактора [1]. Данное устройство характеризуется высоким качеством электрической энергии, имеет простую схему, в нем практически отсутствуют перерывы в электроснабжении потребителей при обрыве любой из фаз сети, однако мощность устройства является незначительной ввиду того, что коммутация тока при восстановлении напряжения в оборванной фазе производится слаботочными контактами реле минимального напряжения.

Техническим результатом изобретения является повышение мощности устройства.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз, содержащее клеммы фаз сети, предохранители фаз, выпрямитель, контактор, снабженный первым размыкающим, вторым размыкающим, третьим размыкающим, первым замыкающим, вторым замыкающим и третьим замыкающим контактами, первое реле управления, второе реле управления, третье реле управления, каждое из которых снабжено одним размыкающим контактом и первым и вторым замыкающими контактами, первый, второй и третий компенсирующие конденсаторы, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели и клеммы фаз нагрузки, причем входы предохранителей фаз подключены к клеммам фаз сети, а выходы - к входам выпрямителя, контактор включен между минусовым и плюсовым выходами выпрямителя, каждое из реле управления включено на линейное напряжение между соответствующими фазами через последовательно соединенные размыкающий контакт контактора и размыкающий контакт реле управления отстающей фазы, каждый из указанных дросселей соединен последовательно с соответствующим предохранителем фаз между клеммами фаз сети и клеммами фаз нагрузки, введены блок питания с плюсовым и минусовым выводами и по три силовых реле на фазу, контакты двух силовых реле каждой фазы шунтируют соответствующий фазосдвигающий дроссель, при этом все силовые реле подключены к минусовому выводу указанного блока непосредственно, а к плюсовому выводу блока питания - через замыкающие контакты соответствующего реле управления, каждый из компенсирующих конденсаторов включен на линейное напряжение между опережающей фазой через замыкающий контакт третьего силового реле соответствующей фазы.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит клеммы фаз сети 1, предохранители фаз 2, 3 и 4, выпрямитель 5, контактор 6, снабженный первым размыкающим контактом 6-1, вторым размыкающим контактом 6-2, третьим размыкающим контактом 6-3, первым замыкающим контактом 25, вторым замыкающим контактом 26, третьим замыкающим контактом 27, первое реле управления 7, второе реле управления 8 и третье реле управления 9, каждое из которых снабжено одним размыкающим контактом: реле 7 - контакт 12, реле 8 - контакт 10, реле 9 - контакт 11, первым и вторым замыкающими контактами: реле 7-20, 36, реле 8-19, 34 и реле 9-21, 35, соответственно, первый 13, второй 14 и третий 15 компенсирующие конденсаторы; первый 22, второй 23 и третий 24 фазосдвигающие дроссели, и клеммы для подключения трехфазной нагрузки 37, первое силовое реле 16 с замыкающим контактом 16-1, второе силовое реле 17 с замыкающим контактом 17-1, третье силовое реле 18 с замыкающим контактом 18-1, четвертое силовое реле 28 с замыкающим контактом 28-1, пятое силовое реле 29 с замыкающим контактом 29-1, шестое силовое реле 30 с замыкающим контактом 30-1, седьмое силовое реле 31 с замыкающим контактом 31-1, восьмое силовое реле 32 с замыкающим контактом 32-1, девятое силовое реле 33 с замыкающим контактом 33-1 и блок питания 38 с плюсовым и минусовым выводами (не обозначены), причем входы (не обозначены) предохранителей фаз 2…4 подключены к клеммам фаз сети 1, а выходы (не обозначены) - к входам (не обозначены) выпрямителя 5, контактор 6 включен между минусовым и плюсовым выходами (не обозначены) выпрямителя 5, каждое из реле управления 7…9 включено на линейное напряжение соответствующих фаз через размыкающий контакт соответствующего контактора и размыкающий контакт реле управления отстающей фазы: реле 7 подключено к фазам А и В через размыкающий контакт 6-1 контактора 6 и размыкающий контакт 10 второго реле управления 8; реле 8 подключено к фазам В и С через размыкающий контакт 6-2 контактора 6 и размыкающий контакт 11 третьего реле управления 9; реле 9 подключено к фазам С и А через размыкающий контакт 6-3 контактора 6 и размыкающий контакт 12 первого реле управления 7; каждый из указанных дросселей 22…24 соединен последовательно с соответствующим предохранителем фаз 2…4 и включен в рассечку фаз между клеммами фаз сети 1 и клеммами фаз нагрузки 37, каждый из указанных конденсаторов 13…15 включен на линейное напряжение между опережающей фазой и собственной фазой через замыкающий контакт силовых реле 16…18: конденсатор 13 включен на фазы А и В через замыкающий контакт 16-1 первого силового реле 16; конденсатор 14 включен на фазы В и С через замыкающий контакт 17-1 второго силового реле 17; конденсатор 15 включен на фазы С и А через замыкающий контакт 18-1 третьего силового реле 18, все указанные силовые реле 16…18, 28…33 подключены к минусовому выводу (не обозначен) источника питания 38 непосредственно, при этом первое силовое реле 16 подключено к плюсовому выводу (не обозначен) источника питания 38 через первый замыкающий контакт 19 второго реле управления 8; второе силовое реле 17 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через первый замыкающий контакт 21 третьего реле управления 9; третье силовое реле 18 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через первый замыкающий контакт 20 первого реле управления 7; четвертое силовое реле 28 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через первый замыкающий контакт 25 контактора 6 и собственным замыкающим контактом 28-1 шунтирует первый фазосдвигающий дроссель 22; пятое силовое реле 29 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 26 контактора 6 и собственным замыкающим контактом 29-1 шунтирует второй фазосдвигающий дроссель 23; шестое силовое реле 30 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через третий замыкающий контакт 27 контактора 6 и собственным замыкающим контактом 30-1 шунтирует третий фазосдвигающий дроссель 24; седьмое силовое реле 31 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 34 второго реле управления 8 и собственным замыкающим контактом 31-1 повторно шунтирует первый фазосдвигающий дроссель 22; восьмое силовое реле 32 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 35 третьего реле управления 9 и собственным замыкающим контактом 32-1 повторно шунтирует второй фазосдвигающий дроссель 23; девятое силовое реле 33 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 36 первого реле управления 7 и собственным замыкающим контактом 33-1 повторно шунтирует третий фазосдвигающий дроссель 24. Таким образом, в устройстве контактор 6 контролирует наличие фаз, компенсирующие конденсаторы 13…15 восстанавливают напряжение в оборванной фазе, а фазосдвигающие дроссели 22…24 симметрируют напряжение на нагрузке. Все элементы схемы устройства серийно выпускаются отечественной промышленностью.

Устройство может работать в четырех режимах, первый из которых осуществляется при наличии всех трех фаз, второй - при обрыве первой фазы, третий - при обрыве второй фазы и последний - при обрыве третьей фазы.

При наличии всех трех фаз на клеммах фаз сети 1 появится напряжение, которое поступает на вход выпрямителя 5, где преобразуется в постоянное напряжение, поэтому сработает контактор 6 и его контакты 6-1, 6-2 и 6-3 разомкнутся, а контакты 25, 26 и 27 замкнутся, что приведет к обесточиванию реле управления 7…9 и к срабатыванию силовых реле 28…30. Указанные реле своими контактами 28-1, 29-1 и 30-1 зашунтируют фазосдвигающие дроссели 22…24, поэтому токи нагрузки от клемм фаз сети 1 будут протекать к клеммам для подключения трехфазной нагрузки 37, минуя дроссели. При обрыве любой из фаз, например А, сработает только реле 8, которое разорвет цепь питания реле 7 своим контактом 10 и включит силовое реле 16, замкнув контакт 19, поэтому компенсирующий конденсатор 13 начинает заряжаться, так как контакт 16-1 замкнут. Кроме того, реле 8 замыкает контакт 34, срабатывает силовое реле 31, замыкая контакт 31-1, поэтому фазосдвигающий дроссель 22 будет зашунтирован. Выпрямитель 5 не обеспечивает срабатывание контактора 6, поэтому его контакты 6-1, 6-2 и 6-3 будут замкнуты, а контакты 25…27 будут разомкнуты, поэтому токи нагрузки будут протекать по цепям: ток фазы А - клемма фаз сети 1, предохранитель 2, контакт 31-1 и соответствующая фаза клемм для подключения трехфазной нагрузки 37, ток фазы В - клемма фаз сети 1, предохранитель 3, фазосдвигающий дроссель 23 и соответствующая фаза клемм для подключения трехфазной нагрузки 37, так как контакты 29-1 и 32-1 будут разомкнуты; ток фазы С - клемма фаз сети 1, предохранитель 4, фазосдвигающий дроссель 24 и соответствующая фаза клемм для подключения трехфазной нагрузки 37, так как контакты 30-1 и 33-1 будут разомкнуты. На клеммах для подключения 37 будет трехфазное симметричное напряжение, при этом токи фаз нагрузки будут определяться только рабочими токами контактов силовых реле, а мощность устройства будет равна

где U_л - линейное напряжение; I - ток контактов силовых реле; φ - сдвиг фаз между линейным напряжением и током; cosφ - коэффициент мощности.

При U_л=0,4 кВ, I=100 A, cosφ=0,85, мощность устройства будет составлять 58,9 кВт, при I=100 А мощность устройства увеличивается также в 10 раз, что превышает мощность прототипа в 150 раз. При обрыве фаз В и С механизм функционирования устройства остается прежним, поэтому при обрыве фазы В срабатывает реле 9, а при обрыве фазы С срабатывает реле 7, которые управляют своими силовыми реле в указанной последовательности.

Таким образом, введение силовых реле, питание которых от источника постоянного напряжения 38 обеспечивается контактами реле управления, позволяет увеличить мощность устройства до заданной величины.

Литература

1. RU 32932 U1, кл. H02J 9/06, Н02М 5/14 от 01.07.2003.

Устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз, содержащее клеммы фаз сети, предохранители фаз, выпрямитель, контактор, снабженный первым размыкающим, вторым размыкающим, третьим размыкающим, первым замыкающим, вторым замыкающим и третьим замыкающим контактами, первое реле управления, второе реле управления, третье реле управления, каждое из которых снабжено одним размыкающим контактом, первым и вторым замыкающими контактами, первый, второй и третий компенсирующие конденсаторы, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели и клеммы фаз нагрузки, причем входы предохранителей фаз подключены к клеммам фаз сети, а выходы - к входам выпрямителя, контактор включен между минусовым и плюсовым выходами выпрямителя, каждое из реле управления включено на линейное напряжение между соответствующими фазами через последовательно соединенные размыкающий контакт контактора и размыкающий контакт реле управления отстающей фазы, каждый из указанных дросселей соединен последовательно с соответствующим предохранителем фаз между клеммами фаз сети и клеммами фаз нагрузки, отличающееся тем, что введены блок питания с плюсовым и минусовым выводами и по три силовых реле на фазу, контакты двух силовых реле каждой фазы шунтируют соответствующий фазосдвигающий дроссель, при этом все силовые реле подключены к минусовому выводу указанного блока непосредственно, а к плюсовому выводу блока питания - через замыкающие контакты соответствующего реле управления, каждый из компенсирующих конденсаторов включен на линейное напряжение между опережающей фазой через замыкающий контакт третьего силового реле соответствующей фазы.

Похожие патенты:

Статический преобразователь // 2540966

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в статических преобразователях для бесперебойного питания ответственных потребителей трехфазного переменного тока.

Система и способ контроля подачи электроэнергии // 2538904

Использование: в области электротехники. Система бесперебойной подачи электроэнергии включает в себя выпрямитель, имеющий транзистор и индуктор, контроллер, датчик тока, первый и второй транзисторы, образующие часть схемы первого и второго вольтодобавочного преобразователей соответственно.

Способ запрета автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию с определением вида короткого замыкания // 2536810

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа.

Устройство автоматического включения резерва // 2534036

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций. Технический результат - уменьшение количества аппаратов с механической коммутацией, повышение быстродействия ввода резерва, улучшение энергетических показателей оперативного постоянного тока.

Источник бесперебойного питания // 2531361

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения стабилизированного бесперебойного питания важного оборудования от двух, или более независимых источников.

Трехфазный источник бесперебойного питания большой мощности // 2529017

Изобретение относится к трехфазному источнику бесперебойного питания. Технический результат заключается в осуществлении заявленного изобретения без использования ступенчатого изменения в работе двух преобразователей электроэнергии так, чтобы на нагрузку могла подаваться стандартная трехфазная электроэнергия.

Устройство для симметрирования напряжений кабеля // 2525839

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве любой его фазы. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства.

Система бесперебойного энергоснабжения // 2524355

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение последовательного или параллельного питания нескольких потребителей постоянного и переменного тока различных напряжений без применения дополнительного трансформаторного оборудования.

Способ и устройство управления выходным сигналом, подлежащим достаке в нагрузку, и система бесперебойного питания // 2521086

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах БП и обратных преобразователях Технический результат - повышение надежности и эффективности для пользователей и поставщиков.

Блок управления и способ для приведения в действие средств безопасности для транспортного средства // 2518200

Изобретение относится к устройствам безопасности транспортных средств. Технический результат - улучшение электромагнитной совместимости и уменьшение помех радиоприему.

Устройство для измерения тока и напряжения в высоковольтной сети // 2516034

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для масштабного преобразования тока и напряжения с гальванической развязкой между высоковольтной сетью и приборами измерения на основе аналого-цифрового кодирования величин тока и напряжения с последующим излучением модулированного светового потока.

Импульсный источник питания // 2513902

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, напряжение которых может меняться в широких пределах.

Устройство бесперебойного автоматического включения резерва // 2503114

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики системы электроснабжения, и может быть использовано в схемах для питания потребителей постоянного и переменного тока группы А-1 первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания.

Устройство обеспечения безопасности резервного источника питания поста электрической централизации // 2498477

Изобретение относится к электроснабжению электропотрсбителей, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики, оснащенных системами дистанционного отключения источников электропитания, в которых используются автономные резервные источники бесперебойного электропитания на напряжение, опасное для жизни человека.

Способ резервирования преобразователей частоты в системе электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта // 2496209

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение относительной мощности резервных преобразователей, необходимой для обеспечения бесперебойной работы циркуляционных насосов энергообъекта.

Способ управления электроприводами комплекса углеподготовки доменных печей // 2446539

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированных электроприводах доменного производства в металлургии, общем машиностроении в многоприводных комплексах.

Система электроснабжения с агрегатом бесперебойного питания // 2438223

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, а конкретно к системам электроснабжения. .

Система питания энергией и связанные с ней способы // 2420824

Изобретение относится к системам электропитания, применяющимся для снабжения энергией оборудования на высоковольтной платформе. .

Система обеспечения бесперебойной работы двигателя лебедки лифта, привод лифта и способ обеспечения бесперебойной подачи питания на двигатель лебедки лифта // 2401792

Изобретение относится к области электроэнергетических систем и может быть использовано в электроэнергетических системах лифта, обеспечивающих бесперебойное движение лифта при работе в нормальных условиях и при перебоях в питании.

Устройство для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки // 2394329

Изобретение относится к устройству для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки с первым вентильным преобразователем электроэнергии, который через первый вывод является соединяемым с первой сетью переменного напряжения, вторым вентильным преобразователем электроэнергии, который через второй вывод является соединяемым со второй сетью переменного напряжения, и промежуточным звеном напряжения постоянного тока, которое соединяет первый вентильный преобразователь электроэнергии со вторым вентильным преобразователем электроэнергии на стороне постоянного напряжения.

Устройство восстановления и симметрирования напряжения кабеля при обрыве жилы // 2550091

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности задания требуемого времени восстановления напряжения. Для этого заявленное устройство содержит клеммы кабеля А, В, С, три реле постоянного тока контроля фаз, каждое из которых содержит источник питания, составленный из однофазного двухобмоточного трансформатора, однофазного мостового выпрямителя, емкостного фильтра и электромагнита постоянного тока, содержащего последовательно соединенные добавочный резистор и обмотку, размещенную на сердечнике, причем указанный резистор шунтирован конденсатором, при этом каждое реле снабжено одним размыкающим и замыкающими контактами, которые управляют тиристорными ключами с тремя фазовосстанавливающими конденсаторами и тремя фазосдвигающими дросселями, и три выходные клеммы. Первичные обмотки указанных трансформаторов включены на линейные напряжения соответствующих фаз, а вторичные обмотки включены в диагонали собственных выпрямителей. Положительные выводы выпрямителей соединены с положительными выводами емкостных фильтров, шунтирующего конденсатора и добавочного резистора, а отрицательные выводы - с отрицательными выводами емкостных фильтров и свободными выводами обмоток электромагнитов. Тиристорные ключи с фазовосстанавливающими конденсаторами включены параллельно названным трансформаторам, а тиристорные ключи с фазосдвигающими дросселями включены последовательно между клеммами кабеля и соответствующими выходными клеммами. Все тиристорные ключи идентичны и каждый из них содержит три параллельные цепи: первая и третья цепь образованы тиристорами прямого и обратного включения, а вторая цепь образована последовательно соединенными диодом прямого включения, контактной группой, резистором и диодом обратного включения, причем контактная группа тиристорных ключей содержит последовательно соединенные замыкающий контакт отстающей фазы и размыкающий контакт собственной фазы, контактная группа второй цепи шунтирующих тиристорных ключей образована замыкающим контактом отстающей фазы. 1 ил.