Способ включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок гибридным пускателем

Авторы патента:

H02M5/257 - с использованием только полупроводниковых приборов

Владельцы патента RU 2557810:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") (RU)

Изобретение относится к энергетике и энергетическому машиностроению, в частности к электрическим и электронным аппаратам, и может быть использовано при включении и выключении трехфазного промышленного электрооборудования. Предложен способ включения и выключения трехфазных активно-индуктивных промышленных нагрузок при помощи гибридных пускателей. После включения трехфазной активно-индуктивной нагрузки тиристорные ключи шунтируют контактами пускателя или контактора с последующим снятием с тиристорных ключей сигналов управления, а перед выключением трехфазной активно-индуктивной нагрузки последовательно в цепь каждого контакта пускателя или контактора вводят резистор и одновременно с этим включают все тиристорные ключи, шунтируя контакты вместе с резисторами, а затем размыкают контакты пускателя или контактора с последующим снятием сигналов управления с тиристорных ключей с естественной коммутацией. При этом способе переходные процессы в гибридном пускателе не влияют на токи сети и токи нагрузки (потребителей), а завершение процесса выключения происходит без потерь за счет естественных свойств тиристоров в цепи RL-нагрузки. Техническим результатом является устранение дополнительных потерь в тиристорных ключах, увеличение срока службы как тиристорных, так и механических ключей, возможность использования более простых механических ключей. 1 ил.

Известен способ включения трехфазных активно-индуктивных нагрузок при одновременном включении всех трех фаз контактами пускателя или контактора (см. И.С. Таев. Электричесие аппараты автоматики и управления. М.: Высшая школа, 1975, с.122-128). Достоинством этого способа является отсутствие потерь в контактах во время продолжительной работы. Вместе с тем, включение производится с ударным током, а выключение происходит с возникновением дуги. Это требует усложнения и удорожания электрических аппаратов и включаемого электрооборудования.

Известен также способ включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок (заявка на изобретение №2012133035, МПК: G05F 1/00, опубл. бюл. №4, 10.02.2014 г. Способ включения и выключения трехфазных нагрузок), который взят за прототип.

Суть способа-прототипа в том, что сначала включают две фазы в момент перехода фазного напряжения третьей фазы через ноль, а затем включают третью фазу в момент перехода линейного напряжения двух других фаз через ноль, а выключение происходит естественным путем при переходе тока через ноль. Результатом этого способа является включение трехфазной нагрузки без всплесков тока и просадки напряжения сети, а выключение нагрузки без дугового сопровождения и коммутационных потерь благодаря использованию тиристорных ключей с естественной коммутацией.

Недостатком способа-прототипа являются сравнительно большие потери на нагрев тиристорных ключей во время их работы.

Задачей предлагаемого способа является экономичное включение и выключение трехфазных активно-индуктивных нагрузок, соединенных в треугольник или в звезду, без превышения пускового тока во всех трех фазах установившегося значения и выключение без коммутационных потерь, а также устранение потерь на нагрев тиристорых ключей.

Техническим результатом является устранение дополнительных потерь в тиристорных ключах, увеличение срока службы как тиристорных, так и механических ключей, возможность использования более простых механических ключей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что после включения трехфазной активно-индуктивной нагрузки тиристорные ключи шунтируют контактами пускателя или контактора с последующим снятием с тиристорных ключей сигналов управления, а перед выключением трехфазной активно-индуктивной нагрузки последовательно в цепь каждого контакта пускателя или контактора вводят резистор и одновременно с этим включают все тиристорные ключи, шунтируя контакты вместе с резисторами, а затем размыкают контакты пускателя или контактора с последующим снятием сигналов управления с тиристорных ключей с естественной коммутацией.

Сущность предлагаемого способа включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему изображением Фиг.1, где приведены известные и вновь введенные операции и их последовательность.

На Фиг.1 приведены три осциллограммы токов, полученных имитационным моделированием в среде MatLab. На первой осциллограмме приведены токи через тиристорные ключи (см. Фиг.1, а), на втором (Фиг.1, б) токи через контакты пускателя без резисторов (интервал t₂-t₃) и с резисторами (интервал t₃-t₄), а на третьей (Фиг.1, в) токи, потребляемые нагрузкой из сети.

Включение трехфазной активно-индуктивной нагрузки производят электронной частью гибридного пускателя, причем сначала двумя электронными ключами соответствующих двух фаз в момент перехода фазного напряжения электронного ключа третьей фазы через ноль (на Фиг.1 обозначен t₀), с последующим включением электронного ключа третьей фазы в момент перехода через ноль линейного напряжения двух других фаз (на Фиг.1 обозначен t₁), а затем параллельно каждому тиристорному ключу в момент времени t₂ подключают контакты пускателя или контактора.

Перед выключением трехфазной нагрузки производят подготовку гибридного пускателя, которая заключается во включении тиристорных ключей при замкнутых контактах контактора. Эта подготовка производится в момент t₃ введением последовательно в каждую цепь контактов пускателя или контактора дополнительных резисторов с таким сопротивлением, чтобы падение напряжения на них было не меньше напряжения переключения тиристоров при номинальном токе управления. Одновременно с введением резисторов в момент t₃ производят включение во всех фазах тиристорных ключей. Далее, в момент t₄ шунтированные тиристорными ключами резисторы и контакты пускателя или контактора размыкают без возникновения дуги, после чего снимают сигналы управления со всех тиристорных ключей. И завершается процесс выключения тем, что из трех тиристорных ключей первым выключится тот, фазный ток через который раньше остальных перейдет через ноль (Фиг.1, время t₅). При переходе через ноль общего тока в оставшихся двух фазах (см. Фиг.1, t₆) произойдет естественное выключение двух других тиристорных ключей.

Численными экспериментами в среде MatLab показано, что производится безударное включение с завершением процесса нарастания тока до номинального значения за полтора полупериода сетевого напряжения. При этом способе переходные процессы в гибридном пускателе не влияют на токи сети и токи нагрузки (потребителей), а завершение процесса выключения происходит без потерь за счет естественных свойств тиристоров в цепи RL-нагрузки.

Способ включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок гибридным пускателем, в состав которого входят три однофазных тиристорных ключа с естественной коммутацией, соединенные пофазно параллельно с контактами пускателя или контактора, заключающийся в том, что сначала при помощи тиристорных ключей включают две фазы в момент перехода фазного напряжения третьей фазы через ноль, а затем включают третью фазу в момент перехода линейного напряжения двух других фаз через ноль, отличающийся тем, что после включения трехфазной активно-индуктивной нагрузки тиристорные ключи шунтируют контактами пускателя или контактора с последующим снятием с тиристорных ключей сигналов управления, а перед выключением трехфазной активно-индуктивной нагрузки последовательно в цепь каждого контакта пускателя или контактора вводят резистор и одновременно с этим включают все тиристорные ключи, шунтируя контакты вместе с резисторами, а затем размыкают контакты пускателя или контактора с последующим снятием сигналов управления с тиристорных ключей с естественной коммутацией.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования переменного напряжения или тока в переменное напряжение или ток без промежуточного пеобразования в постоянное напряжение или ток.

М-фазный регулятор переменного напряжения // 2529887

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного напряжения в регулируемое по величине переменное напряжение, и может быть использовано для регулирования и стабилизации переменного напряжения на нагрузке в бортовых системах электроснабжения автономных объектов, а также в устройствах плавного пуска двигателей переменного напряжения.

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.

Тиристорный регулятор переменного напряжения // 2510776

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве регулирующего органа стабилизаторов напряжения, к форме выходного напряжения которых предъявляются повышенные требования.

Регулятор переменного напряжения // 2507669

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким.

Регулятор переменного напряжения // 2501153

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество выходного тока остается высоким.

Трехфазный регулятор переменного напряжения с защитой // 2499347

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. Технический результат заключается в повышении надежности регулятора переменного напряжения путем диагностирования отказов в силовых ключах.

Частотно-широтно-импульсный регулятор переменного напряжения // 2462804

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может использоваться, например, в регуляторах температуры. .

Устройство для автоматического регулирования напряжения на тяговой подстанции и в контактной сети // 2415033

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования напряжения в контактной сети на электрифицированном железнодорожном транспорте. .

Способ скалярного управления матричным преобразователем частоты // 2395891

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе для регулирования трехфазного напряжения и частоты на выходе матричного преобразователя, который выполнен на 9 транзисторах в узлах решетки, образованной пересечениями i=1, 2 трехфазных горизонтальных шин питания и j=1, 2 трехфазных вертикальных шин нагрузки.

Устройство комплексного управления перетоками активной, реактивной мощности и ограничения токов короткого замыкания // 2578681

Изобретение относится к области электротехники. Устройство комплексного управления перетоками мощности и ограничения токов короткого замыкания, содержащее три управляемых трансформатора, состоящих из трех обмоток, связанных магнитной связью. Одни из обмоток подключены в рассечку контролируемых фаз линии электропередач. Вторые обмотки подключены на линейные напряжения фаз, отличных от контролируемых. Данные обмотки осуществляют инжектирование добавочного вектора напряжения, изменяя активную составляющую мощности в контролируемой фазе. Третьи обмотки подключены на фазные напряжения контролируемых фаз. Данные обмотки осуществляют инжектирование добавочного вектора напряжения, изменяя реактивную составляющую мощности в контролируемой фазе. Устройство осуществляет уменьшение токов короткого замыкания, увеличивая реактивное сопротивление обмоток, включенных в рассечку линии электропередач. Технический результат работы устройства состоит в управлении потоком мощности, а также ограничении тока короткого замыкания в транзитных сетях 35-220 кВ. 3 ил.

Устройство для регулирования напряжения и способ его регулирования // 2613340

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Техническим результатом является расширение диапазона регулирования напряжения. Устройство для регулирования напряжения содержит трансформатор, при этом в каждой фазе к промежуточному выводу первичной обмотки подключено начало тиристорного ключа, выполненного из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, а к концу первичной обмотки подключен реактор, конец которого соединен с концом тиристорного ключа, образуя общую точку, соединенную с аналогичными общими точками других фаз. В устройство введен блок управления тиристорными ключами обмоток трансформатора каждой из фаз. В способе регулирования напряжения при переключении тиристорных ключей для повышения напряжения сначала открывают тиристорный ключ одной фазы с последующим поочередным подключением другой и последующих фаз, а переключение тиристорных ключей для понижения напряжения осуществляют в обратном порядке. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ включения, выключения и регулирования напряжения трансформаторной подстанции // 2622890

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для включения, отключения и регулирования или поддержания на заданном уровне напряжения трансформаторной подстанции. Предложен способ включения, выключения и регулирования напряжения силовых трансформаторных подстанций под нагрузкой, при котором повышаются коэффициенты мощности и полезного действия у силового трансформатора подстанции и у потребителей электроэнергии, снижается ток потребления, уменьшаются просадки напряжения и потери в сети в пусковых и стационарных режимах работы. Обеспечивается отсутствие электрической дуги, коммутационных потерь и перенапряжений на обмотках силового трансформатора при управляемом отключении подстанции. Кроме этого, как и в прототипе сохраняются преимущества управляемого включения подстанции. Не нарушается симметрия токов намагничивания и магнитных потоков силового трансформатора, что обуславливает снижение потерь в магнитопроводе и предопределяет улучшение массогабаритных показателей. Достигается снижение в два раза пусковых токов в обмотках и в четыре раза электродинамических усилий на обмотки силового трансформатора подстанции. Техническим результатом является улучшение энергетических показателей и динамических свойств трансформаторной подстанции. Целесообразной областью применения являются трансформаторные подстанции промышленных предприятий с напряжениями 35/(10-6) кВ и (10-6)/0,4 кВ, требующие компенсацию отклонений напряжения ΔU в узком диапазоне ± 10%. Наиболее целесообразной областью применения являются печные трансформаторы электросталеплавильных цехов металлургических предприятий, в электродуговой технологии которых требуется расширенный диапазон регулирования напряжения. 1 ил.

Пропорциональное перераспределение действующего электрического напряжения для конечных потребителей // 2642433

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности использования электрической энергии. Способ пропорционального перераспределения действующего электрического напряжения для группы потребителей заключается в перераспределении включения и выключения каждого потребителя к рабочему напряжению последовательно друг за другом с помощью индивидуальных или групповых силовых ключей пропорционально задаваемой мощности и выбранному временному диапазону, для того чтобы равномерно задействовать весь временной диапазон периода действующего электрического напряжения. 16 ил.

Устройство для регулирования напряжения // 2648280

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Изобретением решается задача создания устройства для регулирования напряжения, характеризующегося высокой надежностью благодаря введению дополнительных тиристорных ключей с электромагнитным элементом, обеспечивающих плавное регулирование или возможность многоступенчатого глубокого регулирования напряжения. Для решения поставленной задачи в устройстве для регулирования напряжения, содержащем трансформатор, одна из обмоток которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно основную и регулировочную части, коммутирующие узлы, каждый из которых содержит тиристорный ключ и подключен к соответствующему отводу регулировочной части, имеющему витки, предложено, согласно настоящему изобретению, коммутирующие узлы объединить в две группы таким образом, что первая группа образована из коммутирующих узлов четных отводов, а вторая группа - из коммутирующих узлов нечетных отводов, при этом каждую из двух групп соединить с началом одного из двух дополнительных тиристорных ключей, концы дополнительных тиристорных ключей соединить между собой, образуя общую точку, которую соединить с общими точками дополнительных тиристорных ключей других фаз, а к дополнительному тиристорному ключу четной группы каждой фазы подключить неуправляемый реактор. 2 ил.