Устройство симметрирования напряжения сети при обрыве двух любых фаз



Устройство симметрирования напряжения сети при обрыве двух любых фаз
Устройство симметрирования напряжения сети при обрыве двух любых фаз

 


Владельцы патента RU 2633961:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение качества напряжения сети при обрыве двух любых фаз. Устройство содержит клеммы сети, три реле минимального напряжения с двумя замыкающими и одним размыкающим контактами, контролирующие напряжение в фазах сети по отдельности, фазообразующее устройство, и клеммы для подключения нагрузки, трехфазное реле контроля всех фаз одновременно, снабженное одним трехфазным замыкающим контактом и одним трехфазным размыкающим контактом. Фазообразующее устройство выполнено в виде преобразователя числа фаз по типу электрической машины с заторможенным ротором, содержащим входную часть, составленную из первой и второй обмоток, и конденсатор, причем указанные обмотки размещены в пазах внутреннего сердечника, и выходную часть, содержащую внешний, соосный внутреннему, сердечник, в пазах которого размещена выходная трехфазная обмотка, соединенная в звезду, а из размыкающих и замыкающих контактов трех реле минимального напряжения выполнена параллельная цепь, содержащая три ветви. Началом каждой ветви является фаза, середину составляет последовательное соединение размыкающих контактов реле соседних фаз и замыкающего контакта реле собственной фазы, а концом каждой ветви является общая точка соединения всех ветвей, при этом конец первой обмотки входной части преобразователя числа фаз соединен с началом второй обмотки, а их общая точка соединена с нулевым проводом, конец второй обмотки соединен с вторым выводом конденсатора, первый выход которого подключен к началу первой обмотки, а их общая точка соединена с общей точкой соединения всех ветвей. Замыкающий контакт трехфазного реле включен в рассечку всех фаз сети между клеммами сети и клеммами для подключения нагрузки, а размыкающий контакт указанного реле включен между выводами трехфазной обмотки выходной части преобразователя числа фаз и клеммами для подключения нагрузки, соответственно. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электроснабжения объектов в качестве устройства симметрирования напряжения сети при обрыве двух любых фаз.

Известно устройство симметрирования напряжения, содержащее клеммы сети, три реле минимального напряжения с размыкающими и замыкающими контактами и контролирующие напряжение в фазах А, В и С сети, компенсирующие конденсаторы, каждый из которых включен последовательно с размыкающими контактами соответствующего реле между одноименной фазой источника питания и три фазосдвигающих дросселя, каждый из которых включен между фазой источника питания и одноименной клеммой для подключения трехфазной нагрузки и зашунтирован между последовательно соединенными замыкающими контактами реле соседних фаз, три фазокомпенсационных конденсатора, включенных последовательно с фазосдвигающими дросселями между фазосдвигающими дросселями и соответствующими клеммами нагрузки, при этом каждый фазокомпенсационный конденсатор зашунтирован параллельно включенными замыкающими контактами реле минимального напряжения соседних фаз [1]. Данное устройство нашло широкое применение в системах электроснабжения различных объектов ввиду высокого быстродействия восстановления напряжения, однако схема сложна из-за большого числа элементов, обеспечивающих амплитудную и фазовую симметрию. Кроме того, элементы схемы не влияют на качество напряжения сети и гармоники на входе устройства беспрепятственно проходят на клеммы для подключения потребителей.

Техническим результатом изобретения является повышение качества напряжения сети.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройство симметрирования напряжения сети, содержащее клеммы сети, три реле минимального напряжения с замыкающими и размыкающими контактами и контролирующие напряжение в фазах А, В и С сети по отдельности, фазообразующее устройство, и клеммы для подключения нагрузки, введено трехфазное реле контроля всех фаз одновременно, снабженное одним трехфазным замыкающим контактом и одним трехфазным размыкающим контактом, фазообразующее устройство выполнено в виде преобразователя числа фаз по типу электрической машины с заторможенным ротором, содержащим входную часть, составленную из первой и второй обмоток, и конденсатор, причем указанные обмотки размещены в пазах внутреннего сердечника, и выходную часть, содержащую внешний, соосный внутреннему, сердечник, в пазах которого размещена выходная трехфазная обмотка, соединенная в звезду, а из размыкающих и замыкающих контактов трех реле минимального напряжения сформированы три ветви, началом каждой ветви является соответствующая фаза, подключенная к последовательно соединенным размыкающим контактам реле минимального напряжения соседних фаз и замыкающему контакту реле минимального напряжения этой фазы, а концом каждой ветви является общая точка соединения всех ветвей, при этом конец первой обмотки входной части преобразователя числа фаз соединен с началом второй обмотки, а их общая точка соединена с нулевым проводом 0, конец второй обмотки соединен с вторым выводом конденсатора и с общей точкой соединения всех ветвей, первый вывод конденсатора подключен к началу первой обмотки, причем каждая фаза замыкающего контакта трехфазного реле включена в рассечку фазы сети между клеммой сети и клеммой для подключения нагрузки, а каждая фаза размыкающего контакта трехфазного реле включена между соответствующими выводами трехфазной обмотки выходной части преобразователя числа фаз и клеммами для подключения нагрузки, соответственно.

Принципиальная электрическая схема устройства показана на чертеже.

Устройство содержит клеммы сети А, В, С и 0, первое 1, второе 2 и третье 3 реле минимального напряжения для контроля напряжения в каждой фазе, соответственно, причем реле 1 содержит замыкающий контакт 1-1 и размыкающие контакты 1-2 и 1-3, реле 2 содержит замыкающий контакт 2-2 и размыкающие контакты 2-1 и 2-3, реле 3 содержит замыкающий контакт 3-3 и размыкающие контакты 3-1 и 3-2; трехфазное реле 4, содержащее трехфазные замыкающие контакты 4-1 и трехфазные размыкающие контакты 4-2; преобразователь числа фаз 5, выполненный по типу электрической машины с заторможенным ротором и содержащий входную часть 5-1, содержащую первую обмотку 6 с началом 6-1 и концом 6-2, вторую обмотку 7 с началом 7-1 и концом 7-2 и конденсатор 8 с первым выводом 8-1 и вторым выводом 8-2, причем указанные обмотки размещены в пазах внутреннего сердечника (не показан), и выходную часть 5-2, содержащую внешний, соосный внутреннему, сердечник (не показан), в пазах которого размещена выходная трехфазная обмотка 9, соединенная в звезду и клеммы для подключения нагрузки 10, причем клеммы сети А, В, С и 0 подключены к внешнему источнику (не показан), реле 1 включено между фазой А и нулевым проводом 0, реле 2 включено между фазой В и нулевым проводом 0, реле 3 включено между фазой С и нулевым проводом 0, реле 4 подключено к фазам А, В и С одновременно, замыкающие контакты 4-1 реле 4 включены в рассечки фаз между клеммами сети А, В, С и 0 и клеммами для подключения нагрузки 10, начало 6-1 первой обмотки во входной части 5-1 преобразователя числа фаз 5 соединено с первым выходом 8-1 конденсатора 8 и с общей точкой 11 первой (не обозначена), второй (не обозначена) и третьей (не обозначена) ветвей, причем первая ветвь образована фазой А и последовательно соединенными: размыкающим контактом 2-1 реле 2, размыкающим контактом 3-1 реле 3 и замыкающим контактом 1-1 реле 1; вторая ветвь образована фазой В и последовательно соединенными: размыкающим контактом 3-2 реле 3, размыкающим контактом 1-2 реле 1 и замыкающим контактом 2-2 реле 2; третья ветвь образована фазой С и последовательно соединенными: размыкающим контактом 1-3 реле 1, размыкающим контактом 2-3 реле 2 и замыкающим контактом 3-3 реле 3, конец 6-2 первой обмотки в входной части 5-1 преобразователя числа фаз 5 соединен с началом 7-1 второй обмотки 7, а конец 7-2 указанной обмотки соединен с выводом 8-2 конденсатора 8, при этом общая точка соединения конца 6-2 обмотки 6 и начало 7-1 обмотки 7 соединена с нулевым проводом 0, обмотка 9 выходной части 5-2 преобразователя числа фаз 5 подключена к фазам А, В и С с помощью фаз размыкающих контактов 4-2 реле 4. Все элементы схемы устройства серийно выпускаются отечественной промышленностью. Первая 6 и вторая 7 обмотки входной части 5-1 преобразователя числа фаз 5 сдвинуты в пространстве на угол π/2, а конденсатор 8 обеспечивает сдвиг во времени между токами указанных обмоток также на угол π/2, чем и обеспечивается создание кругового вращающегося магнитного поля [2].

Устройство работает следующим образом.

При включении внешнего источника на клеммах сети А, В, С и 0 появляется напряжение, под действием которого срабатывают реле минимального напряжения 1, 2, 3 и трехфазное реле 4, в результате чего размыкающие контакты 1-2, 1-3 реле 1; размыкающие контакты 2-1, 2-3 реле 2; размыкающие контакты 3-1, 3-3 реле 3 разомкнутся, а замыкающие контакты 1-1 реле 1, 2-2 реле 2 и 3-3 реле 3 замкнутся, однако напряжение на обмотке 6 входной части 5-1 преобразователя числа фаз 5 будет отсутствовать и преобразователь числа фаз будет в обесточенном состоянии. Кроме того, срабатывание реле 4 обеспечит включение замыкающих контактов 4-1 и отключение размыкающих контактов 4-2, что отключит обмотку 9 выходной части 5-2 преобразователя числа фаз 5 от клемм для подключения нагрузки 10. При пропадании напряжения на двух любых клеммах сети А, В; В, С или С, А, например А и В, сработает только реле 3, тогда напряжение фазы С обеспечит протекание тока через размыкающие контакты 1-3 реле 1 и 2-3 реле 2 и замыкающий контакт 3-3 реле 3 и общую точку 11 параллельной цепи и обмотки 6 и 7 входной части 5-1 преобразователя числа фаз 5, что создаст в входной части 5-1 указанного преобразователя фаз 5 круговое вращающееся магнитное поле (КВМП), магнитные силовые линии пересекают витки фаз обмотки 9 в выходной части 5-2 преобразователя числа фаз 5 и наводят в них ЭДС, которые и используются для питания потребителей. Поскольку конструкция выходной части 5-2 преобразователя числа фаз подобна статору синхронного генератора, то ЭДС фазы обмотки 9 можно определить по формуле

где ƒ - частота сети; w - число витков фазы; ф - магнитный поток; к0 - обмоточный коэффициент.

По определению обмоточный коэффициент зависит от коэффициента распределения кр и коэффициента укорочения ку, т.е.

где кск - коэффициент скоса пазов, применяемый в случаях когда, внутренний и внешний сердечники снабжены пазами.

Введение указанных коэффициентов и их выбор подробно описаны в [3], а от величины обмоточного коэффициента зависит качество выходного напряжения независимо от числа гармоник в напряжении сети.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при обрыве двух фаз работоспособность сети восстанавливается при меньшем числе элементов, а качество выходного напряжения значительно превышает качество напряжения сети, чем и достигается поставленный результат.

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ Н02М 5/14, H02J 9/06 №2122273. Устройство для симметрирования неполнофазных режимов. / Н.П. Кириллов, В.В. Гудков, А.В. Катаржин, А.И. Комаров. Опубл. 20.11.1998.

2. Юферев Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. М.: ВШ., 1988, стр. 74…77, рис. 3.11.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.: Энергия, 1990, стр. 228…237.

Устройство симметрирования напряжения сети, содержащее клеммы сети, три реле минимального напряжения с размыкающими и замыкающими контактами и контролирующее напряжение в фазах А, В и С сети по отдельности, фазообразующее устройство и клеммы для подключения нагрузки, отличающееся тем, что введено трехфазное реле контроля всех фаз одновременно, снабженное одним трехфазным замыкающим контактом и одним трехфазным размыкающим контактом, фазообразующее устройство выполнено в виде преобразователя числа фаз по типу электрической машины с заторможенным ротором, содержащее входную часть, составленную из первой и второй обмоток, и конденсатора, причем указанные обмотки размещены в пазах внутреннего сердечника, и выходную часть, содержащую внешний, соосный внутреннему, сердечник, в пазах которого размещена выходная трехфазная обмотка, соединенная в звезду, а из замыкающих и размыкающих контактов трех реле минимального напряжения сформированы три ветви, началом каждой ветви является соответствующая фаза, подключенная к последовательно соединенным размыкающим контактам реле минимального напряжения соседних фаз и замыкающему контакту реле минимального напряжения этой фазы, а концом каждой ветви является общая точка соединения всех ветвей, при этом конец первой обмотки входной части преобразователя числа фаз соединен с началом второй обмотки, а их общая точка соединена с нулевым проводом 0, конец второй обмотки соединен с вторым выводом конденсатора и с общей точкой соединения всех ветвей, первый вывод конденсатора подключен к началу первой обмотки, причем каждая фаза замыкающего контакта трехфазного реле включена в рассечку фазы сети между клеммой сети и клеммой для подключения нагрузки, а каждая фаза размыкающего контакта трехфазного реле включена между соответствующими выводами трехфазной обмотки выходной части преобразователя числа фаз и клеммами для подключения нагрузки, соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к преобразователям однофазного сигнала в многофазный. .

Изобретение относится к электрорадиотехнике . .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике,и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления и защиты стабилизирующего преобразователя. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению непосредственными преобразователями частоты, питающими асинхронные электроприводы. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных потребителей, путем рекуперации большей части потребляемой энергии в сеть за счет межфазного распределения тока (МРТ).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных линиях электропередачи при различных пофазных нагрузках с целью энергосбережения. Заявлено устройство нейтрализации уравнительного тока в нулевой шине трехфазной линии электропередачи, связанной с трансформаторной подстанцией с одной стороны и потребителем с варьируемыми пофазными нагрузками, включаемыми по схеме звезды, с другой стороны, отличающееся тем, что в нем использован однофазный трансформатор с тремя одинаковыми первичными обмотками, начала которых подключены к нулевым выводам вторичных обмоток фазных напряжений силового трехфазного трансформатора подстанции, а их концы соединены между собой в узел, а вторичная обмотка этого трансформатора подключена встречно-последовательно между указанным узлом и нулевой шиной линии, при этом число витков этой обмотки выбрано так, что индуцируемое в ней напряжение, пропорциональное уравнительному току как геометрической сумме фазных токов, равно и направлено встречно напряжению, которое падало бы в сопротивлении нулевой шины от протекания уравнительного тока в ней в отсутствие данного устройства.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении электросетей с автоматическим перераспределением потоков электроэнергии по разным линиям электропередачи к потребителям с варьируемой нагрузкой по фазам трехфазной сети и варьируемой мощностью потребления в широких пределах.

Изобретение относится к электроэнергетике. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Устройство регулирования напряжения содержит трехфазный трансформатор, в первичные обмотки каждой фазы которого включены соединенные последовательно сетевая и регулировочная части, при этом в каждой из трех фаз первые выводы регулировочной части соединены с выводом сетевой части, образуя общую точку, а вторые выводы регулировочной части соединены с первыми выводами неуправляемого реактора каждой из фаз, вторые выводы неуправляемых реакторов всех трех фаз соединены между собой, образуя первую нейтраль, к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первой и второй фаз подключены первые выводы тиристорных ключей, вторые выводы тиристорных ключей первой и второй фаз объединены между собой, образуя вторую нейтраль, к которой подключена общая точка соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки третьей фазы.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – обеспечение несимметричного ввода энергии в сеть для компенсации имеющейся в сети несимметричности.

Изобретение относится к электротехнике. Предлагается трехфазное симметрирующее устройство, в котором трехфазный трехстержневой трансформатор содержит две или три первичные обмотки, включенные встречно в зигзаг.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для ввода электрической энергии в электрическую, трехфазную сеть. Техническим результатом является повышение качества электроэнергии сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение уровня несимметрии фазных токов линии.

Способ относится к системе электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к регулированию напряжения с помощью трансформатора с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (УРПН) и с установкой продольной емкостной компенсации (УПК) с нерегулируемой и регулируемой секциями, включенной в отсасывающую линию.
Наверх