Устройство для регулирования напряжения на зажимах однофазной нагрузки, например, электрической печи, включенной в трехфазную сеть

 

Класс 21d, 42 "5

М 41075

1 г а

ОПИСЯНИЕ устройства для регулирования напряжения на зажимах однофазной нагрузки, например, электрической печи, включенной в трехфазную сеть.

К авторскому свидетельству У. Г. Шведлера, заявленному 14 ноября

1932 года (спр. о перв. № 1185б2).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 января 1935 года.

Настоящее изобретение относится к устройствам для регулирования напряжения на зажимах однофазной нагрузки, например, электрической печи, включенной, в трехфазную сеть.

Уже предлагалось, с целью выравнивания несимметричности в трехфазной сети от однофазной нагрузки, применять уравнивающие реактивные сопротивления, включаемые в звезду совместно с однофазной нагрузкой. Подобное включение одновременно позволяет, при изменении величины одного из указанных уравнивающих сопротивлений или также и обоих, регулировать напряжение на зажимах однофазной нагрузки.

Согласно изобретению предлагается, с целью подобного регулирования напряжения, величины уравнивающих сопротивлений поставить в зависимость, при помощи соответствующих реле, от режима работы (напр. теплового состояния печи) однофазного приемника, осуществив тем самым автоматическое поддержание требуемого рабочего состояния.

На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему предлагаемого устройства; фиг. 2 — 5 и 9 — векторные диаграммы последнего при различных его режимах; фиг. б — 8 — различные варианты схемы предлагаемого устройства.

Пусть однофазиый приемник имеет чистое активное сопротивление (фиг. 1), и желательно, чтобы все три фазных тока были приблизительно равны и имели одинаковые сдвиги относительно своего напряжения в сети.

Если потребитель, сопротивление которого равно R, будет в трехфазной сети сопряжен звездой с индуктивным сопротивлением К, и с емкостью К,, то при определенных величинах К1 и К, получится векторная диаграмма, представленная на фиг. 2. Нулевая точка S звезды вынесена из треугольника напряжения в сети в точку d. Напряжение ветви R равно а — d; фазный ток в фазе а имеет то же направление.

Напряжение в ответвлении К> звезды равно b — d; ток отстает от него в фазе b на 90, следовательно имеет направление b — S. Напряжение в ответвлении К, равно с — d; ток в фазе с опережает его на 90, т. е. имеет направление — S.

Следовательно все три тока имеют симметричное направление и сдвинуты под углами в 120 .

Для равенства токов необходимо, чтобы сопротивления были подобраны в соответствии с напряжениями. Напряжение а — d в y g б о л ь ш е, чем напряжение b — d и с — d. Сопротивления К, и К, должны быть, следовательно. в / меньше, чем данное сопротивление.

Таким образом можно получить симметричную нагрузку сети;

При изменении одного из сопротивлений К или К, или обоих пункт d звезды перемещается и, следовательно, изменяется напряжение у потребителя.

Таким образом можно, изменяя К, или

К. или оба, регулировать мощность у потребителя. При этом происходит, однако, соответствующий сдвиг всей векторной диаграммы из чисто симметричного положения. Но практически некоторое отклонение от точной симметрии не имеет значения.

Если, например, изменить только сопротивление К., то пункт d звезды передвинется по дуге круга через точки d и с. Круговая диаграмма изображена на фиг. 3, причем a — b — c опять представляет собою треугольник напряжения в сети. Тонкие линии — векторы напряжений, а толстые — векторы токов. При этом точки приложения векторов тока сдвинуты в пункт а диаграммы, чтобы сделать ясными относительные положения векторов. Следовательно, вектор а — d постоянно представляет собою ток в фазе а, вектор lb — ток в фазе b и вектор I, — ток в фазе с. При увеличении емкости К. пункт d, перемещается в d, вектор 1д, — в Ib „ lgq — в I.-, Если, наоборот, уменьшается емкость К„то пункт d, перемещается в d„a| Toð 1д" в 1, и вектор l„в 1,, Длина вектора а — d представляет собою одновременно меру для напряжения у потребителя.

Мощность, которую расходует потребитель, пропорциональна, следовательно, квадрату этой длины.

Из диаграммы по фиг. "видно,,что уже изменение только одной величины К, дает возможность регулировать потребляемую потребителем энегрию, без того чтобы практически получилось недопустимое большое нарушение симметрии распределения тока в трех фазах.

Яналогичную диаграмму получают, когда изменяется величина К„а не емкость К,.

Другой вариант получается при одновременном изменении К, и К,. Для увеличения самоиндукции К>, соответственно переходу от d> в d, согласно фиг. 4, может понадобиться увеличение емкости К,.

Диаграмму по фиг. 4 нужно было бы тогда развить из положения 4. Это и сделано в диаграмме фиг. 5. Соответствующие векторы токов переместились, вследствие увеличения емкости К, из положения 4 в положение 5. Вэтом случае получилось лучшее выравнивание величины и фазы обоих токов Ib и l, при приблизительном сохранении величины тока и мощности у потребителя

R (а — d4 а — d,).

Если потребитель не имеет чисто активного сопротивления, а представляет собою смешанное сопротивление с активной и индуктивной или емкостной нагрузками, то необходимо, как уже было упомянуто, cos $ ветви а — d, содержащей потребителя, довести до определенной величины прибавлением соответствующих емкостных или индуктивных сопротивлений. Возможные схемы изображены на фиг. б — 8. Согласно фиг. б к потребителю Z, который в данном случае имеет индуктивное сопротивление, параллельно включена емкость С„так что сильно отстающий @os в ветви а — d таким образом улучшается или совсем приводится к 1.

Согласно схеме по фиг. 7 емкость С включена не параллельно, а последовательно с потребителем Z, a на фиг. 8 дана комбинация фиг. б — 7, т. е. соответствующая емкость расположена как параллельно, так и последовательно относительно потребителя. Если у потребителя имеется емкость, то, конечно, нужно заменить указанные на фиг. б — 8 емкости C и С, соответствующими индуктивными сопротивлениями для того, чтобы получить желательное улучшение cos ©. Ha фиг. 9 изображена диаграмма к фиг. 7. При этом предположено, что допускается определенный, приблизительно симметричный сдвиг по фазе во всех фазах сети, Сопротивление потребителя Z может поэтому и не вполне компенсироваться емкостью C. Напряжение а — d, получается, в этом случае, из действующего напряжения а — е„напряжения е, —, (а, представляет собою, следовательно, общее напряжение в Z) и емкостного напряжения f> — d>.

Ток в этой ветви, т, е. в фазе а, идет по направлению действующего напряжения а — е, и изображен длино" а — еь

Перпендикулярно к напряжениям b—

Г Ц) тс> и с — Ы1 звезды идут токи 1ь или 1С,, Все три тока одинаковые по величине и имеют одинаковый фазный сдвиг. Если теперь при регулировании изменяется одна из величин К„К, или С,, то изменяется, таким образом, напряжение а—

d, или а —, и, следовательно, потребляемая мощность у потребителя. При этом, конечно, изменяются также немного токи Iz„и 1„по величине и фазе. Но несимметричность может, однако, опятьтаки сохраняться в допустимых пределах.

Если в диаграмме по фиг. 9 увеличить емкость К., то в результате векторы переместятся в положения, обозначенные цифрой 2.

Преимущественной областью применения предлагаемого устройства являются однофазные индукционные тигельные печи.

Предмет изобретения.

1. Устройство для регулирования напряжения на зажимах однофазной на:ксперт и редактор Я. В. Васильеа грузки, например, электрической печи, включенной в трехфазную сеть с одновременным выравниванием несимметричности от этой нагрузки путем применения уравнивающих реактивных сопротивлений, включенных в звезду совместно с однофазной нагрузкой, отличающееся тем, что включенные в отдельные фазы звезды, уравнивающие индуктивное и емкостное сопротивления, поставлены в отношении своей величины в зависимость при помощи соответствующих реле, от режима работы (например, теплового состояния), включенного в третью фазу звезды приемника с тем, чтобы изменение указанных сопротивлений вызывало требуемое изменение напряжения на зажимах приемника.

2. Применение в устройстве по и. 1, в случае наличия в приемнике индуктивного сопротивления, емкостных сопротивлений, включаемых параллельно приемнику или последовательно с ним в одну фазу указанной звезды.

Тнп. „Печатный Труд . Зак. 3931 — 509