Устройство для питания электрических установок

 

.") ф / Я, 5, }

Союз Советских

Социалистическими

Респ Олин (}1) 520578

К АВТС аСИОИУ C":!МДЕТЙЙ=СТОУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено04,01.73 (21) 1868074/24-7 (5}) М. Кл.о

G 05 Р 3/06 с присоединением заявки № (23) Г}риоритет

Государственный комитат

Саввта Министров СССР па делам ивобрвтений и открытий (53) УДК 621,316 721 (088,8) (43) Опубликовано05.07.76.Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 30.08.76

K. Д. Гуттерман, H. Ф. Ильинский, В. В. Михайлов, Л. Е. Манюрин, В. А, Филатов, В. А. Апександров, Э. О. Пульнер, Б, А. Сахаров, Б. И. Головин, В. И. Баташев и С. И. Гашенко (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина энергетический институт (7}) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Изобретение относится к устройствам для питания электрических установок, например электротермических, электротехнологических, электропрпводных, требуюших независимости величины рабочего тока отзначечия сопротивления этих установок с возможностью плавного регулирования уровня стабилизируемого тока в заданном диапазоне.

Известно устройство для питания электрических установок переменным током, величи- т на которого не зависит от значения сопротивления нагрузки, содержашее для каждой фазы нагрузки индуктивный и емкостной элементы, соединенные с сопротивлением нагрузки в трехлучеву ю звезду, в цепи с реактивными 15 элементами которой включены нерегулируемый и регулируемый источник,1 напряжения, причем индуктивный и емкостной элементы имеют одинаковую величину реактивного со-противления. Значение тока нагрузки указан- Î ного известного устройства практически не зависит от величины сопротивления потребителя и определяется величиной реактивного сопротивления 1шдуктивного и емкостного элементов, величпна. ш и относительным (fr=" Я зовым углом сдвига напряжений двух источников питания. Для достижения плавного регулирования уровня стабилизируемого тока нагрузки достаточно изменить амплитуду, либо фазовый угол напряжения регулируемого источника питания, например, с помошью потенциалрегулятора или фазорегулятора.

Электротермические, электрогехнологичес-кие установки и силовые цепи электроприводов постоянного тока в качестве потребителей электроэнергии в подавляюшем большинстве случаев могут рассматриваться для питаюших их устройств как активная нагрузка, величина сопротивления которой изменяется в пределах ol некоторого наиоольшего до нулевого значения. При этом установленная мошность регулируемого исто шика напряжения, например фазорегулятора, для известного устройства, обеспечиваюшего близкий к единице коэффициент мошности установки, не может быть выбрана меньше 50% максимальной мо5цности, потребл емой нагрузкой.

Цель изобретения — уменьшить установ— ленную моцшость регулируемого исто шика наприюнп5., например фазорег":I51 5 ора.

Ъ Каэ

5 источи!!ка напряжен!!я, причем Вее г!!чина cvM марной проводимости емкостных элементов устройства равна величине суммарной IipoBoдимости его индуктивных элементов.

На фиг. 1 изображена обобщающая схема устройства для питания однофазной на- ® грузки; на фиг. 2 — график зависимости и величины установленной мошност!! регулируемого источника напряжения устройства с оптимальными параметрами в процентах по отчошению к максимальной мощности, потI5 р ебл яе мой нагрузкой, от диапа зона р егулирования тока в потребителе, являющемся для устройства активной нагрузкой;на фиг. 3-5-. конкретные схемы устройства дл я питания однофазной нагрузки; на фиг. 6 — трехфазная схема устройства; на фиг.7 — вари,ант трехфазной схемы устройства; на фиг.8— схема устройства с преобразователем напряжения и фазорегулятором в качестве регулируемого источника напряжения для питания И однофазной нагрузки; на фиг. 9 — возможная схема устройства с фазорегулятором в качестве регулируемого источника напряжения для питания однофазной нагрузки;па фиг, 10 трехфазная схема устройства с преобразо- ф) вателем нагряжения и фазорегулятором в качестве регулируемого источника напряжения; на фиг. 11 — возможный вариант трехфазной схемы устройства с трансформатором напряжения и фазорегулятором; на фиг. 12 и 13 Щ возможные варианты трехфазных схем ус- . тройства с фазорегулятором.

Устройство для питания однофазной нагрузки содержит батарею конденсаторов 1 с емкостным сопротивлением ХС, катушку индуктивности 2 с индуктивным сопротивлением Х, реактивный элемент 3 с сопроL л тивле.гйем Х, соединенные с нагрузкои 4 в четырехлучевую звезду. В цепи элементов 1, 2 и 3 последовательно включены источники напряжения 5, 6 и 7 соответствен. о, из которых источник 7 — ре-.улируемый по величине и (либо) по фазовому углу напряжения для достижения плавного регулирования тока нагрузки. Реактивный д элемент 3 в конкретной схеме устройства может представлять собой батарею конденсаторов либо катушку индуктпвности.

Принцип действия предложенного устройства основан на использовании явления ре- у зонанса в последовательных цепях переменного тока с индуктивными и емкостными элементами. Если суммарная проводимость емкостных элементов устройства равна суммарной проводимости его индуктивных эле- р чтов то в л! г! !! !.о г, О <аго щего в цепи нагруз!Ои 4-, практически не зависит От значения Ое сопротивления и определяется л!!Н ь вели гп!!а.. !!! реактивных сопротивлений 7<, Z», 7 элементов 1, 2, 3, величинами и относительными фазовыми сдвигам!! па!!ряжени!! U r г-! ., 13. источников питаю!я 5, 6, 7 соответственно согласпо соотношению: и5 иб

5 „б „ 7

2к г Ь

Отсюда видно, что для достижения плавного регулирования величины тока нагрузки I+ достаточно изменить амплитуду либо фазовый угол напряжения регулируемого источника питания 7.

На фиг. 2 приведена зависимость уста-новленной мощности Я „, регулируемого источника напряжения 7 предложенного устройства с оптимальными параметрами в процентах по отношению к максимальной мощности потребляемой нагрузкой, от диапазона импекс регулирования тока в потребителе 4, являющемся для устройства активной нагрузкой. Если учесть, что при аналогичных усло.— виях установленная мощность регулируемого источника напряжения для указанного выше известного устройства с оптимачьными параметрами составляет не менее 50% от максимальной мощности, потребляемой нагрузкой, при любом диапазоне регулирования, то преи.— мушество предложенного устройства становится очевидным, В схеме на фиг. 3 реактивный элемент 3 является батареей конденсаторов, величина емкостного сопротивления которой должна удовлетворять следующему соотношению:

X Х.

X -Х чтобы величина тока нагрузкиустройства не зависела or значения сопротивления последней. B схеме на фиг. 4 реактивным элементом 3 служит катушка индуктивности, величина индуктивного сопротивления которой должна удовлетворять условию, при котором обеспечивалась бы независимость величины тока нагрузки устройства от значения ее сопротивления

Х хр- х х

В схеме на фиг. 5 роль реактивного элемента 3 выполняет катушка и цуктивности, магнитно связанная с катушкой индукт!гвпости 2.

Если взаимной индуктцвности К катушек 2 и 3 соответствует индуктивное сопротивление Х „ то независимость величины тока

М"

;. нагрузки от значения ее сопротивления обес.— печивается прп

-(х 2.х 1х

3 X — X

1, С где в случае сдвоенного знака верхний имеет место при согласном включении катушек 2 и 3, а нижний при встречном.

Для сокращения количества чертежей

;обозначение реактивного элемента 3 принято таким, как в обобщающей схеме на фиг.1, 10

Таким образом, каждая из схем на фиг.6-13 может быть выполнена, по крайней мере, в трех конкретных вариантах подобно тому, как схеме на фиг. 1 соответствуют три схемы устройства на фиг. 3-5.

l5

Трехфазная схема устройства на фиг.6 содержит три батареи конденсаторов 1а, 1в, 1с с одинаковыми емкостными сопротивлениями Х, три катушки индуктивносс ти 2а, 2в, 2с с одинаковыми индуктивными сопротивлениями Х и три реактивных елемента За, Зв, 3с с одинаковыми сопротив.— .. лениями Xp . Для каждой из фаз ус тройствауказанные элементы соединены с сопротивлениями нагрузки 4а, 4в, 4с в четырехлучевые звезды, центрами которых являются гочки а, в, с. Схема питается от трех трехфазных источников напряжения 5, 6, 7, на которых последний — регулируемый.

При определенных условиях возможно применение трехфазной схемы устройства на фиг. 7, где пэ сравнению сэ схемой на фиг. 6, роль двух трехфазных источников напряжения со стэрэны батарей кэнденсатэров 1а, 1в, 1с и сэ стороны катушек индуктивностей 2а, 2в, 2с выполняет один источник напря>кения, нэ с различным подсоединением к его фазам.

На фиг. 7 приведена схема устройства с преобразователем напряжения 8 и фазэрегулятэром 7 в качестве регулируемого источника напряжения для питания однэфазной нагрузки. Устройство получает пита.ние от одной трехфазнэй сети переменного тока А, В, С. Роль преобразователя . напряжения 8 мэжет выполнять, например, трансформатор напряжения.

Схема на фиг. 9 отличается эт схемы на фиг. 8 этсутствием преобразователя напряжения.

На фиг. 10 представлена трехфазная схема устройства, являющаяся вэзмо>кпым вариантом выполнения схемы на фиг. 6, в которой роль трехфазных источников нап- ) ряжения 5 и 6 выполняет преобразователь напряжения 8, а в качестве регулируемого источника напряжения 7 используется фазорегулятор. Схема питается от одной сети трехфазного тока А, В, С.

Если преобразователем напряжения 8 ча фиг. 10 является трансформатор напряжения, схема устройства может быть представлена так, как изображено на фиг. 11.

Здесь показан один из возможных способов соединения обмоток трансформатора.

Роль трехфазного источника напряжения

6 на фиг. 7 выполняет трехфазная сеть переменного тока А, В, С, а в качестве регулируемого источника напряжения 7 используется фазорегулятор (трехфазная схема устройства приведена на фиг. 12).

Схема на фиг. 13 является трехфазным аналогом схемы на фиг. 9.

Схемы устройства на фиг. 6, 7,. 10, 11 и 12 предназначены для работы на симметричную трехфазную нагрузку.

Если в трехфазных схемах устройства роль реактивных элементов За, Зв, 3с выполняют катушки индуктивности, магнитно связанные с катушками индуктивностей

2а, 2в, 2с, ro указанная магнитная связь катушек За, Зв Зс может иметь место не только с катушками 2а, 2в, 2с соответственно, но и с 2в, 2с, 2а, либо с 2с, )

2а, 2в.

Формула изобретения

Устройство для питания электрических установок переменным током, величина которого не зависит от значения сопротивления нагрузки, содержащее для каждои фазы нагрузки индуктивный и емкостной элементы, соединенные с сопротивлением нагрузки в трехлучевую звезду, в цепи с реактивными элементами которой включены нерегулируемый и регулируемый источники напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности регулируемого источника напряжения, к общей точке звезды подключена цепь, образующая дополнительный луч звезды и состоящая из реактивного элемента и Не регулируемого источника напря>кения, причем величина суммарной проводимости емкостных элементов устройства равна величине суммарной пороводимости его индуктивных элементов.

520578

Составитель Г. Рабинович

Редактор В, Фельдл.ан Техред Г, Родак Корректор Т. Кравченко

Заказ 301 7/227 Тираж 1029 Подписное

П11ИИПИ Государствениогс ком".пета Совета Министров СССР по делал. изобретений и открытий

113035, Москва, 21 -35, Раун .скан наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. У>тород, ул. Проектная, 4