Симметрирующее устройство для подключения к трехфазной сети

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 4594 Н 02 J 3 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2776088/24-07 (22) 05.06. 79 (46) 30. 09. 86. Бюл. II - 36 (71) Институт электродинамики

АН СССР (72) А.К.Шидловский, Б.П.Борисов, В.К.Шнурко, П.И.Загоровский, Н.И.Хомутин и Л.И.Евтушенко (53) 121.316.937(088.8) (56) Сб. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники.

Ч. 3, Киев, "Наукова думка", 1972, с. 335-346.

Авторское свидетельство СССР

У 269290, кл. Н 02 J 3/26, 1968.

Шидловский А.К. и Борисов Г.П.

Симметрирование однофазных и двухплечеяых электротехнологических установок. Киев, "Наукова думка", 1977, с. 117. (54) (5 7) СИМИЕТРИРУЮШЕЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ предназначенное для питания магнитодинамических установок с индуктором и электромагнитом, содержащее основной автотрансформатор с отпайками, выводы которого подсоединены к двум фазам сети и к одному из них подсоединен вывод индуктора и регулируемый конденсатор, один вывод которого под- . соединен к одной из фаз сети, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования производительности, уменьшения установленной мощности и повышения надежности устройства, оно снабжено дополнительным фазосдвигающим автотрансформатором с отпайками, причем выводы дополнительного автотрансформатора подсоединены один к выводу автотрансформатора, к которому подсоединен вывод ин- I дуктора, а второй вывод подсоединен к свободной фазе сети, при этом второй вывод индуктора подсоединен к од- С ной из отпаек основного автотрансфор" матора, у осйовного и дополнительно- Я .ro автотрансформаторов выполнены выводы для подсоединения электромагнита, а у дополнительного автотрансформатора вгполнена отпайка для подсоединения второго вывода конденсатора.

778641

15

40

50

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано . при разработке устройств для питания усФЖЙКйок иагнйтодинамическбгo типа, Известны устройства для симметрирования токов трехфазной сети при подключении к ней магнитодийамических

Устайовок, содержащйх электрбмагнитйые системы индуктора и электромагнита, подключаемые к соответствующим напряжениям трехфазной сети непосредствеййо" или через -регулйрующие трансформаторы таким образом, чтобы напря"жейие на системе индуктора опережало по фазе напряжение на системе электо ромагнита на 120 .

Симметрирование токов сети при

=этбм" производится "с помощью -сийметрирующйх устройстВ с электрическими связями, состоящих из регулируемых

= ейМбстйых элемейтов ;"включай(еййх =на линейные напряжения этой сетй."

Такие устройства не обеспечивают достаточно высоких показателей качества электрической энергии в трех" фазной сети. Например, в случае работы магнитодинамической установки в рИкййе=подогрева металла; когда к сети. подключена только система индуктора, коэффициент мо цности на входе устройства равен 0,5 (емкостный).

Такой режйм работы сетй часто бывает

"нежелательным,, кроме этого симметри- рующие устройства с электрическими

У связями имеют большую установленную мощность.

Известны симметрирующие устройства"с электромагнитными связями для симметрирования токов трех4азнои се= тй прй питании двух однофазных нагрузок. Соотношение начальйых фаз напряжений на этих нагрузках выбираетс М ия мййймйза6ИГ фстайбвленной мощйости снмметрирующего устрой ства, что требует включения индуктора с более высоким коэффйцйейтом мощности на отстающее по фазе (примерно о на 110 ) напряжение сети, в то время как для обеспечения работоспособнос- ти магнитодинамических установок угол сдвига .фаз между напряжениями, питаюЪМ4 щими- их "электрома1 йитные системы, должен находиться в диапазоне 120 йри опережающем" йапряжейии йа системе индуктора. Поэтому применение таких устройств для подключения- и сймметри явпяется неприемлемым.

Наиболее близким к изобретению . является устройство; включающее в себя магнитодинамическую установку с электромагнитными системами индук5 тора, питающегося от сети с помощью регулирующего автотрансформатора, и электромагнита, включенного на соответствующее напряжение сети непосредственно без трансформатора. Для устранения несимметрии токов н напряжений, возникающих при работе установки в различных. режимах, к линейным напряжениям сети подключаются регулируемые емкостные и индуктивные элементы.

В этом устройстве нет возможности регулирования производительности установки, а при необходимости обеспечения такой возможности в схему необходимо ввести дополнительный регулирующий трансформатор. Пульсирую т(йе мощности реактивных элементов симметрирующего устройства здесь складываются геометрически, поэтому

25 устройство имеет большое Количество реактйвных регулируемых элементов.

Все это ухудшает весогабаритные показатели и надежность устройства.

Цель изобретения — обеспечение

30 Регулирования производительности магнитодинамической установки, а также симметрии токов и напряжений трехфазной сети, упрощение и повышение надежности устройства, Цель достигается благодаря тому, что симметрирующее устройство для подключения к трехфазной сети, предназначенное для питания магнитодинамических установок с индуктором и электромагнитом, содержащее основной автотрансформатор с отпайками, выводы которого подсоединены к двум фа- . зам сети и к одному из них подсоединен вывод индуктора и регулируемый конденсатор, один вывод которого подсоединен к одной из фаз сети, снабжено дополнительным фазосдвнгающим автотрансформатором с отпайками, при- . чем выводы дополнительного автотрансформатора подсоединены: один к выводу автотрансформатора, к которому подсоединен выъод индуктора, а второй.вывод индуктора подсоединен к одной из отпаек основного автотрансформа55 тора, у основного и дополнительного автотрансформаторов выполнены выводы для подсоединения электромагнита, а у дополнительного автотрансформаФо*

- 7786 ра выполнена отпайка для подсоединения второго вывода конденсатора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема симметрирующего устройства для питания магнитбдинамической уста- 5 новки; на фиг. 2 — топографическая диаграмма напряжений на элементах схемы.

Установка состоит из автотрансформаторов 1 и 2 и оФпайками и регули- . 1О руемый конденсатор 3. Автотрансформатор .1, подключенный на линейное напряжение трехфазной сети О, пред-назначены для питания системы индуктора 4, что обеспечивает регулируе- 15 мьй подогрев металла в установке, автотрансфюрматор 2 подключенный на линейное напряжение U,, выполняет роль Фазосдвигающего элемента. Регулируемый конденсатор 3 подключен 20 одним концом к линейному проводу А, а вторым к соответствующей отпайке авторансфориатора 2.

Магнитодинамическая установка работает в двух основных режимах: 1) ре-25 гулируемого.подогрева металла, когда включена только система индуктора;

2) разливки металла, когда одновременно включены системы индуктора и электромагнита. При работе установки ЗО в режиме разливки металла система электромагййта 5 подключается одним концом к линейному проводу А (точ-. ка С совпадает с фазой А), а вторым — к соответствующей отпайке автотрансформатора 2.

При работе установки в режиме подогрева металла величина реактивной мощности Q обусловленная конденсатором 3, служащим для симметрироваиия токов и коипейсации реактивной мощности трехфазной сети, определяется модулем вектора пульсирующей мощнос ги системы индуктора 4, т.е.

Я -- Й„(-)U„l„(- jll„l„e1 (» е 3 "ни/

- М„е где c „- аргумент вектора пульсирующей мощности нндуктора; ц - начальная фаза напряжения на индукторе;

٠— Фазовый угол тока индуктора. . :55

По условию симметрнрования аргумент вектора пульсирующей мощности этого конденсатора должен отличаться

1 л

М =H„ N =È е (5) определяют величину реактивной мощности симметрирующей емкости (ЯеНк) и необходимую (из условия симметрирования) начальную фазу напряжения для этого режима: щ

2 4 (6)

Которую обеспечит соответствующая отпайка автотрансфарматора 2 с коэфt фицнентом трансформации, определяемым выражением. (3).

Диапазон регулирования производительности установки можно значнтель41 4 на 180 от аргумента вектора пульсирующей мощности индуктора, что требует обеспечения начальной фазы напряжения на этом конденсаторе: (7 =«» + « ки

2 4 (2) которая получается при коэффициенте трансформации фазосдвигающего автотрансформатора 2, равном

"вс 2

К (3) е ГЗ Фу/е+1 где нод коэфФициентом трансформацйи автотрансформаторов здесь и далыке подразумевается отношение линейного напряжения на входе автотраис4юрматора к напряжению между отпайкой, к которой подключается: элемент схемы, и общим выводом автотрансформатора, включенным к линеййому проводу, соот-. ветствующему началу вектора этого линейного напряжения.

При работе установки в режиме. разливки металла система электроиаГнита 5 подключается к отпайке, опреде- . ляющей необходимое значение начальной фазы напряжения на электромагните, что обеспечивается коэффициентом трансформации автотрансформатора 2

"вс 2 К -- — м— (4)

u,„, Ç< q, +1 где (— .начальная фаза напряжения на системе электромагнита, необходимая для обеспечения заданной произво дительности, определяется из кривой зависимости электромагнитного. напора от угла сдвига фаз между напряжениями на электромагнитных системах для конкретной магнитодинамической установки, Модуль и аргумент результирующего вектора пульсирующей мощности систем ! индуктора н электромагнита при этому оиагните: "с Е

2

1 2 20

»» + - ..f

9ъ еВ .1 (8)

K) -Къ

Ъ,ГЗ(,» 1 )

ИфК заданном значении Q и коэффиЦиенте" трансформации К требуемое 25 значение К определяешься из выражения.

K *-« —: .. (9)

I (t- --) (ГЗ -+1)

Кс. .Линия С В на топографической диаграм.

I . йе (фиг.2) .соответствует вектору на- пряжения на электромагните прй его

З . 7? .но расширить, если для подключенля сйстемы электромагнита использовать отпайки,автотрансформаторов 1 и 2, В этом случае в палуобмотках автотрансформаторов протекают токи, обусловленные..геометрической. суммой токов иидуктора, электромагнита и кон-: денсатора по величине не превышающие вОмииальных значений. Обозначив коэффициенты трансформации автотрансфор.маторов f K.<&ciiUca и 2 — К U / ф . (См. Фиг. 1), получим модуль и аргумент. вектора напряжения на элект8641 . 4 питании от отпаек обоих автотрансформаторов.

Использование предлагаемого еим- . ме1рирующего устройства для питания

5 магнитодинамической установки обеспе- . чивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:

a) позволяет упростить схему электроснабжения магнитодинамической

0,,установки, уменьшить установленную мощность силовых элементов, повысить ее надежность; б) улучшает режим работы питающей сети, повышает коэффициент мощности на входе устройства до 1 0-, 0,9 (емкостный), что в обычных сим метрирующих устройствах достигается при наличии в схеме нестандартных индуктивных. силовых элементов; в) совмещенйе в устройстве функций симиетрирования и питания.магни- тодинамической установки повышает коэффициент использования оборудования Схемы; г) использование устройства для питания магнитодинамических устано-

ВоК. разливающих метаплы с большим . удельным весом, в случае, когда не требуется регулирование производительности, позволяет. поддерживать в процессе эксплуатации установок максимальную .производительность без дополнительных затрат энергии.

Техред М.ХодаиичКорректор Т.Колб

Редактор Л,Письман

Заказ 5256/2 Тираж 612 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Пронзя.>. гтн нно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4