Устройство для регулирования установки емкостной поперечной компенсации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмв

Соцкалксткческни

Республик (11)907691 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230680 (21) 2944751/24-07 с присоединением заявки М2 (23) Приоритет

Опубликовано 2302.82. Бюллетень ¹7

Дата опубликования описания 230282

Р )М К з

Н 02 J 3/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

f33) УДК 621. 3. .079 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.П. Комлев и С.И. Малафеев г-Владимирский политехнический инсти ут (71) Заявитель

/ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УСТАНОВКИ

ЕМКОСТНОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ КОМПЕНСА?ЩИ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электрических сетях промышленных предприятий и электрифицированного транспорта.

В настоящее время в промышленности широко распространены дуговые и индукционные электропечи, крупные сварочные агрегаты, управляемые и неуправляемые выпрямительные устройства, которые имеют низкий коэффициент мощности.

Известно устройство для управления установками поперечной емкостной компенсации, содержащее датчик напряжения, датчик тока, блок суммирования и исполнительный элемент, переключающий секции конденсаторной установки. Переключение секций конденсаторной установки осуществляется в зависимости от величины напряжения на зажимах нагрузки и реактивного тока сети (1).

Однако такое устройство обеспечивает повышение эффект-коэффициента мощности нагрузок при синусоидальных питающих напряжениях и токах, но не позволяет получить оптимального коэффициента мощности нелинейных нагрузок при несинусоидальных питающих напряжениях, так как алгоритмы управления конденсаторными установками не учитывают высших гармоник тока и напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления конденсаторной установкой, содержащее датчик напряжения сети, датчик реактивного тока нагрузки и блок деления, ко входу которого подключен выход датчика реактивного тока нагрузки, ко входу делителя - выход датчика напряжения, а выход соединен с исполнительным элементом. Устройство обеспечивает оптимизацию коэффициента мощности в узле нагрузки при синусоидальных токах и напряжениях (2) °

Однако известное устройство при нелинейных нагрузках и несинусоидальных питающих напряжениях не позволяет получить максимального коэффициента мощности.

Цель изобретения — повышение коэффициента мощности нелинейной нагрузки при несинусоидальном питающем напряжении.

Поставленная цель достигается тем, ЗО что в устройство для регулирования

907691 емкости установки поперечной емкостной комгенсации, содержащее секции конденсаторов, датчик напряжения сети, датчик тока нагрузки, блок деления с входами делителя и делимого, регулирующий исполнительный блок, 5 дополнительно введены последовательно соединенные блок дифференцирования, кнадратор и первый фильтр, включенный между выходом датчика напряжения и входом делителя блока 0 деления, блок перемножения, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и блока дифференцирования, а выход через второй фильтр соединен с входом делимого блока 15 деления, выход которого подключен к входу исполнительного элемента.

На чертеже приведена схема устройства ..

Устройство содержит датчик 1 напряжения сети, датчик 2 тока нагрузки, нагрузку 3, блок 4 дифференцирования, блок 5 перемножения, квадратор 6, первый 7 и второй 8 фильтры, блок 9 деления со входами делимого и делителя, регулирующий блок 10 исполнительный, установка 11 поперечной емкостной компенсации.

Устройство работает следующим образом. зо

Несинусоидальное напряжение измеряется с помощью датчика 1 напряжения. Его можно представить в ниде ряда Фурье

Ц„ I cosVK

EU кц, ч« и

0„ и-

35 и (1=;„-Д 17, Si H (K+4 к) к= номер гармоники; количество гармоник, содержащихся в спектре питающего

40 напр яжени я;

U — действующее значение к-ой

К гармоники;

Ю вЂ” частота оснонной гармоники; время; 45 — фаза к-ой гармоники.

Для измерения тока нагрузки i служит датчик 2 тока. Ток также несинусоидален и может быть предстанлен рядом Фурье где k п

T

" " Р т J 5<()Koo (use-à))=

7 Т

60 и к-1 к т,, 7 рv () = - J" 1Ы =- J2®(Е 0 oS(K.цй.Ч „)и и О, о 2 I Чи (Км Ч, -y„)= м) КО Бм|к

65 К=4 к=л оксо (Ка +%), < = 3 1Г2 I q Sion (K (5 6+ Q Py) =

К=1

= Е 2 Iк cot Ф„51H Ьа к)- Х $1к 1и» к= к=1 где T. — действующее значение к-ой

К гармоники тока нагрузки; фазовый сдвиг к-ой гармоник ки тока нагрузки относительно соответствующей гармоники напряжений.

Коэффициент мощности нагрузки равен где I.= E 1(ксо к) -И„С„ц;1„61иМ„)

k:1 — действующее значение тока в сети i;

g=gg g - действующее значение пиК, К-1 тающего напряжения U.

Коэффициент мощности нелинейной нагрузки при несинусоидальном питающем напряжении достигает максимально возможного значения в том случае, если емкость установки поперечной компенсации равна

Это означает, что если емкость конденсаторной установки регулируется согласно последнему напряжению, то коэффициент мощности нагрузки поддерживается максимально возможным, а ток и, следовательно, потери в питающей сети — минимально.

Реализация указанного алгоритма осуществляется следующим образом.

Выходной сигнал блока 4 дифференцирования

О,= = g кю ПЦ СОВ(КЫ"Ь ЧК)

dU. » к= возводится в квадрат с помощью квадратора 6 и умножается на сигнал, пропорциональный току нагрузки в блоке

5 перемножения. В результате на выходах блока перемножения 5 и кнадратора 6 формируются сигналы:

10= а Х )к со6 (Км % ));"„ I<9«(@%4+ -Vq).

О =2оР(kg„cos(<11)6+q к)) Первый и второй фильтры 7 и 8 выделяют постоянные составляющие иэ сигналов Ц и i U, на их выходах формируют с я н апр яж ен и я

907691 ц -,. KO„I 59 1„

Формул а и з обре т е ни я

Составитель Л. Дементьева

Редактор Л. Гратилло Техред А,Бабинец Корректор А, Ференц

Заказ 609/65 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Т= †— период основной гармоники Й (N питающего напряжения.

Сигнал Й с выхода первого фильтра 7 поступает на вход делителя, а с выхода второго фильтра 8 — на вход делимого блока 9 деления, на 5 выходе которого формируется сигнал который управляет регулирующим исполнительным блоком 10. Последнее в свою очередь переключает секции конденсаторной батареи так, что ем- 15 кость конденсаторной батареи устанавливается равной и

7, KUK TK 1è1

С=

20 и соответствует оптимальному режиму работы системы электроснабжения.

Таким образом, дополнительное введение в устройство последовательно соединенных блока дифференцирования, квадратора и первого фильтра, включенного между выходом датчика напряжения и входом делителя блока депения, блока перемножения, входы которого соединены с выходами датчи- 30 ка напряжения и блока дифференцирования, а выход через второй фильтр соединен со входом делимого блока деления, выход которого подключен ко входу исполнительного элемента, вы- 35 годно отличает предлагаемое техническое решение от известных, так как обеспечивает оптимизацию коэффициента мощности нелинейных нагрузок при несинусоидальных питающих напряжениях, а также минимизацию тока в питающей сети и, следовательно, сии ение потерь в питающих и распределительных сетях и трансформаторах, что значительно повышает энергетические характеристики системы электроснабжения.

Устройство для регулирования усТчновки емкостной поперечной компенсации, содержащее секции конденсаторов, датчик напряжения сети, датчик тока нагрузки, блок деления с входами делителя и делимого и регулирующий исполнительный блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента мощности нелинейной нагрузки при несинусоидаль. ном питающем напряжении, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок дифференцирования, квадратор и первый фильтр, включенные между выходом датчика напряжения и входом делителя блока деления, блок перемножения, входы которого соединены с выходами датчика напряжения и блока дифференцирования, а выход через второй дополнительно введенный фильтр соединен с входом делимого блока деления, выход которого подключен к входу дополнительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 612342, кл. Н 02 4 3/18, 1975 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2826173/24-07, кл. Н 02 1 3/18, 1979.