ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ Российский патент 2000 года по МПК H01F29/04 H02P13/06 G05F1/10 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к трансформаторам со встроенным регулированием напряжения под нагрузкой со сравнительно большой глубиной регулирования, когда выдвигаются требования малого разброса величины напряжения ступени во всем диапазоне регулирования.

Известен 3-фазный трансформатор со встроенным РПН, содержащий сетевую и последовательно с ней соединенную регулировочную обмотку с n ступенями, одно трехфазное устройство [1]. Недостатком указанного трансформатора при большой глубине регулирования и малой величине ступени являются большое количество ответвлений (ступеней) регулировочной обмотки и переключающее устройство с большим количеством положений переключения, а также разница напряжения ступени регулирования, достигающая, например, при 50% глубине регулирования трехкратного значения на первых и последних положениях регулировочной обмотки полного диапазона.

Все это усложняет и удорожает изделия в целом и снижает его технический уровень.

Известен 3-фазный трансформатор с РПН, содержащий сетевую и последовательно с ней соединенную регулировочную обмотку с n ступенями; три однофазных переключающих устройства (по одному на каждую фазу) с датчиками положения и их выходными цепями, осуществляющих поочередно переключение фаз (АВС - переключение) [2].

Благодаря этому возможно использование регулировочной обмотки с количеством ответвлений, меньшим в три раза, и переключающими устройствами, имеющими в три раза меньшее количество положений за счет получения между двумя соседними ответвлениями регулировочной обмотки трех ступеней по напряжению трансформатора.

Однако в рассмотренных вариантах (у аналога и прототипа) имеется недостаток, а именно: трудность обеспечения равной величины ступени во всем диапазоне регулирования напряжения. Это обусловлено гиперболической (нелинейной) зависимостью требуемого числа витков ступени регулировочной обмотки от глубины регулирования для случая, когда регулирование напряжения осуществляется изменением числа витков со стороны сетевой обмотки.

Целью настоящего изобретения является создание трансформатора с малым разбросом величины напряжения ступени независимо от положения переключающего устройства регулировочной обмотки.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазном трансформаторе с регулированием напряжения под нагрузкой, содержащем переключающие устройства по фазам с датчиками положения и их выходными цепями, цепи управления "ВЫШЕ" и "НИЖЕ", предложено регулирование напряжения переключающими устройствами выполнить с использованием логических элементов И, НЕ, причем цепи датчиков положения подключить к входам элемента И1, а выход элемента И1 соединить с одним из входов И2, цепи управления ВЫШЕ, НИЖЕ подключить ко второму входу И2, выход И2 соединить со входом элемента НЕ и цепями управления "ОДНОВРЕМЕННО", а выход с элемента НЕ соединить с цепями управления переключающими устройствами "пофазно".

Необходимость и достаточность указанных отличительных признаков для достижения цели подтверждается следующим.

Предлагаемое взаимодействие логических элементов И, НЕ, сигналов управления, переключающих устройств и регулировочных обмоток трансформатора позволяет с заданного положения переключающих устройств ответвлений регулировочной обмотки переходить из режима пофазного управления переключающими устройства в режим одновременного управления.

При такой смене режимов (регулирования) управления происходит увеличение напряжения ступени регулирования, т.е. прохождение второй части диапазона регулирования трансформатора будет происходить ступенями, в три раза большими, чем при пофазном регулировании.

Таким образом, при входе в зону регулирования, когда величина напряжения ступени становится заметно меньшей, чем величина напряжения ступени в начале диапазона регулирования, переход режима регулирования напряжения трансформатора из пофазного в одновременный решает задачу выравнивания напряжения ступени в пределах всего диапазона регулирования. В зависимости от глубины регулирования схемы соединения сетевых обмоток положение переключающего устройства, при котором должен сработать датчик положения, может быть совмещено либо с включением грубой ступени, либо с включением сетевой обмотки диапазонным переключателем ПАРАЛЛЕЛЬНО, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО, либо переключением сетевой обмотки с Δ на , либо после прохождения переключающим устройством заданного ответвления регулировочной обмотки.

На чертеже представлена схема заявляемого трансформатора.

Трехфазный трансформатор 1 с регулированием напряжения под нагрузкой, переключающие устройства по фазам - 2 с датчиками положения - 3 с их выходными цепями - 4, 5, 6, они же входные элемента И1, цепь 7 - выход элемента И1 и первый вход элемента И2, цепи управления 8 ВЫШЕ, НИЖЕ и второй вход элемента И2, цепь 9 - выход элемента И2, вход элемента НЕ и цепь управления ОДНОВРЕМЕННО, выход элемента НЕ - цепь управления переключающими устройствами ПОФАЗНО.

При работе трансформатора, когда в процессе пофазного регулирования значения напряжения ступени становятся меньше заданного, срабатывают датчики положения 3, появление трех сигналов в цепях 4, 5, 6 на входе элемента И1 обеспечивает получение сигнала по цепи 7, который подается на один из входов элемента И2, а после подачи команды ВЫШЕ или НИЖЕ по цепи 8 подается второй сигнал на вход элемента И2. Выходной сигнал по цепи 9 элемента И2 через элемент НЕ выдает запрет пофазному регулированию (ПОФАЗНО) и разрешение прохождению сигнала ОДНОВРЕМЕННО, с помощью которого осуществляется одновременное переключение переключающих устройств при регулировании напряжения. Переход на одновременное переключение увеличивает в три раза значение напряжения ступени и позволяет осуществлять регулирование напряжения во всем диапазоне более равными ступенями по напряжению.

Источники информации
1. Я.Л. Фишлер, Р.Н. Урманов, Л.М. Пестряева. "Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок", М., Энергоиздат, 1989, стр. 51-53.

2. То же, стр. 67.

Использование: в трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой со сравнительно большой глубиной регулирования. Технический результат заключается в проектировании трансформатора с уменьшенными разбросами величины напряжения ступени во всем диапазоне регулирования. Это достигается за счет поочередного использования пофазного и одновременного режимов переключения переключающих устройств трансформатора под нагрузкой. При входе в зону регулирования величина напряжения ступени становится меньше, чем величина напряжения ступени в начале диапазона регулирования. Переход режима регулирования напряжения трансформатора из пофазного в одновременный решает задачу выравнивания напряжения ступени в пределах всего диапазона регулирования. 1 ил.

Трехфазный трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, содержащий переключающие устройства ответвлений регулировочной обмотки по фазам с датчиками положения и их выходными цепями, цепи пофазного регулирования переключающими устройствами и цепи управления "ВЫШЕ", "НИЖЕ", отличающийся тем, что выходные цепи датчиков положения подключены к входам элемента И1, выход элемента И1 соединен с одним из входов элемента И2, цепи управления "ВЫШЕ", "НИЖЕ" подключены ко второму входу элемента И2, выход элемента И2 соединен с входом элемента НЕ и цепями управления переключающими устройствами в режиме "ОДНОВРЕМЕННО", а выход с элемента НЕ соединен с цепями управления переключающими устройствами в режиме "ПОФАЗНО".