СИСТЕМА ПИТАНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫМ ПОСТОЯННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ Российский патент 2004 года по МПК H02B7/06 

Изобретение относится к области электроэнергии и может быть использовано в низковольтных комплектных устройствах, применяющихся в системах собственных нужд различных электростанций и подстанций для создания оперативных цепей управления постоянного тока.

Известно низковольтное комплектное устройство, содержащее контакторы и реле различного назначения, а также рубильники и предохранители (1). Данное устройство имеет простую конструкцию и схему и потому нашло широкое применение в электроприводах различных отраслей промышленности для прямого пуска двигателей.

Недостатком данного устройства является невозможность его использования в сетях постоянного тока.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является система питания низковольтным постоянным напряжением, содержащая размещенные в оболочке силовую часть, состоящую из последовательно соединенных зажимов сети, рубильника, трансформатора, выключателя, предохранителей, контактора, выпрямителей и выходных зажимов, управляющую часть, состоящую из последовательно соединенных органов управления и формирователя импульсов выпрямителя, и измерительную часть, состоящую из приборов измерения и индикации (2).

Данное устройство нашло широкое применение в различных областях техники и в электроприводах постоянного тока, однако использование его в ответственных производственных механизмах затруднено ввиду того, что в нем имеется защита только от коротких замыканий, в то время как промышленные сети характеризуются обрывами фаз и перенапряжениями. Обрывы фаз обуславливают несимметрию токов и напряжений, что предопределяет выход из строя таких элементов низковольтного комплектного устройства, как выпрямитель, а перенапряжения на элементах устройства приводят к пробою изоляции.

Техническим результатом изобретения является обеспечение защиты устройства от обрыва фаз сети и защиты от повышения напряжения за счет введения блока контроля фаз и блока контроля напряжения.

Поставленный технический результат достигается тем, что устройство, содержащее размещенную в оболочке силовую часть из последовательно соединенных зажимов сети, рубильника, силового трансформатора, выключателя, предохранителей, контактора, управляемого выпрямителя и силовых зажимов, кроме того, управляющую часть из последовательно соединенных органов управления и формирователя включающих импульсов, соответствующие выходы которого соединены с входами управления соответствующих управляемых вентилей, входящих в состав управляемого выпрямителя, и измерительную часть из приборов измерения и индикации, вход которой подключен к выходным зажимам, содержит узел контроля из последовательно соединенных трехфазного трансформатора, фазные выводы первичной обмотки которого соединены с точками соединения соответствующих фаз рубильника и силового трансформатора, и выпрямителя, параллельно выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных дросселя и формирующих блок контроля фаз регулировочного резистора и обмотки реле контроля фаз, зашунтированной полярным конденсатором, в состав узла контроля входят также исполнительный блок и блок контроля напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных резистора и последовательной резонансной цепи, катушка индуктивности которой зашунтирована обмоткой реле контроля напряжения, при этом указанная цепь блока контроля напряжения включена параллельно дросселю, исполнительный блок выполнен в виде последовательной цепи, которая включена параллельно последовательно соединенным регулировочному резистору и обмотке реле контроля фаз и содержит катушку управления выключателем, размыкающие контакты реле контроля напряжения и замыкающие контакты реле контроля фаз.

На чертеже представлена структурная схема системы питания низковольтным постоянным напряжением с принципиальными электрическими схемами блоков контроля фаз, контроля напряжения и исполнительного блока.

Система питания низковольтным постоянным напряжением содержит размещенные в оболочке (оболочка не показана) силовую часть 1, управляющую часть 2 и измерительную часть 3. Силовая часть 1 содержит зажимы 4 сети, к которым последовательно подключены рубильник 5, силовой трансформатор 6, выключатель 7, предохранители 8, контактор 9, управляемый выпрямитель 10. Контактор 9 предназначен для включения управляемого выпрямителя 10 и защиты его от перегрузки, осуществляемой обычным образом по стандартной схеме, когда использованы тепловые реле. Управляющая часть 2 состоит из последовательно соединенных органов 12 управления и формирователя 11 импульсов 11, соответствующие выходы которого соединены с входами управления соответствующих управляемых вентилей, входящих в состав управляемого выпрямителя 10. Примеры выполнения управляющей части детально описаны в (3). К выходным зажимам 14 силовой части 1 подключены приборы 13 измерения и индикации измерительной части 3. Устройство также содержит узел 15 контроля из последовательно соединенных трехфазного трансформатора 16, фазные выводы первичной обмотки которого соединены с точками соединения соответствующих фаз рубильника 5 и силового трансформатора 6, и выпрямителя 17, параллельно выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных дросселя 18 и формирующих блок 31 контроля фаз регулировочного резистора 19 и обмотки 20 реле контроля фаз, зашунтированной полярным конденсатором 21, в состав узла контроля входят также исполнительный блок 27 и блок 22 контроля напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных резистора 23 и последовательной резонансной цепи, состоящей из конденсатора 24 и катушки 25 индуктивности, зашунтированной обмоткой 26 реле контроля напряжения, при этом указанная цепь блока 22 контроля напряжения включена параллельно дросселю 18. Исполнительный блок 27 выполнен в виде последовательной цепи, которая включена параллельно последовательно соединенным регулировочному резистору 19 и обмотке 20 реле контроля фаз и содержит катушку 28 управления выключателем, размыкающие контакты 29 реле контроля напряжения и замыкающие контакты 30 реле контроля фаз.

Устройство работает следующим образом.

В статическом состоянии рубильник 5 силовой части 1 отключен, поэтому все элементы устройства обесточены, хотя зажимы сети 4 силовой части 1 находятся под напряжением.

При включении рубильника 5 трехфазное напряжение с зажимов сети 4 подается на трансформатор 5, в котором его амплитуда уменьшается до заданной величины. Пониженное трехфазное напряжение при той же частоте подается на вход выключателя 7, который замкнут, если качество подводимой к нему электроэнергии соответствует предъявляемым требованиям, т.е. если
U_AB=U_BC=U_CA=U_Л; I_A=I_B=I_C=I_Ф, (1)
где U_Л - расчетное линейное напряжение;
I_Ф - расчетный фазный ток;
U_AB, U_BC, U_CA - контролируемые линейные напряжения сети;
I_A, I_B, I_C - контролируемые токи фаз сети.

После выключателя 7 напряжение подается на предохранители 8, контактор 9 и управляемый выпрямитель 10, в котором трехфазное напряжение преобразуется в постоянное напряжение, используемое в производственном механизме (на схеме не показан) и снимаемое с выходных зажимов 14. Работой элементов выпрямителя 10 управляют формирователь импульсов 11 и органы управления 12 управляющей части 2. Между выпрямителем 10 и выходными зажимами 14 включены приборы измерения и индикации 13 измерительной части 3, показания которых отражают техническое состояние устройства. Трехфазное напряжение сети от рубильника подается на трансформатор 16 блока контроля фаз 15, где понижается до требуемого значения и подается на выпрямитель 17, к которому подключен дроссель 18, регулировочный резистор 19 и обмотка реле 20 контроля фаз. Дроссель 18 предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения выпрямителя 17 и является источником питания блока 22 контроля напряжения. Регулировочный резистор 19 служит для установки тока срабатывания обмотки 20 реле контроля фаз, а полярный конденсатор 21 исключает ложные срабатывания обмотки реле 20 контроля фаз, которое настроено на ток срабатывания, образованный всеми тремя фазами сети, поэтому при соблюдении условий (1) реле 20 контроля фаз находится в рабочем состоянии (его замыкающий контакт 30 замкнут). Подключенный параллельно дросселю 18 блок контроля напряжения 22, содержащий последовательный резонансный контур: резистор 23, конденсатор 24 и катушку индуктивности 25, шунтированную обмоткой 26, реле контроля напряжения 26 будет в нерабочем состоянии, так как напряжение снимаемое с дросселя 18 недостаточно для формирования тока через цепь резистор 23 - конденсатор 24 - параллельно включенные индуктивность 25 и обмотка 26.

Состояние реле 20 контроля фаз и реле 26 контроля напряжения фиксируется исполнительным 27 блоком с помощью размыкающего контакта 29 реле 26 контроля напряжения и замыкающего контакта 30 реле 20 контроля фаз, которые управляют состоянием катушки 28 выключателя 7 силовой части 1 устройства. При отсутствии (обрыве) какой-либо фазы напряжение на выходе выпрямителя 17 и, соответственно, на конденсаторе 21 понижается ниже порога срабатывания реле 20, которое размыкает замыкающий контакт 30, отключая тем самым напряжение выпрямителя 17 от катушки 28. При этом выключатель 7 отключает напряжение с выхода трансформатора 6 от входа выпрямителя 10 и, соответственно, выходных зажимов 14. При превышении напряжением сети заданного уровня срабатывает реле 26, размыкая размыкающие контакты 19, при этом катушка 28 обеспечивается, и выключатель 7 отключает напряжение от выходных зажимов 14. При возникновении коротких замыканий сгорают предохранители 8, обесточивая схему устройства обычным способом.

Таким образом, предлагаемое низковольтное комплектное устройство, снабженное защитой от повышения входного напряжения, защитой от коротких замыканий и защитой от обрыва фаз, обеспечивает потребителей электроэнергией только заданного качества, чем и достигается требуемый технический результат.

Источники, принятые во внимание
1. Родштейн Л. А. Электрические аппараты Л.: Энергоатомиздат, 1991, с. 261, рис. 21-1.

2. Элементы конструирования низковольтных комплектных установок. 21. Под ред. В.В. Москаленко. М.: МЭИ, 1994, рис. 1.9.

3. Системы управления тиристорными преобразователями. Электротехнический справочник. под. ред. В.Г. Герасимова. М.:, МЭИ, 1998, 2 том, с.459.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в системах собственных нужд различных электростанций и подстанций для защиты потребителей от обрыва фаз и перенапряжений. Технический результат заключается в обеспечении защиты устройства от обрыва фаз сети и защиты от повышения напряжения за счет введения блока контроля фаз и блока контроля напряжения. Для этого устройство содержит размещенные в оболочке силовую часть, управляющую часть и измерительную часть. Силовая часть содержит зажимы сети, к которым последовательно подключены рубильник, трансформатор, выключатель, предохранители, контактор, выпрямитель, к которому непосредственно подсоединены последовательно включенные формирователь импульсов и органы управления управляющей части. К выходу выпрямителя подключены приборы измерения и индикации измерительной части и выходные зажимы. К рубильнику силовой части подключен блок контроля фаз, состоящий из последовательно соединенных трехфазного трансформатора и трехфазного выпрямителя, параллельно к которому подключена цепь из последовательно соединенных дросселя, регулировочного резистора и обмотки реле контроля фаз, зашунтированной полярным конденсатором. Блок контроля напряжения содержит последовательный резонансный контур, подключенный параллельно к дросселю блока контроля фаз и состоящий из резистора, конденсатора и катушки индуктивности, зашунтированной обмоткой реле контроля напряжения. Исполнительный блок содержит цепь из последовательно соединенных обмотки выключателя силовой части, размыкающего контакта реле контроля напряжения и замыкающего контакта реле контроля фаз, шунтирующую регулировочный резистор и обмотку реле контроля фаз. 1 ил.

Система питания низковольтным постоянным напряжением, содержащая размещенную в оболочке силовую часть, из последовательно соединенных зажимов сети, рубильника, силового трансформатора, выключателя, предохранителей, контактора, управляемого выпрямителя и выходных зажимов, кроме того, управляющую часть, из последовательно соединенных органов управления и формирователя импульсов, соответствующие выходы которого соединены с входами управления соответствующих управляемых вентилей, входящих в состав управляемого выпрямителя, и измерительную часть из приборов измерения и индикации, вход которой подключен к выходным зажимам, отличающееся тем, что содержит узел контроля, из последовательно соединенных трехфазного трансформатора, фазные выводы первичной обмотки которого соединены с точками соединения соответствующих фаз рубильника и силового трансформатора, и выпрямителя, параллельно выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных дросселя и формирующих блок контроля фаз регулировочного резистора и обмотки реле контроля фаз, зашунтированной полярным конденсатором, в состав узла контроля входят также исполнительный блок и блок контроля напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных резистора и последовательной резонансной цепи, состоящей из конденсатора и катушки индуктивности зашунтированной обмоткой реле контроля напряжения, при этом указанная цепь блока контроля напряжения включена параллельно дросселю, исполнительный блок выполнен в виде последовательной цепи, которая включена параллельно последовательно соединенным регулировочному резистору и обмотке реле контроля фаз и содержит катушку управления выключателем, размыкающие контакты реле контроля напряжения и замыкающие контакты реле контроля фаз.