ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХ- И ОДНОФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК H01F30/14 H02M5/14 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для взаимного обратимого преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные.

Цель изобретения - создание преобразовательных устройств для электропитания однофазных потребителей значительной мощности от трехфазной первичной сети с симметричной нагрузкой последней, расширение функциональных возможностей и вариантов конструктивных решений схем электропитания однофазных потребителей, а также создание преобразовательных устройств для симметричного электропитания трехфазных потребителей от однофазной первичной сети.

Известны трансформаторные преобразователи электрической энергии трехфазных синусоидальных напряжений и токов в двухфазные, содержащие пространственный трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем трехфазной входной и двухфазной выходной обмотками [1], [2], [3].

Известны также трансформаторные преобразователи, осуществляющие взаимное обратимое преобразование электрической энергии трехфазных и однофазных синусоидальных напряжений и токов [4], в которых процесс преобразования происходит в два этапа: сначала трех- или однофазные напряжения и токи преобразуются в симметричную систему двухфазных напряжений и токов, одинаковых по модулю и сдвинутых по фазе на четверть периода, а затем последние преобразуются соответственно в однофазную, либо в трехфазную симметричную систему напряжений и токов, одинаковых по модулю и сдвинутых по фазе на треть периода.

Предлагаемое в качестве изобретения устройство для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные обеспечивает сопряжение режимов работы трехфазной сети и однофазных потребителей, либо однофазной сети и трехфазных потребителей, при котором достаточно полно выполняются, прежде всего, требования симметрии трехфазных напряжений и токов. Благодаря линейности характеристик входящих в состав преобразователей элементов обеспечиваются высокие показатели качества электроэнергии в электрических сетях и у потребителей как однофазных, так и трехфазных напряжений и токов, то есть достигается нормативно необходимая электромагнитная совместимость источников и приемников электроэнергии между собой (например, требования ГОСТ 13109-97).

Это достигается благодаря предлагаемым принципиальным электрическим схемам, составу элементов устройства и соотношению их параметров.

Предлагаемое устройство для обратимого преобразования электрической энергии трехфазных и однофазный напряжений и токов включает в себя, в общем случае, однофазный трансформатор (или автотрансформатор), трехфазный трансформатор, два блока балластных реактивных элементов (емкостей и индуктивностей) и блок управления балластными реактивными элементами и контроля симметричного режима работы преобразователя.

Функциональная блок-схема преобразователя приведена на фиг.1.

Главными функциональными элементами блок-схемы фиг.1 являются трехфазный 7 либо однофазный 2 источник электрической энергии, соответственно однофазный 8 либо трехфазный 1 приемник электрической энергии, блок 4 балластных «С»-элементов (конденсаторов), блок 3 балластных «L,С»-элементов (дросселей и конденсаторов) и блок 15 управления балластными реактивными элементами и контроля симметричного режима работы преобразователя. Вспомогательными функциональными элементами блок-схемы фиг.1 являются трехфазный 6 и однофазный 5 трансформаторы. Блок 15 управления балластными реактивными элементами и контроля симметричного режима работы преобразователя, в свою очередь, содержит внутри себя амплитудный детектор 9, фазовый дискриминатор 10, контроллер 11, исполнительное устройство 12, и датчики напряжения и тока, например, в виде измерительных трансформаторов напряжения 13 и тока 14.

Блоки 3 и 4 балластных элементов совместно с источниками 2 или 7 и приемниками 1 или 8 образуют трехфазную электрическую цепь, соединенную «звездой» либо «треугольником». При этом, в общем случае, с целью дополнительного преобразования напряжения трехфазные приемник 1 либо источник 7 могут присоединяться к трехфазной цепи через трехфазный трансформатор 6, а однофазные приемник 8 либо источник 2 - через однофазный трансформатор 5. Электрические схемы функциональных элементов показаны на фиг.2:12.

Основой рабочего процесса преобразователя является процесс обмена электрической энергией между трех- или однофазным источником, с одной стороны, и одно- или трехфазным приемником, с другой. Один полный цикл преобразования происходит в течение одного периода напряжения. За это время электрическая энергия источника частично передается непосредственно приемнику и частично балластным реактивным элементам, запасается в последних в форме энергии электрического поля в конденсаторах и магнитного поля в индуктивностях и затем возвращается приемнику и источнику. Коэффициент полезного действия преобразователя, в основном, зависит от добротности балластных реактивных элементов и для практических значений добротности, превышающих десять, близок к единице.

Наиболее важной практической ценностью предлагаемого изобретения являются соотношения между величинами основных параметров приемника, источника и балластных реактивных элементов преобразователя, при которых выполняются требования симметрии трехфазных напряжений и токов. В предлагаемых далее устройствах преобразователей эти соотношения используются в основе алгоритмов управления реактивными балластными элементами и контроля симметричного режима работы преобразователя.

Особенности рабочего процесса в преобразователе зависят от его назначения и схемы соединения трехфазной цепи. Настоящее изобретение распространяется на четыре варианта технической реализации устройства преобразователя:

1) преобразователь трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью;

2) преобразователь однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью;

3) преобразователь трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «треугольником»;

4) преобразователь однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «треугольником».

Принципиальная электрическая схема преобразователя трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью приведена на фиг.13.

Из схемы фиг.13 следует, что преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные содержит, в общем случае, однофазный трансформатор 5 (или автотрансформатор), трехфазный трансформатор 6, два блока 3 и 4 балластных реактивных элементов (емкостей и индуктивностей). При этом первичная обмотка однофазного трансформатора 5 и оба блока 3 и 4 балластных реактивных элементов соединены между собой «звездой» с изолированной нейтралью и через трехфазный трансформатор присоединены к трехфазному источнику, а вторичная обмотка однофазного трансформатора присоединена к однофазному приемнику.

Схеме фиг.13 соответствует векторная диаграмма токов и напряжений, приведенная на фиг.14.

С учетом обозначений на схемах фиг.2, 3, 5, 11, 13 и векторной диаграмме фиг.14 условия симметрии фазных напряжений U_Ф=U_AN=_BNe^j120°=U_CNe^-j120° и токов I_Ф=I_A=I_вe^j120°=I_Ce^-j120° трехфазного источника будут определяться уравнениями: U_An-U_Bn=Z_oe^jϕoI_A-jX_BnI_B=U_AN-U_BN=√3U_Фе^j30° и

U_Bn-U_Cn=jX_BnI_B-jX_CnI_C=U_BN-U_CN=-j√3U_Ф,

из которых следуют соотношения, определяющие закон управления реактивными сопротивлениями Х_Bn и Х_Cn балластных элементов преобразователя в зависимости от изменения сопротивления Z_o=Z_oe^jϕo=U_An/I_A=R_o+jX_o однофазного приемника и его характера cosϕ_o=R_o/Z_o:

Х_Bn=k_o ²(Х_о+R_o/√3)=k_o ²Z_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3)=(2/√3)k_T ²Z_ocos(ϕ_o-60°) и

X_Cn=k_o ²(X_o-R_o/√3)=k_o ²Z_o(sinϕ_o-(cosϕ_о)/√3)=-(2/√3)k_T ²Z_ocos(ϕ_o+60°);

здесь k_o - коэффициент трансформации однофазного трансформатора.

Таким образом блок управления и контроля в зависимости от полного сопротивления Z_o однофазного приемника и его характера cosϕ_o изменяет реактивные сопротивления балластных элементов так, что величины этих сопротивлений для первого Х_Bn и второго Х_Cn балластного элемента равны соответственно сумме и разности приведенных к первичной обмотке однофазного трансформатора (умноженных на квадрат его коэффициента трансформации k_o ²) реактивного сопротивления Х_о однофазного приемника и активного сопротивления R_o однофазного приемника, деленного на √3.

Принципиальная электрическая схема преобразователя однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью приведена на фиг.15. Из схемы фиг.15 следует, что преобразователь электрической энергии однофазных напряжений и токов в трехфазные, содержит, в общем случае, однофазный трансформатор 5 (или автотрансформатор), трехфазный трансформатор 6, два блока 3 и 4 балластных реактивных элементов (емкостей и индуктивностей). При этом вторичная обмотка однофазного трансформатора 5 и оба блока 3 и 4 балластных реактивных элементов соединены между собой «звездой» с изолированной нейтралью и через трехфазный трансформатор 6 присоединены к трехфазному приемнику 1, а первичная обмотка однофазного трансформатора 5 присоединена к однофазному источнику 2.

Схеме фиг.15 соответствует векторная диаграмма токов и напряжений, приведенная на фиг.14.

С учетом обозначений на схемах фиг.5, 6, 8, 9, 15 и векторной диаграмме фиг.14 условия симметрии фазных напряжений U_Ф=U_AN=_BNe^j120°=U_CNe^-j120° и токов I_Ф=I_A=I_вe^j120°=I_Ce^-j120° трехфазного приемника будут определяться уравнением: U_Bn-U_Cn=jX_BnI_B-jX_CnI_C=U_BN-U_CN=-j√3U_Ф=-j√3Z_λI_Ф, из которого следуют соотношения, определяющие закон управления реактивными сопротивлениями Х_Bn и Х_Cn балластных элементов преобразователя в зависимости от изменения сопротивления фазы трехфазного приемника и его характера cosϕ_T:

Х_Bn=k_T ²(X_λ+R_λ√3)=k_T ²Z_λ(sinϕ_T+√3cosϕ_T)=2k_T ²Z_λcos(ϕ_T-30°) и

X_Cn=k_T ²(X_λ-R_λ√3)=k_T ²Z_λ(sinϕ_T-√3cosϕ_T)=-2k_T ²Z_λcos(ϕ_T+30°).

здесь Z_λ=3Z_Δ - полное сопротивление (импеданс) фазы трехфазного приемника, соединенного «звездой λ» или «треугольником Δ»,

а k_T - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора.

Таким образом блок управления и контроля в зависимости от полного сопротивления Z_λ фазы трехфазного приемника и его характера cosϕ_T изменяет реактивные сопротивления балластных элементов так, что величины этих сопротивлений для первого Х_Bn и второго Х_Cn балластного элементов равны соответственно сумме и разности приведенных к первичной обмотке трехфазного трансформатора (умноженных на квадрат его коэффициента трансформации k_T ²) реактивного сопротивления X_λ и умноженного на √3 активного сопротивления R_λ фазы трехфазного приемника.

С другой стороны, если Z_o=Z_oe^jϕ=U_An/IA=R_o+jX_o рассматривать в качестве входного сопротивления преобразователя относительно однофазного источника, то соотношения, определяющие закон управления реактивными сопротивлениями Х_Bn и Х_Cn балластных элементов преобразователя в зависимости от изменения величины и характера cosϕ_o=R_o/Z_o этого сопротивления, будут такими же, как для преобразователя трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью

Х_Bn=(Х_о+R_o/√3)/k_o ²=Z_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3)/k_o ²=(2/√3)k_T ²Z_ocos(ϕ_o-60°) и

X_Cn=(X_o-R_o/√3)k_o ²=Z_o(sinϕ_o-(cosϕ_о)/√3)/k_o ²=-(2/√3)k_T ²Z_ocos(ϕ_o+60°);

здесь k_o - коэффициент трансформации однофазного трансформатора.

То есть блок управления и контроля в зависимости от величины Z_o и характера cosϕ_о входного сопротивления преобразователя относительно однофазного источника изменяет реактивные сопротивления балластных элементов так, что величины этих сопротивлений для первого Х_Bn и второго Х_Cn балластного элемента равны соответственно сумме и разности приведенных к вторичной обмотке однофазного трансформатора реактивного входного сопротивления X_o и деленного на √3 активного входного сопротивления преобразователя R_o.

Принципиальная электрическая схема преобразователя трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «треугольником» приведена на фиг.16.

Преобразователь содержит, в общем случае, однофазный трансформатор (или автотрансформатор), трехфазный трансформатор, два блока 3 и 4 балластных реактивных элементов (емкостей и индуктивностей). При этом первичная обмотка однофазного трансформатора и оба блока балластных реактивных элементов соединены между собой «треугольником» и через трехфазный трансформатор присоединены к трехфазному источнику, а вторичная обмотка однофазного трансформатора присоединена к однофазному приемнику. На схеме фиг.16 с целью упрощения трехфазный и однофазный трансформаторы не показаны.

Схеме фиг.16 соответствует векторная диаграмма токов и напряжений, приведенная на фиг.17.

С учетом обозначений на схемах фиг.2, 4, 5, 12, 16 и на векторной диаграмме фиг.17 условия симметрии трехфазных линейных напряжений U_Л=U_AB=U_BCe^j120°=U_CAe^-j120° и токов I_Л=I_A=I_вe^j120°=I_Ce^-j120° источника будут определяться уравнениями: I_B=I_BC-I_AB=I_Ce^j120°=(I_CA-I_BC)e^j120° или , из которых следуют соотношения, определяющие закон управления реактивными проводимостями В_BC и В_CA балластных элементов преобразователя в зависимости от изменения проводимости однофазного приемника и его характера cosϕ_o=G_o/Y_ФΔ:

B_BC=k_o ²(B_o+G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3)=-(2/√3)Y_ok_o ²cos(ϕ_o+60°) и

B_CA=k_o ²(B_o+G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3)=(2/√3)Y_ok_o ²cos(ϕ_o-60°);

здесь k_o - коэффициент трансформации однофазного трансформатора.

Таким образом блок управления и контроля в зависимости от величины полной проводимости однофазного приемника Y_o и ее характера cosϕ_o изменяет реактивные проводимости балластных элементов так, что величины этих проводимостей для первого В_BC и второго В_CA балластных элементов равны соответственно приведенным к первичной обмотке однофазного трансформатора разности и сумме реактивной В_о и деленной на √3 активной проводимости G_o однофазного приемника.

Принципиальная электрическая схема преобразователя однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «треугольником» приведена на фиг.16.

Преобразователь содержит, в общем случае, однофазный трансформатор (или автотрансформатор), трехфазный трансформатор, два блока 3 и 4 балластных реактивных элементов (емкостей и индуктивностей). При этом вторичная обмотка однофазного трансформатора и оба блока балластных реактивных элементов соединены между собой «треугольником» и через трехфазный трансформатор присоединены к трехфазному приемнику, а первичная обмотка однофазного трансформатора присоединена к однофазному источнику. На схеме фиг.16 с целью упрощения трехфазный и однофазный трансформаторы не показаны.

Схеме фиг.16 соответствует векторная диаграмма токов и напряжений, приведенная на фиг.17.

С учетом обозначений на схемах фиг.5, 7, 8, 10, 16 и на векторной диаграмме фиг.17. условия симметрии трехфазных линейных напряжений U_Л=U_AB=U_BCe^j120°=U_CAe^-j120° и токов I_Л=I_A=I_вe^j120°=I_Ce^-j120° приемника будут определяться уравнениями: и I_A=I_ce^-j120°=(I_CA-I_BC)e^-j120°=(U_лB_CAe^j30°+U_лB_BC ^-j30°)e^-j120°, из которых следуют соотношения, определяющие закон управления реактивными проводимостями В_ВС и В_СА балластных элементов преобразователя в зависимости от изменения проводимости трехфазного приемника и ее характера cosϕ_т=G_Δ/Y_Δ:

B_BC=k_Т ²(B_Δ+√3G_Δ=k_Т ²Y_Δ(sinϕ_Т-√3cosϕ_т)=-2k_T ²Y_Δcos(ϕ_T+30°) и

B_CA=k_T ²(B_Δ+√3G_Δ)=k_T ²Y_Δ(sinϕ_T+√3cosϕ_T)=2k_T ²Y_Δcos(ϕ_Т-30°);

здесь Y_Δ=3Y_λ - полные проводимости фаз трехфазного приемника, соединенного «треугольником Δ» или «звездой λ», k_T - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора.

Таким образом блок управления и контроля в зависимости от величины полной проводимости Y_Δ фазы трехфазного приемника и ее характера cosϕ_T изменяет реактивные проводимости балластных элементов так, что величины этих проводимостей для первого В_BC и второго В_CA балластного элемента равны соответственно приведенным к первичной обмотке трехфазного трансформатора разности и сумме реактивной В_Δ и умноженной на √3 активной G_Δ проводимости фазы трехфазного приемника.

С другой стороны, если рассматривать в качестве входной проводимости преобразователя относительно однофазного источника, то соотношения, определяющие закон управления реактивными проводимостями В_ВС и В_CA балластных элементов в зависимости от изменения величины Y_o и характера cosϕ_o=G_o/Y_o этой проводимости, будут такими же, как для преобразователя трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «треугольником»

B_BC=k_o ²(B_o+G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o-(cosϕ_o)/√3)=-(2/√3)k_o ²Y_ocos(ϕ_o+60°) и

B_CA=k_o ²(B_o+G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3)=(2/√3)k_o ²Y_ocos(ϕ_o-60°).

То есть блок управления и контроля в зависимости от величины Y_o и характера cosϕ_o входной проводимости преобразователя относительно однофазного источника изменяет реактивные проводимости первого В_ВС и второго В_СА балластных элементов так, что величины этих проводимостей равны соответственно приведенным к вторичной обмотке однофазного трансформатора разности и сумме реактивной В_о и деленной на √3 активной проводимости G_o однофазного приемника.

При изменении режима работы преобразователя, например вследствие изменения величины и/или характера (cosϕ) нагрузки, выражающемся в изменении параметров Z_o=R_o+jX_o, Y_o=G_o-jB_o или Z_λ=R_λ+jX_λ, Y_Δ=G_Δ-jB_Δ, при фиксированных параметрах балластных элементов 3 и 4 происходит нарушение симметрии трехфазных токов I_A, I_B, I_C. Сохранение симметричного режима работы преобразователя осуществляется с помощью блока 15 контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами 3 и 4.

Блок 15 контроля и управления (фиг.1) включает в себя датчики напряжения и тока, например, в виде измерительных трансформаторов напряжения 13 и тока 14, фазовый дискриминатор 10, определяющий угол сдвига фаз между измеренными напряжениями и токами, амплитудный детектор 9, определяющий по величинам тех же измеренных напряжений и токов относительную, например в процентах относительно номинальной, полную мощность преобразователя, контроллер 11, формирующий в зависимости от сигналов фазового дискриминатора 10 и амплитудного детектора 9, соответствующих углу сдвига фаз (cosϕ_о) между напряжениями и токами и относительной мощности преобразователя (Z_o или Y_o), команды управления исполнительным устройством 12 и исполнительное устройство 12, изменяющее величины реактивных сопротивлений Х_Bn и Х_Cn либо проводимостей В_BC и В_CA балластных элементов 3 и 4 и коэффициент трансформации однофазного k_o или трехфазного k_T трансформаторов согласно приведенным выше алгоритмам, реализующим условия симметрии трехфазных напряжений и токов.

При этом ток однофазного приемника 8 либо источника 2 проходит через первичную обмотку трансформатора тока 14, первичная обмотка трансформатора напряжения 13 присоединена к напряжению однофазного приемника 8 либо источника 2, вторичные обмотки трансформаторов тока 14 и напряжения 13 подключены к измерительным входам фазового дискриминатора 10 и амплитудного детектора 9, выходы которых соединены с входом контроллера 11, выход которого соединен с входом исполнительного устройства 12, представляющего собой, например, блок реле, коммутирующий батарею конденсаторов и секции балластного дросселя.

Краткое описание фигур.

Фиг.1. Функциональная блок-схема преобразователя.

Фиг.2. Электрическая схема однофазного трансформатора с однофазным приемником.

Фиг.3. Блок преобразования трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «звездой».

Фиг.4. Блок преобразования трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «треугольником».

Фиг.5. Электрическая схема трехфазного трансформатора.

Фиг.6. Электрическая схема трехфазного приемника, соединенного «звездой».

Фиг.7. Электрическая схема трехфазного приемника, соединенного «треугольником».

Фиг.8. Электрическая схема однофазного трансформатора с однофазным источником.

Фиг.9. Блок преобразования однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «звездой».

Фиг.10. Блок преобразования однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «треугольником».

Фиг.11. Электрическая схема трехфазного источника, соединенного «звездой».

Фиг.12. Электрическая схема трехфазного источника, соединенного «треугольником».

Фиг.13. Принципиальная электрическая схема преобразователя трехфазных напряжений и токов в однофазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью.

Фиг.14. Векторная диаграмма токов и напряжений для схемы фиг.13.

Фиг.15. Принципиальная электрическая схема преобразователя однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «звездой» с изолированной нейтралью,

Фиг.16. Принципиальная электрическая схема преобразователя однофазных напряжений и токов в трехфазные с соединением трехфазной цепи «треугольником»

Фиг.17. Векторная диаграмма токов и напряжений для схемы фиг.16.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №598197, 11.10.1976, кл. Н02М514.

2. Патент Франции №2648612, 15.06.1989, кл. H01F 33/00.

3. Патент РФ №2255411, 05.02.2004, кл. Н02М 5/14, H01F 30/14.

4. Патент РФ №2280911, 30.09.2004, кл. Н02М 5/14, H01F 30/14.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для преобразования электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов. Технический результат состоит в повышении мощности при работе от трехфазной первичной сети с симметричной нагрузкой последней, расширении функциональных возможностей за счет увеличения вариантов конструктивных решений схем электропитания однофазных потребителей, а также симметричного электропитания трехфазных потребителей от однофазной первичной сети. Варианты устройств для преобразования электрической энергии обеспечивают сопряжение режимов работы трехфазных сетей и однофазных потребителей, при которых достаточно полно выполняются требования симметрии трехфазных напряжений и токов. Благодаря линейности характеристик входящих в состав преобразователей элементов, предлагаемым принципиальным электрическим схемам, составу элементов устройства и соотношению параметров элементов повышается качество электроэнергии в электрических сетях и у потребителей, то есть достигается нормативно необходимая электромагнитная совместимость источников и приемников электроэнергии между собой. Варианты устройств для обратимого преобразования электрической энергии трехфазных и однофазных напряжений и токов включают в себя однофазный трансформатор или автотрансформатор, трехфазный трансформатор, два блока балластных реактивных элементов - емкостей и индуктивностей, и блок управления балластными реактивными элементами и контроля симметричного режима работы преобразователя. Контроль симметричного режима работы преобразователя и управление реактивными балластными элементами осуществляется измерением амплитуд однофазных токов и напряжений и угла сдвига фаз между ними и в зависимости от величины и знака отклонения измеренных величин воздействия на параметры реактивных балластных элементов. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные, содержащий однофазный трансформатор или автотрансформатор, трехфазный трансформатор, два блока балластных реактивных элементов: емкостей и индуктивностей - и блок управления балластными реактивными элементами и контроля симметричного режима работы указанного преобразователя, отличающийся тем, что первичная обмотка однофазного трансформатора и оба блока балластных реактивных элементов соединены между собой «звездой» с изолированной нейтралью и через трехфазный трансформатор присоединены к трехфазному источнику питания, а вторичная обмотка однофазного трансформатора присоединена к однофазному приемнику, при этом блок управления балластными реактивными элементами и контроля симметричного режима работы указанного преобразователя в зависимости от полного сопротивления Z_o=√R_о ²+X_o ² однофазного приемника и характера его cosϕ_о=R_o/Z_o изменяет реактивные сопротивления балластных реактивных элементов так, что величины этих сопротивлений для первого Х_Bn и второго Х_Cn балластного реактивного элемента равны соответственно сумме и разности приведенных к первичной обмотке однофазного трансформатора, то есть умноженных на квадрат его коэффициента трансформации k_o ² реактивного сопротивления Х_о однофазного приемника и деленного на √3 активного сопротивления R_o однофазного приемника, то есть

X_Bn=k_o ²(X_o+R_o/√3)=k_o ²Z_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3) и

X_Cn=k_o ²(X_o-R_o/√3)=k_o ²Z_o(sinϕ_o-(cosϕ_o)/√3).

X_Cn-=k_o ²(X_o-R_o/√3)=k_o ²Z_o(sinϕ_o-(cosϕ_o)/√3),

при этом шины однофазного тока проходят сквозь сердечник магнитопровода трансформатора тока, первичная обмотка трансформатора напряжения присоединена к напряжению однофазного приемника либо источника, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения подключены к измерительным входам фазового дискриминатора и амплитудного детектора, выходы которых соединены с входом контроллера, выход которого соединен с входом исполнительного устройства, представляющего собой, например, блок реле, коммутирующий батарею конденсаторов и секции балластного дросселя.

Х_Bn=k_T ²(X_λ+R_λ√3)=k_T ²Z_λ(sinϕ_T+√3cosϕ_T) и

X_Cn=k_T ²(X_λ-R_λ√3)=k_T ²Z_λ(sinϕ_T-√3cosϕ_T),

где Z_λ=3Z_Δ - полное сопротивление, то есть импеданс фазы трехфазного приемника, соединенного «звездой λ» или «треугольником Δ», a k_T - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора.

Х_Bn=k_T ²(X_λ+R_λ√3)=k_T ²Z_λ(sinϕ_T+√3cosϕ_T) и

X_Cn=k_T ²(X_λ-R_λ√3)=k_T ²Z_λ(sinϕ_T-√3cosϕ_T),

где Z_λ=3Z_Δ - полное сопротивление, то есть импеданс фазы трехфазного приемника, соединенного «звездой λ» или «треугольником Δ», a k_T - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора,

при этом шины однофазного тока проходят сквозь сердечник магнитопровода трансформатора тока, первичная обмотка трансформатора напряжения присоединена к напряжению однофазного приемника либо источника, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения подключены к измерительным входам фазового дискриминатора и амплитудного детектора, выходы которых соединены с входом контроллера, выход которого соединен с входом исполнительного устройства, представляющего собой, например, блок реле, коммутирующий батарею конденсаторов и секции балластного дросселя.

B_BC=k_o ²(B_o-G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o-(cosϕ_o)/√3) и

B_CA=k_o ²(B_o+G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3).

B_BC=k_o ²(B_o-G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o-(cosϕ_o)/√3) и

B_CA=k_o ²(B_o+G_o/√3)=k_o ²Y_o(sinϕ_o+(cosϕ_o)/√3),

при этом шины однофазного тока проходят сквозь сердечник магнитопровода трансформатора тока, первичная обмотка трансформатора напряжения присоединена к напряжению однофазного приемника либо источника, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения подключены к измерительным входам фазового дискриминатора и амплитудного детектора, выходы которых соединены с входом контроллера, выход которого соединен с входом исполнительного устройства, представляющего собой, например, блок реле, коммутирующий батарею конденсаторов и секции балластного дросселя.

B_BC=k_T ²(B_Δ-√3G_Δ)=k_T ²Y_Δ(sinϕ_T-√3cosϕ_T) и

B_CA=k_T ²(B_Δ+√3G_Δ)=k_T ²Y_Δ(sinϕ_T+√3cosϕ_T),

здесь Y_Δ=3Y_λ - полные проводимости фаз трехфазного приемника, соединенного «треугольником Δ» или «звездой λ,», a k_T - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора.

B_BC=k_T ²(B_Δ-√3G_Δ)=k_T ²Y_Δ(sinϕ_T-√3cosϕ_T) и

B_CA=k_T ²(B_Δ+√3G_Δ)=k_T ²Y_Δ(sinϕ_T+√3cosϕ_T),

где Y_Δ=3Y_λ - полные проводимости фаз трехфазного приемника, соединенного «треугольником Δ» или «звездой λ», a k_T - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора,

при этом шины однофазного тока проходят сквозь сердечник магнитопровода трансформатора тока, первичная обмотка трансформатора напряжения присоединена к напряжению однофазного приемника либо источника, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения подключены к измерительным входам фазового дискриминатора и амплитудного детектора, выходы которых соединены с входом контроллера, выход которого соединен с входом исполнительного устройства, представляющего собой, например, блок реле, коммутирующий батарею конденсаторов и секции балластного дросселя.