ТРЕХФАЗНОЕ СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2012 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры.

Известен трехфазный стабилизатор переменного напряжения, содержащий симметрирующий трансформатор (1).

Недостаток - большая установленная мощность трансформатора.

Известно трехфазное симметрирующее устройство, содержащее входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы, к которым подключен трехфазный трансформатор, первичные обмотки соединены в «зигзаг» (2).

Недостаток - сложность и большая установленная мощность симметрирующего трансформатора.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехфазное симметрирующее устройство, между входными и выходными зажимами в котором включен трехфазный автоматический выключатель, а к выходным или входным зажимам подключен трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены встречно и соединены в «зигзаг» (3).

Недостаток - большое сопротивление токам нулевой последовательности и низкая надежность, обусловленная появлением высоких напряжений в аварийных режимах при пропадании напряжения одной из фаз.

Цель изобретения - уменьшение сопротивления токам нулевой последовательности и повышение надежности работы устройства в аварийных режимах работы при пропадании напряжения одной из фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем входные зажимы А1, В1, С1, N1 для подключения питающей сети и выходные зажимы А2, В2, С2, N2, для подключения нагрузки к которым подключен трехфазный трехстержневой трансформатор, две первичные обмотки которого соединены встречно-последовательно в «зигзаг» в каждую фазу трансформатора введена третья обмотка крайняя на каждом стержне трансформатора, при этом ближняя к стержню первая обмотка и крайняя третья обмотки соединены согласно-последовательно и в сумме число витков этих обмоток равно числу витков второй обмотки. Первые свободные выводы первых обмоток соединяются с выходными или входными зажимами фаз А, В, С, свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники выявило в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит входные зажимы для подключения питающей сети А1, В1, С1, N1 и выходные зажимы для подключения нагрузки А2, В2, С2 и N2, трехфазный трехстержневой симметрирующий трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2, 3, 4. Обмотка 2, ближняя к стержню и обмотка 4 крайняя на каждом стержне, включены согласно-последовательно и встречно в «зигзаг» с обмотками 2, расположенными на других стержнях. Первые свободные выводы первых обмоток соединяются с выходными или входными зажимами фаз А, В, С, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку 5 и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2. Между нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2 и нулевым выводом питающей сети N1 может быть включен ключ на тиристорах 6 и 7, управляющие электроды которых через два встречно включенных стабилитрона 8 и 9 и последовательный резистор 10 соединены между собой.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на трехфазное симметрирующее устройство нулевым выводом для подключения фазных нагрузок служит нулевой вывод 5 встречно включенных в «зигзаг» первичных обмоток 2 с согласно-последовательно включенными на каждом стержне обмотками 2 и 4 трехфазного трехстержневого трансформатора 1. При таком включении первичных обмоток в зигзаг трехфазный трансформатор имеет большое сопротивление для токов прямой и обратной последовательности и малое сопротивление для токов нулевой последовательности, т.е. обеспечивает создание устойчивой нулевой точки, симметрирование фазных напряжений и фильтрацию гармоник токов нулевой последовательности. Известно, что при таком включении обмоток сопротивление нулевой последовательности определяется параметрами короткого замыкания его трансформаторных элементов. При предлагаемом трехобмоточном соединении обмоток, когда первая к стержню 2 и крайняя 4 соединяются согласно-последовательно, при этом суммарное число витков этих обмоток равно числу витков обмотки 3, сопротивление нулевой последовательности будет минимальным. Эффект достигается при равенстве чисел витков обмоток 2 и 4, однако в зависимости от конструктивного выполнения обмоток соотношение чисел витков этих обмоток может отличаться от указанного.

Аварийными режимами работы в таком устройстве может быть пропадание напряжения одной из фаз, и в этом случае нарушается симметрия формирования нулевой точки трансформатором 1 и напряжение на двух оставшихся фазах относительно нулевого вывода 5 определяется соотношением сопротивлений фазных нагрузок. При отличающихся нагрузках в одной фазе напряжение будет сильно завышенным, а в другой заниженным. Нормализация напряжений в таких режимах обеспечивается благодаря включению между нулевым проводом питающей сети N1 и нулевым выводом N2 полупроводникового ключа на двух встречно-параллельно включенных тиристорах 6 и 7, управляющие электроды которых через два встречно-последовательно включенных стабилитрона 8 и 9 и последовательный резистор 10 соединены между собой. При таком включении и при превышении напряжения между N1 и N2 установленного уровня (определяется напряжением пробоя стабилитронов 8, 9 и составляет 8-30В) происходит автоматическое включение ключа и нулевые точки N1 и N2 соединяются между собой. При этом происходит нормализация напряжений на период времени, связанный с пропаданием напряжения. При восстановлении напряжения на всех фазах происходит автоматическое выключение тиристорного ключа. Полупроводниковый ключ может быть выполнен не на двух встречно включенных тиристорах, а на одном семисторе.

Такое выполнение трехфазного симметрирующего устройства обеспечивает работу устройства в режиме создания устойчивой нулевой точки и с искусственным нулевым проводом и только в аварийных режимах работы с соединением этого нулевого провода с нулевым проводом питающей сети.

Технико-экономическая эффективность при использовании устройства достигается благодаря уменьшению сопротивления токам нулевой последовательности и повышению качества электрической энергии, связанной с этим параметром, и надежности работы в аварийных режимах работы.

1. «Электротехнический справочник», Москва, издательство МЭИ, 1998, стр.135, рис.24.19.

2. А.С. СССР №1324086. М.Кл. Н02М 5/12, 1985.

3 Патент РФ №2314620, Н02J 3/26, Н02Н 3/253.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и уменьшение сопротивления токам нулевой последовательности. В трехфазном симметрирующем устройстве трехфазный трехстержневой трансформатор содержит три обмотки, при этом первая ближняя к стержню и крайняя соединены согласно-последовательно между собой и суммарное число витков этих обмоток равно числу витков второй обмотки, с которой они включаются встречно в «зигзаг». Свободные выводы первых обмоток подключаются к входным или выходным зажимам, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую нулевую точку для подключения фазных нагрузок. Между нулевым выводом питающей сети и трехфазного трансформатора включается полупроводниковый ключ переменного тока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Трехфазное симметрирующее устройство, преимущественно для работы от трехпроводной или четырехпроводной питающей сети, содержащее входные зажимы, для подключения питающей сети A1, B1, C1, N1 и выходные зажимы А2, В2, С2, N2 для подключения нагрузки, трехфазный трехстержневой трансформатор, содержащий две первичные обмотки: первую ближнюю к стержню и вторую, отличающееся тем, что введена третья обмотка, крайняя на каждом стержне, включенная согласно последовательно с первой обмоткой и встречно в «зигзаг» с обмотками, расположенными на других стержнях, при этом суммарное число витков первой и третьей обмоток равно числу витков второй обмотки; первые свободные выводы первых обмоток соединяются с выходными или входными зажимами, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку N2 и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок.

2. Трехфазное симметрирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что между нулевым выводом питающей сети N1 и нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2 включен полупроводниковый ключ на двух встречно параллельно включенных тиристорах, управляющие электроды которых через два встречно параллельно включенных стабилитрона и последовательный резистор соединены между собой.