СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ Российский патент 2016 года по МПК H03K17/72 

Изобретение относится к энергетике и энергетическому машиностроению, в частности к электрическим и электронным аппаратам, и может быть использовано при включении и выключении трехфазного промышленного электрооборудования.

Известен способ включения четырехпроводной линии электропередач при одновременном включении всех трех фаз контактами пускателя или контактора (см. И.С. Таев. «Электрические аппараты автоматики и управления». М.: Высшая школа, 1975, с. 122-128). Достоинством этого способа является отсутствие потерь в контактах во время продолжительной работы. Вместе с тем, включение производится с ударным током, а выключение происходит с возникновением дуги. Это требует усложнения и удорожания электрических аппаратов и включаемого электрооборудования.

Известен также способ включения однофазной активно-индуктивной нагрузки (см. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Москва, «Высшая школа», 1996, с. 244-245). Суть этого способа состоит в том, что при включении активно-индуктивной нагрузки в момент π/2 или максимума напряжения переходный процесс тока отсутствует, т.е. сразу достигается его установившееся значение.

Известен также способ включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок (см. патент РФ №2510070, МПК G05F 1/00, опубл. в бюл. №8 10.02.2014 г. Способ включения трехфазных нагрузок), который взят за прототип.

Одной из операций способа-прототипа является включение одной из фаз в момент перехода линейного напряжения двух других фаз через ноль. Эту операцию можно распространить для включения всех трех фаз четырехпроводной линии электропередач. Однако включение по этому способу каждой фазы последовательно в прямом порядке их следования приводит к асимметрии пусковых токов и возникновению постоянной составляющей в магнитной системе трехфазных источников (генераторов, трансформаторов), что в свою очередь приводит к дополнительным потерям в стали источников. Еще одним недостатком способа-прототипа являются сравнительно большие потери на нагрев тиристорных ключей во время продолжительной работы нагрузки, подключенной к сети тиристорными ключами.

Задачей предлагаемого способа является экономичное включение и выключение четырехпроводных линий электропередач, без превышения пускового тока во всех трех фазах установившегося значения, без возникновения асимметрии и постоянной составляющей в магнитных системах источников и выключение без коммутационных потерь, а также устранение потерь на нагрев тиристорных ключей.

В результате решения этой задачи будут устранены дополнительные потери на нагрев электростали источников при пусках, нагрев тиристорных ключей во время работы, будет увеличен срок службы электрооборудования.

Решение поставленной задачи достигается тем, что включение фаз четырехпроводной линии электропередач производят поочередно в обратном порядке их следования и далее после включения четырехпроводной линии электропередач тиристорные ключи шунтируют контактами трехфазного контактора с последующим снятием с тиристорных ключей сигналов управления, а перед выключением четырехпроводной линии электропередач последовательно в цепь каждого контакта трехфазного контактора вводят резистор и одновременно с этим включают все тиристорные ключи, шунтируя контакты вместе с резисторами, а затем размыкают контакты трехфазного контактора с последующим снятием сигналов управления с тиристорных ключей с естественной коммутацией.

Сущность предлагаемого способа включения и выключения четырехпроводной линии электропередач поясняется нижеследующим описанием и прилагаемой к нему Фиг. 1, где приведены известные и вновь введенные операции и их последовательность.

На Фиг. 1 приведены три осциллограммы токов, полученных имитационным моделированием в среде MatLab. На первой осциллограмме приведены токи через тиристорные ключи (см. Фиг. 1,а), на втором (Фиг. 1,б) - токи через контакты пускателя, а на третьей (Фиг. 1,в) - токи, потребляемые нагрузкой из сети.

Включение четырехпроводной линии электропередач производят электронной частью гибридного пускателя включением электронных ключей каждой фазы в момент перехода через ноль линейного напряжения двух других фаз в обратном порядке их следования, причем сначала включается та фаза, линейное напряжение двух других которой раньше остальных перейдет через ноль при подаче команды на включение (например, нажатие кнопки «пуск»), а затем параллельно каждому тиристорному ключу подключают контакты пускателя или контактора.

Перед выключением производят подготовку гибридного пускателя, которая заключается во включении тиристорных ключей при замкнутых контактах контактора. Эта подготовка производится введением последовательно в каждую цепь контактов пускателя или контактора дополнительных резисторов с таким сопротивлением, чтобы падение напряжения на них было не меньше напряжения переключения тиристоров при номинальном токе управления. Одновременно с введением резисторов в момент производят включение во всех фазах тиристорных ключей. Далее шунтированные тиристорными ключами резисторы и контакты пускателя или контактора размыкают без возникновения дуги, после чего снимают сигналы управления со всех тиристорных ключей. И завершается процесс выключения тем, что из трех тиристорных ключей первым выключится тот, фазный ток через который раньше остальных перейдет через ноль. Далее таким же естественным путем поочередно выключаются тиристорные ключи других фаз четырехпроводной линии электропередач.

Численными экспериментами в среде MatLab показано, что производится безударное симметричное включение с завершением процесса нарастания тока до номинального значения за полтора полупериода сетевого напряжения. При этом способе переходные процессы в гибридном пускателе не влияют на токи сети и токи нагрузки (потребителей), а завершение процесса выключения происходит без потерь за счет естественных свойств тиристоров в цепи RL-нагрузки.

Предложен способ включения и выключения четырехпроводной линии электропередач гибридным пускателем, в состав которого входят три однофазных тиристорных ключа с естественной коммутацией, соединенные пофазно параллельно с контактами трехфазного контактора. Способ обеспечивает технический результат - включение без переходных процессов токов и напряжений в электрических сетях и у потребителей электроэнергии, а выключение без возникновения дуги между контактами трехфазного контактора. 1 ил.

Способ включения и выключения четырехпроводной линии электропередач гибридным пускателем, в состав которого входят три однофазных тиристорных ключа с естественной коммутацией, соединенные пофазно параллельно с контактами трехфазного контактора, заключающийся в том, что каждую из фаз включают в момент перехода через ноль линейного напряжения двух других фаз при помощи соответствующего фазного тиристорного ключа, отличающийся тем, что включение фаз четырехпроводной линии электропередач производят поочередно в обратном порядке их следования и далее после включения четырехпроводной линии электропередач тиристорные ключи шунтируют контактами трехфазного контактора с последующим снятием с тиристорных ключей сигналов управления, а перед выключением четырехпроводной линии электропередач последовательно в цепь каждого контакта трехфазного контактора вводят резистор и одновременно с этим включают все тиристорные ключи, шунтируя контакты вместе с резисторами, а затем размыкают контакты трехфазного контактора с последующим снятием сигналов управления с тиристорных ключей с естественной коммутацией.