Фильтрокомпенсирующее устройство Российский патент 2020 года по МПК H02J3/01 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в установках компенсации реактивной мощности и улучшения показателей качества электрической энергии, в гребенчатых фильтрах высших гармоник напряжения питания электрической сети.

Известно трехфазное электроиндукционное устройство [RU 170261 U1, МПК H01F 29/14 (2006.01), H01F 27/24 (2006.01) опубл. 19.04.2017]. Трехфазное электроиндукционное устройство содержит бронестержневую магнитную систему, состоящую из ярм и шести стержней, расположенных внутри ярмовой части, каждый из шести стержней охвачен обмотками, обмотки охватывают как каждый стержень по отдельности, так и по паре стержней каждой из трех фаз.

Недостатками такого устройства являются невозможность его применения для осуществления компенсации реактивной мощности и фильтрации гармонических составляющих напряжения без применения конденсаторов.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является фильтрокомпенсирующее устройство [RU U1 128033, МПК H02J 3/01 опубл. 10.05.2013]. Фильтрокомпенсирующее устройство содержит реактор, выполненный в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на П-образных стержнях магнитопровода двузаходных обмоток из двух изолированных проводов в виде фольги и компенсируемую сеть, подключаемую к началу первого провода и концу второго, при этом конец первого и начало второго разомкнуты. Для компенсации высших гармоник в устройстве используется режим последовательного резонанса, резонансная частота которого определяется его емкостью и индуктивностью, а выполнение конденсатора с закраинами приводит к увеличению потоков рассеяния.

На промышленной частоте компенсируемой сети реализуется повышение коэффициента мощности.

Недостатками прототипа. являются наличие больших потоков рассеяния, приводящих к уменьшению основного, рабочего потока, увеличению габаритов устройства, росту дополнительных потерь, а также невозможность управления магнитным потоком и регулирования эквивалентной индуктивности устройства для решения задачи компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник электрической сети при изменяющихся условиях эксплуатации.

Технической задачей изобретения является уменьшении массогабаритных показателей устройства.

Технический результат изобретения состоит в снижение дополнительных потерь в устройстве приводящих к повышению коэффициента мощности и улучшению показателей качества электрической энергии в электрических сетях.

Технический результат достигается тем, что известное фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее компенсируемую электрическую сеть с двумя выводами, реактор, выполненный в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на стержнях магнитопровода двухзаходных обмоток первого и второго изолированных проводов из фольги в виде двух отдельных секций, предлагаемое устройство снабжено идентично выполненными последовательно согласно соединенными между собой четырьмя катушками коррекции, расположенными на стержнях магнитопровода, и двумя секциями, при этом один вывод компенсируемой электрической сети соединен с выводом начала первой катушки коррекции, а ее вывод конца соединен с выводом начала второй катушки коррекции, имеющей вывод конца, при этом другой вывод компенсируемой электрической сети соединен с выводом конца третьей катушки коррекции, а ее вывод начала соединен с выводом конца четвертой катушки коррекции, имеющей вывод начала, стержни магнитопровода отделены друг от друга одинаковыми по длине двумя немагнитными зазорами, на стержнях П-образных магнитопроводов расположены первая и вторая секции с намотанными изолированными первым и вторым проводами, при этом вывод начала первого провода первой секции соединен с концом второй катушки коррекции, вывод конца первого провода второй секции соединен с выводом начала четвертой катушки коррекции, секции между собой соединены согласно, при этом конец первого провода первой секции соединен с началом второго провода второй секции, а конец второго провода первой секции соединен с началом первого провода второй секции, вывод начала второго провода первой секции и вывод конца второго провода второй секции разомкнуты.

Сущность изобретения поясняется чертежами где, на фиг. 1 представлена принципиальная схема фильтрокомпенсирующего устройства, на фиг. 2 - внешний вид одной из секций обмоток фильтрокомпенсирующего устройства, аналогичный прототипу.

Фильтрокомпенсирующее устройство содержит компенсируемую электрическую сеть 1 с первым 2 и вторым 3 выводами, при этом первый вывод 2 компенсируемой электрической сети 1 подключен к последовательно соединенным между собой, согласно намотанным первой 4 и второй 5 катушкам коррекции, а второй вывод 3 компенсируемой электрической электрическую сети 1 соединен с последовательно соединенным между собой, согласно намотанным третьей 6 и четвертой 7 катушками коррекции. Первый вывод 2 компенсируемой электрической сети 1 соединен с выводом 8 началом первой катушки коррекции 4, а ее конец вывод 9 соединен с выводом 10 началом катушки коррекции 5, имеющей вывод 11 конец. Вывод 3 компенсируемой электрической сети 1 подключен к выводу 12 концу катушки коррекции 6, а ее вывод 13 начало соединен с выводом 14 концом катушки 7, имеющей вывод 15 начало. Катушки коррекции 4 и 5, как и катушки коррекции 6 и 7 выполнены идентичными и расположены на П-образных стержнях 16 и 17 магнитопровода, которые выполнены из электротехнической стали и отделены друг от друга одинаковыми по длине двумя немагнитными зазорами 18. На стержнях 16 и 17 магнитопровода расположены обмотки первой 19 и второй 20 секций, при этом первая секция 19 имеет выводы 21, 22 первого провода и выводы 23, 24 выводы второго провода, а вторая секция 20 имеет выводы 25, 26 второго провода и выводы 27, 28 первого провода. Вывод 22, конец первого провода первой секции 19, соединен с выводом 25, началом второго провода второй секции 20, а вывод 24, конец второго провода первой секции 19, соединен с выводом 27, началом первого провода второй секции 20. Вывод 23, начало второго провода первой секции 19, и вывод 26, конец второго провода второй секции 20, разомкнуты. При этом вывод 11, конец второй катушки коррекции 5, соединен с выводом 21, началом первого провода первой секции 19, а вывод 15, начало четвертой катушки коррекции 7, соединен с выводом 28, концом первого провода второй секции 20. Фильтрокомпенсирующее устройство содержит конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно соединенных секций 19 и 20, расположенных на стержнях 16 и 17 магнитопровода, при этом каждая секция 19 и 20 выполнена в виде двухзаходных обмоток из одинаковых изолированных проводов 29, 30 в виде алюминиевой фольги и пленок диэлектрика 31, 32 и соединены между собой последовательно согласно,

Фильтрокомпенсирующее устройство работает следующим образом.

Компенсируемая электрическая сеть 1 подключается через первый 2 и второй 3 вывод к выводу 8 началу первой катушки коррекции 4 и к выводу 12 концу третьей катушки коррекции 6, в результате чего, между проводами секций появляется электрическое поле, приводящее к возникновению токов смещения. Эти токи, как токи проводимости в проводниках, являются намагничивающими токами магнитопровода, состоящего из двух стержней 16 и 17. Выполнение магнитопровода из двух стержней 16 и 17 обеспечивает распределение намагничивающей силы по периметру магнитопровода, а четыре катушки коррекции 4 и 5, 6 и 7 обеспечивают уменьшение потока рассеяния.

При протекании тока i в проводах катушек коррекции 4 и 5, 6 и 7 и проводах 29, 30 (фиг. 2) секций 19, 20, намагничивающие силы суммируются, область локализации потоков рассеяния сокращается. Немагнитные зазоры 18 обеспечивают снижение нелинейности характеристики магнитопровода, а изменение их длины позволяет регулировать значение резонансной частоты устройства без изменения других параметров устройства. Катушки коррекции 4, 5, 6, 7 обеспечивают регулировку значения эквивалентной индуктивности устройства без изменения параметров секций 19 и 20.

Согласное включение проводов в виде алюминиевой фольги 29 и 30 через выводы секций 19 и 20 и четырех катушек коррекции обеспечивает суммирование намагничивающих сил, что делает эффективным использование устройства на низких частотах.

На промышленной частоте электрической сети, ввиду емкостного характера входного сопротивления устройства, реализуется повышение коэффициента мощности за счет компенсации реактивной мощности. Для фильтрации гармонических составляющих напряжения компенсируемой электрической сети 1 используется режим последовательного резонанса устройства. Значения емкости секций 19 и 20, индуктивности, определяемой проводами 29, 30 и катушек коррекции 4, 5, 6, 7, параметров и характеристик магнитопровода 16, 17 и длины немагнитных зазоров 18, устанавливают резонансную частоту.

Использование изобретения обеспечивает снижение дополнительных потерь в устройстве приводящих к уменьшению массогабаритов и улучшению показателей качества электрической энергии в электрических сетях.

Фильтрокомпенсирующее устройство относится к области электротехники, может быть использовано в установках компенсации реактивной мощности и позволяет уменьшить массогабариты, при этом обеспечить снижение дополнительных потерь, приводящих к повышению коэффициента мощности. Устройство содержит компенсируемую электрическую сеть 1 с первым 2 и вторым 3 выводами, при этом первый вывод 2 сети 1 подключен к последовательно соединенным между собой, согласно намотанным первой 4 и второй 5 катушкам коррекции, а второй вывод 3 сети 1 соединен с последовательно соединенным между собой, согласно намотанным третьей 6 и четвертой 7 катушками коррекции. Первый вывод 2 сети 1 соединен начальным выводом 8 первой катушки коррекции 4, а ее конечный вывод 9 с начальным выводом 10 катушки коррекции 5, имеющей конечный вывод 11. Вывод 3 сети 1 подключен к начальному выводу 12 катушкам коррекции 6, а ее конечный вывод 13 соединен с начальным выводом 14 катушки 7, имеющей конечный вывод 15. Катушки 4 и 5, как и катушки 6 и 7, выполнены идентичными и расположены на двух П-образных магнитопроводах со стержнями 16 и 17, которые выполнены из электротехнической стали и отделены друг от друга одинаковыми по длине двумя немагнитными зазорами 18. На стержнях 16 и 17 расположены обмотки первой 19 и второй 20 секций, при этом первая секция 19 имеет первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 выводы и соединена согласно с первой катушкой коррекции 4, а вторая секция 20 - первый 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 выводы и соединена согласно с четвертой катушкой коррекции 7. Второй вывод 22 первой секции 19 соединен с первым выводом 25 второй секции 20, а четвертый вывод 24 первой секции 19 соединен с третьим выводом 27 второй секции 20. Третий вывод 23 первой секции 19 и второй вывод 26 второй секции 20 разомкнуты. При этом конечный вывод 11 второй катушки коррекции 5 соединен с началом вывода 21 первой секции 19, а конечный вывод 15 четвертой катушки коррекции 7 соединен с началом второго выводом 28 второй секции 20. Конденсатор выполнен в виде последовательно-согласно соединенных секций 19 и 20 на стержнях 16 и 17, при этом каждая секция 19 и 20 намотана в виде двузаходных обмоток из одинаковых изолированных проводников 29, 30 из алюминиевой фольги и пленок диэлектрика 31, 32 и соединенных между собой последовательно согласно. 2 ил.

Фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее компенсируемую электрическую сеть с двумя выводами, реактор, выполненный в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на стержнях магнитопровода двухзаходных обмоток первого и второго изолированных проводов из фольги в виде двух отдельных секций, отличающееся тем, что снабжено идентично выполненными последовательно согласно соединенными между собой четырьмя катушками коррекции, расположенными на стержнях магнитопровода, и двумя секциями, при этом один вывод компенсируемой электрической сети соединен с выводом начала первой катушки коррекции, а ее вывод конца соединен с выводом начала второй катушки коррекции, имеющей вывод конца, при этом другой вывод компенсируемой электрической сети соединен с выводом конца третьей катушки коррекции, а ее вывод начала соединен с выводом конца четвертой катушки коррекции, имеющей вывод начала, стержни магнитопровода отделены друг от друга одинаковыми по длине двумя немагнитными зазорами, на стержнях П-образных магнитопроводов расположены первая и вторая секции с намотанными изолированными первым и вторым проводами, при этом вывод начала первого провода первой секции соединен с концом второй катушки коррекции, вывод конца первого провода второй секции соединен с выводом начала четвертой катушки коррекции, секции между собой соединены согласно, при этом конец первого провода первой секции соединен с началом второго провода второй секции, а конец второго провода первой секции соединен с началом первого провода второй секции, вывод начала второго провода первой секции и вывод конца второго провода второй секции разомкнуты.