Универсальный стабилизатор-регулятор электропитания с функцией энергосбережения Российский патент 2022 года по МПК H02M5/12 G05F1/12 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных, жилых, общественных и прочих системах, связанных с потреблением электрической энергии для экономии электрической энергии и стабилизации напряжения, а также в качестве пассивного фильтра, препятствующего проникновению в нагрузку импульсных и высокочастотных помех. Изобретение целесообразно применять к любой нагрузке, в том числе для управления режимами работы трёхфазных асинхронных двигателей в сети 0,4 кВ.

Из уровня техники известно значительное количество решений, направленных на регулирование напряжения по заданным параметрам, решений, направленных на регулирование напряжения в функции изменения тока нагрузки относительного номинального, а также устройств защиты асинхронного электродвигателя от неполнофазного режима. Однако устройства, сочетающего в себе все указанные функции, не выявлено.

Так, из RU 120499 (G05F1/30, опубл. 20.09.2012) известно устройство регулирования напряжения электроустановок потребителей, позволяющее снизить расход электрической энергии, потери в элементах электрической сети за счет того, что в устройстве, содержащем вольтодобавочный трансформатор, обмотка низшего напряжения которого включается в одну из фаз сети последовательно с нагрузкой, и коммутационную аппаратуру, контакты которой обеспечивают подключение обмотки высшего напряжения вольтодобавочного трансформатора между нейтралью и каждой из фаз трехфазной сети и закорачивание обмотки высшего напряжения вольтодобавочного трансформатора с отключением ее от сети, параллельно контактам коммутационной аппаратуры включены варисторы, а питание устройства производится от фаз сети через ограничительный резистор, при этом обмотка высшего напряжения вольтодобавочного трансформатора зашунтирована конденсатором.

Устройство позволяет регулировать напряжения электроустановок потребителей. К недостаткам известного решения следует отнести то, что его практическое содержание регулировки напряжения связано с режимами передаваемых напряжений и регулировкой этого напряжения в установленном диапазоне не зависимо от вида нагрузки и степени её загруженности, что не позволяет применить его в силовых распределительных сетях 0,4 кВ.

Известно также устройство регулирования напряжения переменного тока (US 78168940 B2, кл. G05F 1/12, опубл. 19.10.2010), обеспечивающее конкретное выходное напряжение, содержащее:

(а) вход источника питания, пригодный для электрического подключения к источнику питания переменного тока;

(b) выход нагрузки, пригодный для электрического подключения к нагрузке;

(с) силовую цепь, содержащую регулирующий трансформатор, имеющий первичную обмотку и вторичную обмотку, при этом упомянутая вторичная обмотка соединена последовательно с входом источника питания и выходом нагрузки, а упомянутая первичная обмотка соединена с входом источника питания таким образом, что первичная обмотка и вторичная обмотка имеют противоположные полярности, при этом упомянутая силовая цепь сконфигурирована так, чтобы выполнять регулирование напряжения без каких-либо прерываний выходной мощности в течение любого времени перехода, без искажения синусоидальных волн переменного тока и без сильного тока, циркулирующего через компоненты схемы во время переходного процесса; а также

(d) схему управления в электрическом соединении с входом источника питания и цепью питания для контроля входного напряжения, поступающего в регулятор напряжения переменного тока от источника питания переменного тока, и инициирования соответствующего переключения напряжения в цепи питания, приводящего к выходному напряжению в пределах заранее определенного диапазона, при этом схема управления содержит: датчик напряжения, содержащий понижающий трансформатор, диодный мост и несимметричный резистивный мост; первую и вторую обмотку реле; микроконтроллер, соединенный с источником питания переменного тока, причем указанный микроконтроллер имеет вход и выход, при этом вход датчика напряжения подключен через схему защиты к источнику переменного тока и к входу вторичной обмотки трансформатора регулятора; выход датчика напряжения подключен к входу микроконтроллера; выход микроконтроллера соединен с первым и вторым реле; а первое и второе реле дополнительно подключены к общему возврату

Известное решение не обеспечивает возможность управления напряжением в зависимости от вида нагрузки для достижения снижения потребления и потерь энергии. Контроль работы схемы осуществляется только в функции напряжения сети. Конструкция устройства не позволяет одновременно с управлением напряжением обеспечивать защиту подключаемого оборудования от исчезновения одной из фаз сети, что критично при питании трёхфазного электродвигателя.

Из RU 2377630 известен стабилизатор переменного напряжения (G05F 1/30, опубл. 27.12.2009), содержащий силовой двухполюсный автомат с независимым расцепителем, контакты которого включены последовательно в цепь нагрузки на входе и выходе регулировочного узла между фазным проводом сети и входом регулировочного узла и между нагрузкой и выходом регулировочного узла. Дополнительно также введен узел защиты, подключенный входом к точке соединения первого силового двухполюсного автомата с входом регулировочного узла, а выходом – к нейтральному проводу сети, при этом дополнительный узел защиты содержит первый, второй и третий контакты трехполюсного автомата защиты, которые подключены между нейтральным проводом и точкой соединения замыкающих контактов обоих коммутирующих элементов и между выводом первичной обмотки трансформатора и точкой соединения пары замыкающего и размыкающего контактов второго коммутирующего элемента. Преимуществом известного решения является повышение надежности работы стабилизатора за счет обеспечения возможности включения нагрузки в обход стабилизатора при неисправностях в нем, введения средств защиты от сверхтоков первичной обмотки трансформатора, однако, также, как и вышеописанные аналоги, оно содержит недостатки, связанные с тем , что выполняет только одну функцию, в данном случае – стабилизации напряжения, но конструкцией не предусмотрено его более универсальное использование ,а именно для управления напряжением в системе с силовой нагрузкой.

Из RU 2237270 C1 (кл. G05F 1/30, опубл. 27.09.2004) известен многоступенчатый стабилизатор переменного напряжения, который содержит трансформатор, коммутирующий блок, промежуточное реле, устройство сравнения и управления, вспомогательный источник, коммутирующее реле. Коммутирующий блок выполнен в виде размыкающего и замыкающего контактов. Параллельно первичной обмотке трансформатора включен конденсатор, замыкающий контакт подключен одним выводом к точке соединения размыкающего контакта и первичной обмотки трансформатора, другим выводом – к нулевому проводу. Устройство сравнения и управления выполнено в виде n схем контроля и управления, контролирующих увеличение или уменьшение напряжения на нагрузке от установленного уровня, n каскадов соединены ступенчато, а параллельно коммутирующим элементам включены RC-цепи. Согласно описанию, изобретение позволяет улучшить качество выходного напряжения, однако оно также не лишено недостатков, поскольку выполняет только функции стабилизатора напряжения и не может управлять режимами силовой нагрузки, а также осуществлять её защиту от неполнофазного режима. Данное решение принято в качестве ближайшего аналога.

Несмотря на множество теоретически обоснованных и практически внедренных решений, направленных на достижение оптимальных режимов передачи и потребления электрической мощности, актуальной остается проблема энергосбережения и повышение энергетической эффективности.

В большинстве случаев известные решения направлены на оптимизацию режимов электропередачи на уровнях напряжения выше 0,4 кВ. Их практическое содержание, связанное с режимами передаваемых напряжений, определяется одним критерием: чем выше уровень последнего, тем ниже потери в питающих сетях. Однако именно на уровне 0,4 кВ осуществляется основное потребление электрической мощности, и как следствие, именно на этом этапе возникают основные ее потери.

Более того, существует понятный антагонизм, возникающий между этапами передачи и потребления электрической мощности. С точки зрения передающих сетей, чем выше напряжение в высоковольтных линиях, тем ниже потери при передаче. Поэтому нередко, особенно в городах, по высокой стороне на подстанцию 10/0,4 кВ и 6/0,4 кВ поступает напряжение 10,6 кВ и 6,4 кВ соответственно, что приводит к значительным превышениям уровней напряжения на потребителях с Uл 380 В. Данные режимы приводят к неоправданному перерасходу электрической мощности, существенным перегрузкам по току электрических сетей с уровнем напряжения 0,4 кВ, сокращению ресурсов работы оборудования и росту ее аварийности.

Другими словами, U_Ф ≥232 В, что превышает уровень напряжения в сетях 0,4 кВ предельно допустимый по действующему ГОСТ.

В соответствии с последним, U_Ф = 220±5%, т.е. 209 В≥U_ГОСТ≤232 В. При таких выводах любой электропотребитель, получающий электропитание в рамках ГОСТ 32144-2013, должен работать в штатном режиме, т.е. его потребительские параметры должны соответствовать паспортным. Значит, с точки зрения функционирования любого электроприемника, следует что он должен эффективно работать как при U_Ф = 232 В, так и при U_Ф = 209 В. А если это так, то наиболее приемлемым режимом электропитания должен быть режим, соответствующий нижнему уровню напряжения, разрешенному по ГОСТ, т.е. U_Ф = 208 + 210 В. Причем экономический эффект возникает не только вследствие снижения потребления электрической мощности, но и от значительного увеличения ресурса электроприемников, т.е. увеличения срока службы за счет щадящего режима электропитания.

Конечно, существует такая техническая мера, способная в определенной степени решать задачи по регулированию напряжения на уровне 0,4 кВ, как переключение отпаек силовых трансформаторов, однако, она не обладает достаточной селективностью, что при питании потребителей на значительном удалении от понижающего трансформатора может привести к недопустимому снижению уровня напряжения за счет потерь в питающих линиях. К тому же процедура, связанная с такого рода переключениями, носит эпизодический сезонный характер и, как правило, не приветствуется эксплуатирующим персоналом.

Использование вышеизложенного свойства относится к активной нагрузке или смешанной, но с доминирующим преобладанием активной.

Напряжение же питания силовой нагрузки необходимо регулировать теми же средствами, но в функции её номинального тока посредством датчика и реле контролирующими этот параметр, что следует из теории и правил эксплуатации электрических машин.

В основу заявленного изобретения положены вышеприведённые знания. Изобретение основано на регулировании напряжения в непосредственной близости к потребителю.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в создании устройства, объединяющего в себе одновременно функции регулирования напряжения по заданным параметрам, в том числе в функции изменения тока асинхронного двигателя относительно номинального, а также защиты этого электродвигателя от неполнофазного режима, что позволит:

- защитить электрооборудование от недопустимых перепадов сетевого напряжения;

- снизить уровень тока и потребление энергии;

- увеличить срок службы электрооборудования;

- обеспечить бесперебойную работу и сохранить устойчивость технологического процесса;

- компенсировать потребление реактивной составляющей получаемой электроэнергии;

- разгрузить питающие линии по току;

- защитить асинхронный двигатель от неполнофазного режима работы (от обрыва одной из трёх фаз).

При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении экономии электрической энергии от сокращения потребления электрической мощности за счет режимного управления напряжением в зависимости от вида нагрузки. Одновременно достигается другой технический результат – повышается универсальность стабилизатор-регулятора напряжения переменного тока, поскольку предложенное устройство подходит для выполнения указанных выше задач с любым видом нагрузки.

Суть предлагаемого изобретения заключается в том, что в одном устройстве объединены функции стабилизатора напряжения с автоматическим регулированием величины напряжения в электрических сетях 380/220 В, 50 Гц, при этом регулирование осуществляется в заданных пределах, при его отклонениях от параметров ГОСТ 32144-2013, что препятствует проникновению в нагрузку импульсных и высокочастотных помех, и функция экономии электрической энергии.

Признаки, которые являются общими с аналогом RU 2237270: предлагаемое решение включает вольтодобавочный трансформатор, состоящий из обмотки низкого напряжения и обмотки высокого напряжения, при этом обмотка низкого напряжения включена последовательно между источником питания и нагрузкой; конденсатор, включенный параллельно обмотке высокого напряжения трансформатора, мостовая схема коммутации исполнительных контакторов; плавающая уставка контроллеров напряжения.

Признаки, которые отличают предлагаемое решение от ближайшего аналога и влияют на достижение технического результата:

- реле контроля тока, выполненное с возможностью переключения режима работы в зависимости от текущих параметров нагрузки, таким образом, что либо блокирует реле напряжения в случае недопустимости снижения напряжения регулятором, либо даёт команду исполнительному контактору на повышение напряжения на нагрузке в соответствии с установленным алгоритмом его работы;

- компенсатор реактивной мощности, предназначенный для защиты двигателя от неполнофазного режима, а также позволяющий уменьшить потери мощности и снижение напряжения в различных участках электросети; сократить количество реактивной энергии в распределительной сети (воздушные и кабельные линии), трансформаторах и генераторах; снизить затраты на оплату потреблённой электрической энергии; сократить влияние сетевых помех на работу оборудования; снизить асимметрию фаз.

Компенсатор реактивной мощности соединен по схеме включения треугольник и имеющий в случае пропадания (обрыва) одной из фаз сети автоматическое устройство, подключающее нейтраль питающей сети к нулевой точке статора двигателя в целях сохранения и защиты двигателя, а также бесперебойной его работы в случае неполнофазного режима.

А также реле контроля наличия фаз, управляющее защитой силовой нагрузки и предотвращающее остановку двигателя при пропадании (обрыве) одной из фаз, которая соединяет нулевую точку сети с нулевой точкой статора двигателя.

Заявленное решение поясняется Фиг. 1, где показан пример реализации изобретения – схема трехфазного энергосберегающего стабилизатора – регулятора переменного напряжения с контроллером по каждой фазе 0,4 кВТ.

Устройство содержит компенсатор реактивной мощности по схеме включения «треугольник» С1*, первый вольтодобавочный трансформатор Т1, второй вольтодобавочный трансформатор Т2, третий вольтодобавочный трансформатор Т3, первое реле напряжения KV1, второе реле напряжения KV2, третье реле напряжения KV3, реле последовательности и обрыва фаз К1*, контактор коммутации нулевой точки асинхронного двигателя К2*, первое реле тока КА1, второе реле тока КА2, третье реле тока КА3, первый конденсатор С1, второй конденсатор С2, третий конденсатор С3, первый ограничивающий резистор 1R, второй ограничивающий резистор 2R, третий ограничивающий резистор 3R, выключатель трехполюсный автоматический на входе QF1, выключатель трехполюсный автоматический на выходе QF2; первый выключатель двухполюсный автоматический QF4, второй выключатель двухполюсный автоматический QF5, третий выключатель двухполюсный автоматический QF6, систему заземления PEN, исполнительные контакторы 1К2-1К3 в цепи первого вольтодобавочного трансформатора, исполнительные контакторы 2К2-2К3 в цепи второго вольтодобавочного трансформатора, исполнительные контакторы 3К2-3К3 в цепи третьего вольтодобавочного трансформатора, блок питания реле G1.

Первый вольтодобавочный трансформатор Т1 состоит из обмотки низкого напряжения 1А-2А и обмотки высокого напряжения С11-С12.

Второй вольтодобавочный трансформатор Т2 состоит из обмотки низкого напряжения С21-С22 и обмотки высокого напряжения С21-С22.

Третий вольтодобавочный трансформатор Т3 состоит из обмотки низкого напряжения 1С-2С и обмотки высокого напряжения С31-С32.

Первый конденсатор С1 включен параллельно обмотке высокого напряжения С11-С12 первого вольтодобавочного трансформатора Т1.

Второй конденсатор С2 включен параллельно обмотке высокого напряжения С21-С22 второго вольтодобавочного трансформатора Т2.

Третий конденсатор С3 включен параллельно обмотке высокого напряжения С31-С32 третьего вольтодобавочного трансформатора Т3.

Реле контроля тока КА1, КА2, КА3 и реле контроля напряжения KV1, KV2, KV3, а также реле контроля последовательности и обрыва фаз К1* образуют систему контроля.

Реле контроля напряжения KV1, KV2, KV3 контролируют верхнюю и нижнюю границы установленного в заданных параметрах напряжения. Оно действует с выдержкой времени. В реле содержатся первая пара контактов, подающих питание на катушку управления исполнительного контактора и вторая пара контактов, предназначенных для подачи питания на шунтирующие контакторы, что позволяет избежать нежелательных переходных процессов при включении в сеть устройства.

Реле напряжения KV1 первой фазы подключено в цепи контроля между «нулевой» нейтральной точкой и фазой 1, в цепи питания подключено к источнику постоянного тока.

Исполнительные контакты: пара контроля нижней границы напряжения и пара контроля верхней границы напряжения подключены к фазе 1 и к катушкам управления исполнительных контакторов и шунтирующего ограничительный резистор контактора группы первой фазы.

Реле KV2 второй фазы подключено в цепи контроля между «нулевой» нейтральной точкой и фазой 2, в цепи питания подключено к источнику постоянного тока. Исполнительные контакты: пара контроля нижней границы напряжения и пара контроля верхней границы напряжения подключены к фазе 2 и к катушкам управления исполнительных контакторов и шунтирующего ограничительный резистор контактора группы второй фазы.

Реле третьей фазы KV3 подключено в цепи контроля между «нулевой» нейтральной точкой и фазой 3, в цепи питания подключено к источнику постоянного тока. Исполнительные контакты: пара контроля нижней границы напряжения и пара контроля верхней границы напряжения подключены к фазе 3 и к катушкам управления исполнительных контакторов фазы 3 и шунтирующего ограничительный резистор контактора фазы группы третьей фазы.

Реле контроля тока КА1, КА2, КА3 производят контроль и исполнение при помощи групп исполнительных контакторов 1К2-1К3, 2К2-2К3, 3К2-3К3 каждой отдельно взятой фазы. При достижении значения тока, установленного на токовом реле либо блокируется сигнал контактору на понижение напряжения питания вольтодобавочным трансформатором, либо подаётся сигнал на повышение напряжения питания, если ток с определённым значением превышает допустимое значение

Реле контроля обрыва и чередования фаз К1* идет на все три фазы одно. Данное реле обеспечивает предотвращение аварийной остановки 3-х фазного двигателя в случае пропадания одной из трех фаз. Реле управляет контактором К2*, который соединяет нулевую точку сети с нулевой точкой статора двигателя.

Компенсатор реактивной мощности С1* предназначен для защиты двигателя от пропадания (обрыва) одной из фаз. Известно, что электрическая энергия состоит из двух частей: активной и реактивной. Первая преобразуется в различные виды полезной энергии (тепловую, механическую и пр.), вторая – создаёт электромагнитные поля в нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, индукционные печи, осветительные приборы). Несмотря на необходимость реактивной энергии для работы указанного оборудования, она дополнительно нагружает электросеть, увеличивая потери активной составляющей. Это приводит к тому, что промышленный потребитель принужден дважды платить за одну и ту же энергию. Сначала по счётчику реактивной энергии и ещё раз косвенно, как потери активной составляющей, фиксируемые прибором учёта активной энергии. Таким образом, для решения ещё и этой задачи (уменьшение реактивной части энергии) использован компенсатор реактивной мощности.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В зависимости от вида нагрузки стабилизатор-регулятор определяет алгоритм регулирования, с помощью которого осуществляется воздействие на напряжение питания таким образом, чтобы максимально увеличить КПД электропотребления. Отличительной особенностью изобретения является то, что регулирование производят в функции номинального напряжения активной нагрузки и в функции номинального тока двигателя регулировочным трансформатором за счет электродвижущей силы, индуктированной обмоткой верхнего напряжения в обмотке нижнего напряжения трансформатора. Это позволяет оптимизировать режим питания как активной нагрузки, отстраиваясь от нижнего допустимого уровня напряжения питания электропотребителя с целью снижения в нём тока до уровня оптимально допустимого, а следовательно, и минимального потребления им энергии из сети и увеличения ресурса его долговечности, так и режим питания электродвигателя позволяющее регулировать в том числе ток ротора и статора электродвигателя в функции его номинального тока, при этом, если ток двигателя меньше или равен 0,75 Iном.дв. - напряжение питания уменьшается, при токе больше 0,75 Iном.дв., но меньше 0,9 Iном.дв. - напряжение остаётся номинальным сетевым, а если ток статора превышает 0,9 Iном.дв. – напряжение питания увеличивается.

При активной нагрузке важно держать уровень напряжения питания на нижней границе ГОСТ, тогда ток потребления в нагрузке и линии, подводящей к ней электроэнергию, будет минимальным, и при этом потребитель будет сохранять свои расчётные паспортные параметры.

Далее описан алгоритм работы трёхфазной схемы при активной нагрузке на примере первой фазы, поскольку каждая из трёх фаз работает независимо от работы двух других фаз по заданным именно ей параметрам при помощи взаимодействующих реле контроля уровня напряжения и реле контроля уровня тока.

При активной нагрузке действует только реле контроля уровня напряжения, выдавая сигналы управления при достижении уровня значений верхней или нижней уставок по напряжению.

В режиме отсутствия необходимости регулирования обмотка С11-С12 высокого напряжения (регулировочного) вольтодобавочного трансформатора находится в «закороченном» состоянии благодаря собранным по схеме «нормально замкнутым» контактам исполнительных контакторов 1К2-1К3. В этом случае регулировочный трансформатор представляет собой трансформатор тока и никакую работу не выполняет.

При срабатывании реле напряжения в зависимости от группы исполнительных контактов «верхней границы» 38, либо «нижней границы» 28 подаётся напряжение, либо на катушку управления контактора 1К2, либо на катушку управления контактора 1К3.

«Нормально замкнутый» контакт контактора 1К2, или 1К3 размыкается, а «нормально разомкнутый» контакт контактора 1К2, или 1К3 замыкается, создавая ток в обмотке высокого напряжения, индуцирующий магнитный поток в магнитопроводе регулировочного трансформатора, который, в свою очередь, либо повышает уровень напряжения на выходе обмотки низкого напряжения регулировочного трансформатора (когда магнитные потоки попутны, либо уменьшает его (когда магнитные потоки встречны).

Конденсатор С1 при этом выполняет роль демпфера, поглощающего повышенное напряжение, наводимое током в нагрузки, протекающим в обмотке низкого напряжения на обмотку высокого напряжения при так называемом «провале контактов» контактора (время между размыканием «нормально замкнутых» контактов и замыканием «нормально разомкнутых» контактов).

Включение обмотки высокого напряжения происходит через первый ограничивающий резистор 1R с целью исключения броска тока в обмотке высокого напряжения, возникающего при коммутации из-за явления «насыщения» трансформаторной стали регулировочного трансформатора с последующим «закорачиванием» (1-2 сек) ограничивающего резистора посредством срабатывания замыкающих контактов контактора 1К1 в результате подачи управляющего сигнала с контактов 45 или 48 реле напряжения.

Для эффективной работы асинхронной машины и увеличения срока её службы полезно при нагрузках меньше 0,75 номинальной уменьшать напряжение питания двигателя, а при нагрузках 0,9 и более номинала увеличивать его, поскольку ток намагничивания определяется при помощи кривой намагничивания (каталожная величина) и не зависит от нагрузки, а ток ротора напрямую зависит от нагрузки на валу электродвигателя.

Поэтому при силовой нагрузке существует три основных режима работы:

1. Режим работы «недогруз» соответствует уровню входного напряжения U_BX = 208 В и ниже, вплоть до 170 В, т.е. до нижнего предела рабочего диапазона. При этом U_ВЫХ = U_ВХ. Режим, при котором ток двигателя составляет порядка 10-75% от номинального значения. При таком режиме снижают напряжение питания, что приводит к снижению тока и, соответственно, снижению потребления и потерь энергии. В режиме работы «недогруз» устройство работает в том же алгоритме, как в случае с активной нагрузкой (описано выше).

2. Режим работы «номинал», при котором U_BX = U_ВЫХ. Режим, при котором ток двигателя составляет порядка 75-90% от номинального значения. При таком режиме поддерживают среднее номинальное напряжение для соблюдения оптимальных значений. В этом режиме устройство работает аналогично, как и в случае с активной нагрузкой (описано выше).

3. Режим работы «перегруз», обусловленный уровнем U_BX = 217В и выше, до 260 В, что является верхней границей рабочего диапазона. При этом U_BX - U_BbIX - 12 В. Режим, при котором ток двигателя составляет порядка 90-105% от номинального. При таком режиме повышают напряжение питания, что приведёт к снижению тока двигателя и питающей сети и, соответственно, к снижению потребления и потерь энергии, как отдельно взятого, так и их группы, соответственно, кратно увеличивая и моторесурс защищаемого оборудования, будь то активная нагрузка (освещение, тепловые элементы), или силовая нагрузка (асинхронный электродвигатель).

В режиме «перегруз» схема работает следующим образом:

когда ток двигателя достигает 90-105% от номинального значения, исполнительный контакт 38 реле напряжения блокируется разрывом исполнительного контакта реле тока КА1 и предотвращает снижение напряжения питания при повышенной нагрузке. Второй исполнительный контакт реле тока КА1, замыкаясь подаёт питание на катушку контактора 1К2 , который срабатывая повышает напряжение питания на «перегруженном» двигателе.

Изменение напряжения в точке 2А обмотки низкого напряжения относительно точки 1А обмотки низкого напряжения за счёт наведённой ЭДС обмоткой высокого напряжения в обмотке низкого напряжения происходит в любом режиме, когда срабатывает один из исполнительных контакторов 1К2, 1К3, 2К2, 2К3, 3К2, 3К3.

Этого не происходит лишь в режиме «номинал», когда сетевое напряжение соответствует оптимальному и не подлежит регулированию.

Обрыв одной из питающих линий определяет реле контроля фаз К1*, которое в случае «аварии» своим исполнительным нормально замкнутым контактом снимает питание с нормально замкнутого контактора К2* «нейтрали» асинхронного двигателя чем замыкает контакты контактора К2* и соединяет нейтраль асинхронного двигателя с нулевой точкой питающей сети. То есть, защита асинхронного электродвигателя от неполнофазного режима осуществляется за счет соединения нулевой точки обмоток статора асинхронного двигателя с нейтралью питающей сети.

Устройство универсально и подходит для выполнения задач с любыми видами нагрузки в том числе для двигателей в сети 0,4 кВ, в отличие от известных решений, в которых присутствует разделение в применении для разнородных нагрузок потребителей (отдельно активная нагрузка и отдельно силовая нагрузка).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных, жилых, общественных и прочих системах, связанных с потреблением электрической энергии для экономии электрической энергии и стабилизации напряжения, а также в качестве пассивного фильтра, препятствующего проникновению в нагрузку импульсных и высокочастотных помех. Изобретение целесообразно применять к любой нагрузке, в том числе для управления режимами работы трёхфазных асинхронных двигателей в сети 0,4 кВ. Технический результат заключается в повышении экономии электрической энергии от сокращения потребления электрической мощности за счет режимного управления напряжением в зависимости от вида нагрузки. Технический результат достигается за счет того, что в одном устройстве объединены функции стабилизатора напряжения с автоматическим регулированием величины напряжения в электрических сетях 380/220 В, 50 Гц, при этом регулирование осуществляется в заданных пределах, при его отклонениях от параметров ГОСТ 32144-2013, что препятствует проникновению в нагрузку импульсных и высокочастотных помех, и функция экономии электрической энергии. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

1. Универсальный стабилизатор-регулятор электропитания с функцией энергосбережения, включающий вольтодобавочный трансформатор, состоящий из обмотки низкого напряжения и обмотки высокого напряжения, при этом обмотка низкого напряжения включена последовательно между источником питания и нагрузкой; конденсатор, включенный параллельно обмотке высокого напряжения трансформатора; мостовую схему коммутации исполнительных контакторов; реле контроля напряжения, отличающийся тем, что содержит компенсатор реактивной мощности и реле контроля тока, выполненное с возможностью переключения, или в режим работы «недогруз», при котором ток двигателя составляет порядка 10-75% от номинального значения, или в режим работы «номинал», при котором ток двигателя составляет порядка 75-90% от номинального значения, или в режим работы «перегруз», при котором ток двигателя достигает 90-105% от номинального значения, таким образом, что в режиме работы «недогруз» блокирует реле напряжения в случае недопустимости снижения напряжения регулятором, а в режиме работы «перегруз» даёт команду исполнительному контактору на повышение напряжения на нагрузке в соответствии с установленным алгоритмом его работы.

2. Универсальный стабилизатор-регулятор электропитания по п. 1, отличающийся тем, что компенсатор реактивной мощности соединен по схеме включения треугольник и имеющий в случае пропадания одной из фаз сети автоматическое устройство, подключающее нейтраль питающей сети к нулевой точке статора двигателя в целях сохранения и защиты двигателя, а также бесперебойной его работы в случае неполнофазного режима.

3. Универсальный стабилизатор-регулятор электропитания по п. 1, отличающийся тем, что содержит реле контроля наличия фаз.