УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ СЕТЕВЫХ ПОМЕХ С КОМПЕНСАТОРОМ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Российский патент 2024 года по МПК H02J3/18 

Настоящее изобретение относится к электротехники и новому конструктивному решению соединения, в частности объединения фильтров подавления сетевых помех с элементом компенсации реактивной мощности в виде блока силовых конденсаторов. Устройство устанавливают в цепи электропитания потребителей электроэнергии переменного тока, которое обеспечивает фильтрацию сетевых помех - уменьшение уровня помех, а также компенсирует составляющую часть реактивной мощности.

Все потребители электрической энергии, за исключением не индукционных нагревателей и ламп накаливания, при работе создают электромагнитные помехи, кондуктивные -распространяющиеся по проводам и сетям электропитания и электромагнитные -распространяющиеся в пространстве. К основным потребителям, создающим электромагнитные помехи относятся: электродвигатели, оборудование сварки, люминесцентные и светодиодные лампы, блоки питания, импульсные преобразователи элементов вычислительной техники и многие другие устройства, они являются не только источниками электромагнитных помех в широком диапазоне частот, а также нагружают сеть электропитания как активной, так и реактивной составляющими полной потребляемой мощности.

Реактивная мощность - часть полной мощности, затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке, имеющей емкостную и индуктивную составляющие. Не выполняет полезной работы, вызывает дополнительный нагрев проводников и требует применения источника энергии повышенной мощности.

Электронные устройства все больше окружают нас в повседневной жизни, и все более остро встают вопросы электромагнитной совместимости (ЕМС). В связи с этим ужесточаются и требования, предъявляемые к фильтрам сетевых помех, применяемым для защиты устройств от проникновения высокочастотных помех из сети питания и для защиты от проникновения в сеть высокочастотных помех от потребителей электроэнергии.

Существуют отдельные устройства для подавления сетевых помех -сетевые помехоподавляющие фильтры, Патент RU 208745 U1, кл. Н03Н 7/09, опубл. 12.01.2022 Бюл. №2.

Известен фильтр помехоподавляющий для цепей переменного тока в модульном исполнении, Патент RU 203577 U1, кл. G06F 21/00, H01F 41/02 опубл. 13.04.2021 Бюл. №11.

Известен фильтр подавления электромагнитных помех, Патент RU 201014 U1, кл. H01F 1/15308, опубл. 23.11.2020 Бюл. №33.

Существуют и устройства компенсации реактивной мощности, подробно изложены на сайте компании «Хомов электро» https://khomovelectro.ru

Известен безмостовой корректор коэффициента мощности Патент RU U1 189902, кл. Н02М 1/42, опубл. 11.06.2019 Бюл. №17

Предлагается (не имеющее аналогов) способ и устройство, где фильтрация сетевого напряжения и компенсация реактивной мощности происходит в едином цикле.

В части способа представлен порядок выполнения соединений элементов, который осуществляется в различных сочетаниях, элементы фильтрации соединены последовательно, а элемент блока конденсаторов соединен между двумя аналогичными элементами фильтрации параллельно цепям электропитания устройства. Условия осуществления действий элементов устройства в способе происходит в режиме одновременного единого цикла.

Задачей технического решения является: расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии.

Поставленная задача решается благодаря тому, что способ и устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности представляет собой объединенную сборку помехоподавляющих элементов фильтрации, состоящих, по крайней мере, из двух одинаковых элементов помехоподавления, расположенных в металлическом корпусе, состоящих из помехоподавляющих индуктивно связанных синфазных дросселей, дроссели изготавливают на тороидальных магнитопроводах, выполненных из аморфных и нанокристаллических сплавов в виде тонких лент, помехоподавляющих проходных конденсаторов, между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности, состоящий из блока конденсаторов, одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия.

Устройство фильтрации сетевых помех могут быть использованы в вариантах исполнения, с различным значением номинальных токов нагрузки (10, 16, 25, 40, 63, 100, 200 А) и соответственно в трехфазных и однофазных сетях электропитания 380/220 В.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии.

Практическое апробирование заявленного способа и устройства подтвердило расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на которых изображено:

На (Фиг. 1) Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности, где обозначено:

1. Шина защитного заземления (РЕ)

2. Металлический корпус

3. Синфазный помехоподавляющий дроссель

4. Проходной помехоподавляющий конденсатор

5. Блок силовых конденсаторов

В способе представлен порядок выполнения соединений элементов, который осуществляют в различных сочетаниях, элементы фильтрации состоящие из проходных конденсаторов (C1, С2, С3, С4), и (С5, С6, С7, С8) и двух синфазных помехоподавляющих дросселей (3), состоящих из четырех индуктивно связанных обмоток (L1, L2, L3, L4) и (L5, L6, L7, L8) соединены последовательно, а элемент блока конденсаторов (5), включающий в себя три силовых конденсаторов (С9, С10, С11), соединенные между собой в треугольник и три предохранителя (F1, F2, F3), для каждой фазы (А, В, С), соединен между двумя аналогичными элементами фильтрации параллельно цепям электропитания устройства. Условия осуществления действий элементов устройства в способе происходит в режиме одновременного единого цикла.

Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности представляющая объединенную сборку помехоподавляющих элементов фильтрации, состоящих, по крайней мере, из двух одинаковых элементов помехоподавления, расположенных в металлическом корпусе (2), состоящих из помехоподавляющих индуктивно связанных синфазных дросселей (3), дроссели изготавливают на тороидальных магнитопроводах, выполненных из аморфных и нанокристаллических сплавов в виде тонких лент, помехоподавляющих проходных конденсаторов (С1…С8), между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности (5), состоящий из блока силовых конденсаторов (С9, С10, С11), соединенные между собой в треугольник и три предохранителя- прерывателя

(F1, F2, F3), для каждой фазы (А, В, С), одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия.

Блок силовых конденсаторов (5), специально разработан для фильтров переменного тока трехфазной сети, а также для коррекции коэффициента мощности трехфазной сети с высоким уровнем гармонических искажений и обладает малым значением собственных потерь.

Три силовых конденсаторных элемента (С9, С10, С11) соединены внутри корпуса в треугольник, встроенные предохранители-прерыватели (F1, F2, F3) избыточного давления обеспечивают безопасность работы и контролируемое отключение в случае перегрузки конденсатора.

В конструкции силовых конденсаторов применяется «сухая» технология использования металлизированной полипропиленовой пленки с локальным управляемым самовосстановлением, а особый состав полимерного диэлектрика позволяет получить высокую электрическую прочность в диапазоне рабочих температур до +70°С.

Работает устройство следующим образом: на вход устройства (Фиг. 1) подключают трехфазную сеть электропитания (фаза А, фаза В, фаза С, нейтраль N, защитное заземление РЕ), распределительную сеть потребителя подключают соответственно (фаза А, фаза В, фаза С, нейтраль N, защитное заземление РЕ) к нагрузке. В обязательном порядке корпус устройства должен быть присоединен к заземляющему устройству. Фильтрация сетевых помех выполняется элементами помехоподавления помехоподавляющими проходными конденсаторами (С1…С8), помехоподавляющими индуктивно связанными синфазными дросселями (3), способные устранять синфазные и дифференциальные сетевые помехи, причем устройство обеспечивает ослабление сетевых помех от проникновения из сети питания и от проникновения в сеть помех от потребителей электроэнергии. Между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности (5), который одновременно обеспечивает корректировку коэффициента мощности (Cos ϕ), и обеспечивает ослабление сетевых помех в области низких частот, за счет большой емкости конденсаторов.

Устройство размещено в металлическом корпусе (2) с использованием проходных конденсаторов (С1…С8), что в совокупности обеспечивает экранирование от внутренних и внешних электромагнитных полей, обеспечивая при этом электромагнитную совместимость технических средств.

Техническая осуществимость изобретения вытекает из описания способа и устройства фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности с практическим достижением указанного технического результата.

Изобретение относится к электротехнике и новому конструктивному решению соединения, в частности объединения фильтров подавления сетевых помех с элементом компенсации реактивной мощности в виде блока конденсаторов. Техническим результатом изобретения является расширение полосы подавления сетевых помех в сторону низких частот (80 кГц), подавление синфазных и дифференциальных помех, увеличение коэффициента мощности (Cos ϕ), улучшение электромагнитной совместимости и качества потребляемой электроэнергии. Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности, дополнительно содержащее между элементами фильтрации элемент компенсации реактивной мощности, состоящий из блока силовых конденсаторов, одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия. 1 табл., 1 ил.

Устройство фильтрации сетевых помех с компенсатором реактивной мощности, представляющее объединенную сборку помехоподавляющих элементов фильтрации, состоящих по крайней мере из двух одинаковых элементов помехоподавления, расположенных в металлическом корпусе, состоящих из помехоподавляющих индуктивно связанных синфазных дросселей, дроссели изготавливают на тороидальных магнитопроводах, выполненных из аморфных и нанокристаллических сплавов в виде тонких лент, помехоподавляющих проходных конденсаторов, характеризующихся тем, что между элементами фильтрации присоединен элемент компенсации реактивной мощности, состоящий из блока силовых конденсаторов, одновременно выполняющего функции накопительного и фильтрующего действия.