ШУНТО-СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ 3-Х ФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С НЕЙТРАЛЬНЫМ ПРОВОДОМ Российский патент 2024 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах саморегулируемого симметрирования токов и напряжений для трехфазной электрической сети при подключении к ней несимметричной трехфазной нагрузки с изменяющейся мощностью.

Известно устройство для симметрирования токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом и саморегулируемой индуктивностью, содержащее емкостные элементы, соединенные в звезду, и индуктивность, которая выполнена саморегулируемой и содержит цилиндрическую катушку, стальной сердечник из электротехнической стали, цилиндрическую стальную пружину и основание устройства (Пат. RU №26699, H02J 3/26, 10.12.2002) [1].

Недостатком данного устройства является наличие емкостных элементов, которые усложняют и снижают надежность устройства.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат, обмотки которого соединены по схеме встречный зигзаг, имеющий три фазных провода и один нейтральный. При этом фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам, а нейтральный - к нулевому проводу. Фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом снабжено тремя конденсаторными батареями, выводы каждой из которых подключены соответственно между фазными и нейтральными выводами электромагнитного аппарата (Пат. RU №1206881, H02J 3/26 23.01.1986) [2].

Недостатком данного устройства является неизменность его параметров индуктивности, что не позволяет осуществлять регулирование мощности устройства при изменении мощности подключаемой нагрузки.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего снижать несимметрию токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство имеет сердечники, сформированные в один блок посредством перемычки, закрепленной с верхними торцевыми частями сердечника. Каждый из этих сердечников установлен в соответствующей катушке с возможностью его осевого перемещения. При этом названный блок оснащен тремя пружинами растяжения, осевые линии которых совпадают с осями соответствующих сердечников. Один конец каждой пружины жестко соединен с корпусом, а другой - с перемычкой.

Предложено устройство, которое позволяет снижать несимметрию токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности, что осуществляется в результате перемещения подвижного сердечника.

На фиг. 1 и 2 изображено шунто-симметрирующее устройство для 3-х фазной электрической сети с нейтральным проводом. При этом на фиг. 1 показан разрез устройства, где приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - пружины, 3 - подвижный сердечник, 4 - первичная обмотка, 5 - вторичная обмотка, 6 - статический сердечник, 7 - катушка индуктивности. Стрелкой обозначено направления движения подвижного сердечника. На фиг. 2 дана электрическая схема устройства, обозначения на которой приведены в соответствии с ГОСТ 2.702 - 2011.

Шунто-симметрирующее устройство для 3-х фазной электрической сети с нейтральным проводом содержит три катушки индуктивности 7, обмотки которых разделены на две равные части (первая 4 и вторая 5), соединенные по схеме встречного зигзага при их согласном включении. Стальной сердечник 3 жестко закреплен на пружинах 2 к корпусу устройства 1. Движение сердечника "вверх-вниз" (показано на фиг. 1 стрелкой) определяется величиной тока нулевой последовательности каждой фазы.

Принцип работы устройства следующий. При отсутствии тока в нейтральном проводнике устройства стальной сердечник 3 за счет пружин 2 находится в верхнем положении в неподвижном состоянии. При прохождении через катушки 7 трех токов нулевой последовательности в ней возникает магнитное поле, магнитный поток которого пересекает сердечник 3 и наводит в нем ЭДС. По закону электромагнитной индукции сердечник 3 под действием электромагнитной силы начинает перемещаться вниз, растягивая пружины 2. Расстояние на которое опустится сердечник, будет зависеть от величины тока нулевой последовательности, протекающего по обмоткам устройства. Величина перемещения сердечника «вверх-вниз» определяется уровнем несиметричного энергопотребления. При увеличении несимметрии увеличивается ток нулевой последовательности и за счет этого увеличивается энергия электромагнитного поля, вызывая увеличение индуктивности катушки 7 и сердечник 3 опускается вниз. При снижении тока нулевой последовательности магнитная энергия уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности и сердечник 3 поднимается вверх.

Таким образом, предложено устройство, позволяющее компенсировать токи нулевой последовательности в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности, что улучшает качество электрической энергии и снижает потери мощности.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Патент RU №26699, U1 H02J 3/26, 10.12.2002.

2. Патент RU№1206881, H02J 3/26 23.01.1986 - прототип.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах саморегулируемого симметрирования токов и напряжений для трехфазной электрической сети при подключении к ней несимметричной трехфазной нагрузки с изменяющейся мощностью. Технический результат заключается в снижении потерь мощности и повышении качества электрической энергии путем компенсирования тока нулевой последовательности в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности. Шунто-симметрирующее устройство для 3-х фазной электрической сети с нейтральным проводом содержит трехфазный электромагнитный аппарат со стальными сердечниками, размещенными в катушках, установленных на основании. Обмотки соединены по схеме встречный зигзаг, имеющий три фазных вывода и один нейтральный. Каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный - к нулевому проводу. Кроме того, оно снабжено тремя конденсаторными батареями, выводы каждой из которых подключены соответственно между фазными и нейтральными выводами электромагнитного аппарата. Сердечники сформированы в один блок посредством перемычки, закрепленной с верхними торцевыми частями сердечников, и каждый из них установлен в соответствующей катушке с возможностью его осевого перемещения. При этом названный блок оснащен тремя пружинами растяжения, осевые линии которых совпадают с осями соответствующих сердечников. Один конец каждой пружины жестко соединен с корпусом, а другой - с перемычкой. 2 ил.

Шунто-симметрирующее устройство для 3-х фазной электрической сети с нейтральным проводом, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат со стальными сердечниками, размещенными в катушках, установленных на основании, обмотки названного аппарата соединены по схеме встречный зигзаг, имеющий три фазных вывода и один нейтральный, причем каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный - к нулевому проводу, кроме того, оно снабжено тремя конденсаторными батареями, выводы каждой из которых подключены соответственно между фазными и нейтральными выводами электромагнитного аппарата, отличающееся тем, что сердечники сформированы в один блок посредством перемычки, закрепленной с верхними торцевыми частями сердечников, и каждый из них установлен в соответствующей катушке с возможностью его осевого перемещения, при этом названный блок оснащен тремя пружинами растяжения, осевые линии которых совпадают с осями соответствующих сердечников, один конец каждой пружины жестко соединен с корпусом, а другой - с перемычкой.