УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКА В НУЛЕВОМ ПРОВОДЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ СЕТИ Российский патент 2024 года по МПК H02H9/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уменьшения потерь электроэнергии в элементах трехфазной четырехпроводной сети за счет ограничения тока в нулевом рабочем проводе.

Известно устройство для снижения тока в нулевом рабочем проводе четырехпроводной сети, содержащее индуктивный элемент с замкнутым магнитопроводом, на который намотаны три обмотки с одинаковыми числами витков, согласно-продольно включенные в фазные провода между источником питания и нагрузкой [Патент РФ №159155 «Устройство для снижения тока в нулевом проводе четырехпроводной сети», опубл. в БИ №4, 2016].

Недостатком устройства является увеличение несимметрии напряжения на нагрузке с неоднородными электроприемниками в линейных проводах сети, а также вероятность трехфазного короткого замыкания вблизи источника питания из-за пробоя изоляции обмоток.

Известно также устройство для ограничения тока в нулевом рабочем проводе четырехпроводной сети [ПМ РФ №218514 «Устройство для ограничения тока в нулевом рабочем проводе трехфазной четырехпроводной сети», опубл. в БИ №16, 2023 - прототип], выполненное из трех обмоток, находящихся на замкнутом магнитопроводе, согласно-продольно включенных в фазные провода сети со стороны источника питания, и трехфазного трансформатора со схемой соединения обмоток «двойной зигзаг с нулем», поперечно включенного со стороны нагрузки между фазными и нулевым рабочим проводами сети.

Недостатком данного устройства является неполное ограничение тока в нулевом проводе сети и большие собственные потери мощности в обмотках и магнитопроводах устройства.

Задача изобретения - снижение потерь мощности за счет эффективности ограничения тока в нулевом рабочем проводе трехфазной четырехпроводной электрической сети и в самих элементах устройства.

Технический результат достигается тем, что одновременно применяются обмотка на замкнутом магнитопроводе, включенная в начале сети, и три обмотки на магнитопроводах, подключенные вблизи нелинейных нагрузок, между линейными и нулевым проводами, причем указанные три обмотки размещены на отдельных замкнутых магнитопроводах и, образуя соединение «звезда с нулем», являются первичными, а их вторичные обмотки соединены между собой по схеме «треугольника», для управления работой устройства дополнительно введены два синхронизированных таймера и два контактора, первый из которых своим силовым размыкающимся контактом подключен параллельно обмотке на замкнутом магнитопроводе, включенной продольно в нулевой провод сети, три замыкающихся контакта второго контактора включены между линейными проводами сети и тремя первичными обмотками на магнитопроводах, образующих соединение «звезда с нулем», причем каждый из контакторов управляется своим таймером, подключенным на фазное напряжение сети.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами: на фиг. 1 представлена схема подключения устройства к трехфазной четырехпроводной электрической сети, на фиг. 2 показан суточный график изменения тока в нулевом проводе и период работы устройства.

Устройство для ограничения тока в нулевом проводе подключено к трехфазной четырехпроводной сети, отходящей от трансформатора 1 со схемой включения обмоток «звезда/звезда с нулем» и имеющей как минимум два участка в виде полных сопротивлений 2, 3, 4, 5 и 6, 7, 8, 9, за которыми включена нелинейная несимметричная нагрузка 10 и 11, трансформаторной группой с соединением обмоток «звезда с нулем / треугольник» 12 в месте подключения нагрузки 10 и обмоткой 13, продольно включенной в нулевой провод в начале сети. Отключение от сети обмотки 13 выполняется по команде таймера 14 шунтированием контакта контактором 17, а трансформаторной группы «звезда с нулем / треугольник» - по команде таймера 15 контактором 16.

Устройство для ограничения тока в нулевом проводе трехфазной четырехпроводной сети работает следующим образом. В трехфазной четырехпроводной сети с несимметричной и нелинейной нагрузкой на каждой гармонике появляются токи и напряжения нулевой последовательности. Если на трех отдельных замкнутых магнитопроводах намотать две пары обмоток с коэффициентом трансформации единица и одну из групп обмоток соединить по схеме «треугольника», то трансформаторная группа с соединением обмоток «звезда с нулем / треугольник» будет обладать минимальным сопротивлением токам нулевой последовательности со стороны обмоток, которые соединены в «звезду» и включены поперечно между линейными проводами сети и нулевым проводом. Обмотка же, включенная в нулевой провод сети продольно, будет иметь максимальное сопротивление токам нулевой последовательности разных гармоник. Поэтому большая часть токов нулевой последовательности на всех гармониках будет замыкаться через подключенную трансформаторную группу с соединением обмоток «звезда с нулем / треугольник», значительно повышая эффективность ограничения тока в нулевом рабочем проводе трехфазной четырехпроводной электрической сети и в самих элементах устройства. При этом значительная часть напряжения нулевой последовательности всех гармоник со стороны силового трансформатора 1 будет падать на продольно подключенной обмотке 13 между источником питания и нагрузками 10 и 11. Для токов прямой и обратной последовательности устройство будет работать, обеспечивая избирательность только для токов нулевой последовательности основной и высших гармоник.

Ток в нулевом проводе изменяется в течение суток как показано на фиг. 2, например, у бытовых нагрузок. Поэтому при низких значениях тока в нулевом проводе сети, из-за собственных потерь активной мощности в самом устройстве, может оказаться экономически нецелесообразно держать в течение суток подключенное к сети устройство. В таком случае синхронизированные по времени таймеры произведут отключение устройства от сети.

Таким образом, за счет ограничения токов нулевой последовательности основной и третьей гармоник, снижаются нагрев нулевого рабочего провода трехфазной четырехпроводной сети и потери электроэнергии в элементах сети.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уменьшения потерь электроэнергии в элементах трехфазной четырехпроводной сети за счет ограничения тока в нулевом рабочем проводе. Задача изобретения - снижение потерь мощности за счет эффективности ограничения тока в нулевом рабочем проводе трехфазной четырехпроводной электрической сети и в самих элементах устройства. Сущность изобретения - устройство для ограничения тока в нулевом проводе трехфазной четырехпроводной сети, содержащее обмотку на замкнутом магнитопроводе, включенную в начале сети, три обмотки на магнитопроводах, подключенных вблизи нелинейных нагрузок, между линейными и нулевым проводами, причем три обмотки размещены на отдельных замкнутых магнитопроводах и, образуя соединение «звезда с нулем», являются первичными, а их вторичные обмотки соединены между собой по схеме «треугольника», для управления работой устройства дополнительно введены два синхронизированных таймера и два контактора, первый из которых своим силовым размыкающимся контактом подключен параллельно обмотке на замкнутом магнитопроводе, включенной продольно в нулевой провод сети, три замыкающихся контакта второго контактора включены между линейными проводами сети и тремя первичными обмотками на магнитопроводах, образующих соединение «звезда с нулем», причем каждый из контакторов управляется своим таймером, подключенным на фазное напряжение сети. 2 ил.

Устройство для ограничения тока в нулевом проводе трехфазной четырехпроводной сети, содержащее трансформаторную группу обмоток, первичные обмотки которой соединены по схеме «звезда» и подключены к трехфазной четырехпроводной сети, отличающееся тем, что первичные и вторичные обмотки соответствующих фаз трансформаторной группы размещены на отдельных замкнутых магнитопроводах, фазные и нулевой выводы первичных обмоток трансформаторной группы подключены к четырехпроводной сети со стороны нагрузки, а ее вторичные обмотки соединены между собой по схеме «треугольник», введена дополнительная обмотка, расположенная на своем замкнутом магнитопроводе, включенная продольно в цепь нулевого провода между нулевым выводом сети и нулевым выводом первичных обмоток трансформаторной группы, для управления работой устройства введены два синхронизированных таймера и два контактора, первый из которых своим силовым размыкающимся контактом подключен параллельно дополнительной обмотке, три замыкающихся контакта второго контактора включены между выводами фаз сети со стороны нагрузки и фазными выводами первичных обмоток трансформаторной группы, каждый из контакторов управляется своим таймером, подключенным на фазное напряжение сети, при снижении тока в нулевом проводе ниже заданного таймеры отключают от сети дополнительную обмотку и трансформаторную группу обмоток.