Устройство для регулирования трехфазного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электротехйике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования Напряжения в трехфазных сетях. Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее силовой трансформатор, первичные обмотки которого соединены с входными выводами, трехфазный вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно с вторичными обмотками силового трансформатора, а его первичные обмотки через регулирующий орган подключены к питающей сети Недостатком устройства является необходимость переключения отпаек на первичной стороне силового трансформатора при регулировании выходного напряжения вверх и вниз от номинального, что усложняет схему при автоматическом регулировании напряжения под нагрузкой. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержашее два вольтодобавочных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой встречно-последовательно и включены пофазно между входными и выходныМИ выводами, первичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, а первичная обмотка второго трансформатора шунтирована трехфазным тиристорным ключом 2. Недостатками известного устройства являются сложность и низкое качество выходного напряжения из-за наличия нескольких разнотипных регуляторов. Целью изобретения является упрошение и улучшение формы кривой выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного напряжения, содержашем два вольтодобавочных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой встречно-последовательно и включены пофазно между входными и выходными выводами, первичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, а первичная обмотка второго трансформатора шунтирована трехфазным тиристорным ключом, первичные обмотки обоих трансформаторов соединены между собой непосредственно, а другие свободные выводы первичной обмотки второго трансформатора пофазноподключены к входным выводам устройства. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для регулирования трехфазного Напряжения; на фиг. 2-5 - векторные диаграммы напряжений для четырех режимов работы устройства. Устройство содержит входные 1 и выходные 2 выводы, первый 3 и второй 4 вольтодобавочные трансформаторы, имеющие соответственно первичные 5, 6 и вторичные 7, 8 обмотки, из которых вторичные обмотки 7 и 8 соединены между собой встречно-последовательно, первичная обмотка 5 трансформатора 3 соединена в звезду, а первичная обмотка 6 трансформатора 4 шунтирована трехфазным тиристорным ключом 9, блок 10 управления и датчик 11 выходного напряжения. При этом первичные обмотки 5 и 6 трансформаторов 3 и 4 соединены между собой непосредственно, а начала первичных обмоток 6 трансформатора 4 пофазно подключены к входным выводам 1 устройства. На векторных диаграммах напряжений для четырех режимов работы устройства приведены напряжения Ui,UjHa входных 1 и выходных 2 выводах устройства; Ug, ; Utt - напряжения на первичных обмотках 5 и 6; вольтодобавочных трансформаторов 3 и 4 соответственно; Uci , Ucs - напряжения на вторичных обмотках 7 и 8 вольтодобавочных трансформаторов 3 и 4 соответственно; коэффициенты KI, Ка трансформации трансформаторов 3 и 4 соответственно; Ф, Ф - магнитные потоки трансформаторов 3 и 4. В первом режиме работы (фиг. 2) трехфазный управляемый тиристорный ключ 9 полностью открыт. Первичная обмотка 6 второго вольтодобавочного трансформатора 4 закорочена трехфазным управляемым тиристорным ключом 9 (Uftz 0), и второй вольтодобавочный трансформатор таким образом выведен из работы (Фа 0) и Uci 0). Первичная обмотка 5 первого вольтодобавочного трансформатора 3 через трехфазный управляемый тиристорный ключ 9 подключена к напряжению трехфазной сети U (Ug, U,). При этом намагничиваюшая сила (н.с.) первичной обмотки 5 первого вольтодобавочного трансформатора 3 создает магнитный поток Ф,, который в свою очередь наводит ЭДС на его вторичных обмотках 7 и обуславливает напряжение положительной вольтодобавки Uc , - I Таким образом, в первом режиме работы устройства первый вольтодобавочный трансформатор 3 формирует положительную вольтодобавку и прибавляет ее к напряжению сети U,, получая на выходе устройства максимальное напряжение U2max Ui +Uc, Ui(l +К,), превышающее напряжение сети на . В процессе увеличения угла отпирайия тиристоров трехфазного управляемого тиристорного ключа 9 напряжение UBJ уменьшается На величину падения Напряжения йа трехфазном управляемом тиристорном ключе 9, что приводит к уменьшению магнитного потока Ф1 и положительной вольтодобавки Uc, KI-UB,, а напряжение Ug возрастает до величины падения напряжейня на трехфазном управляемом тиристорном ключе 9, возбуждая во втором вольтодобавочном трансформаторе 4 магнитный поток Фг, который обуславливает нарастающую отрицательную вольтодобавку Ucj -K,2UBs . Т.е. в процессе плавного увеличения угла отпирайия тиристоров трехфазного управляемого тиристорного ключа 9 происходит плавное уменьшение положительной вольтодобавки Uc,, формируемой первым вольтодобавочным трансформатором 3, и плавное увеличение отрицательной вольтодобавки Ос, формируемой вторым вольтодобавочным трансформатором 4. Это приводит к плавному снижению напряжения На трехфазной нагрузке, подключенной к выходным выводам 2 устройства (Uz и, + Uc, + Uc,).

Второй режим работы (фиг. 3) наступает в тот момент, когда с увеличением угла отпирания тиристоров положительная и отрицательная вольтодобавки равны (Uc Ucj) и напряжение на трехфазной нагрузке равно напряжению трехфазной сети (Uj U|). Дальнейшее увеличение угла отпирания тиристоров снижает напряжение на трехфазной нагрузке до напряжения, меньшего по величине напряжения трехфазной сети. Это происходит за счет дальнейшего увеличения отрицательной вольтодобавки Ucj (Oj увеличивается) и дальнейшего уменьшения положительной вольтодобавки Ucj (Ф уменьшается). В тот момент, когда Uq уменьшается до нуля, наступает третий режим работы (фиг. 4). В этом режиме работы устройства магнитный поток Ф равен нулю, и первый вольтодобаво 1Ный трансфор матор 3 выведен из работы.

Результируюш,ий магнитный поток Ф первого вольтодобавочного трансформатора 3, работаюш,его в режиме двойного питания, складывается из составляющей магнитного потока, наведенной с вторичной стороны намагничивающей силой вторичной обмотки 7, и составляющей магнитного потока, наведенной с первичной стороны намагничивающей силой первичной обмотки 5. Эти две составляющие магнитного потока Ф при согласном включении первичной и вторичной обмоток 5 и 7 первого вольтодобавочного трансформатора 3 имеют противоположные знаки, и при их равенстве по величине результирующий магнитный поток Ф равен нулю.

При работе устройства в третьем режиме с увеличением тока трехфазной нагрузки либо с увеличением угла отпирания тиристоров, составляющая магнитного потока, наведенная с вторичной стороны, превосходит составляющую магнитного потока, наведенную с первичной стороны, и вектор результирующего магнитного потока Ф первого вольтодобавочного трансформатора 3 меняет знак на противоположный, что приводит к изменению направления вектора напряжения, трансформируемого с вторичной стороны на первичную. Первичная и вторичная обмотки 5 и 7 первого вольтодобавочного трансформатора 3 при этом меняются ролями. В этом случае с увеличением угла сопротивления тиристоров напряжение на первичной обмотке 6 второго вольтодобавочного трансформатора 4 превосходит напряжение трехфазной сети на величину напряжения на первичной обмотке 5 первого вольтодобавочного трансформатора 3, находящегося в противофазе по отношению к Напряжению трехфазной сети. Последнее обстоятельство приводит к большему увеличению отрицательной вольтодобавки и соответствующему уменьщению напряжения на трехфазной нагрузке.

В четвертом режиме работы (фиг. 5) трехфазный управляемый тиристорный ключ 9 полностью закрыт. В этом режиме работы устройства н.с. вторичной обмотки 7 первого вольтодобавочного трансформатора 3 создает магнитный поток Ф,, который наводит ЭДС и обуславливает напряжение на первичной обмотке 5 этого трансформатора. Находящегося в противофазе по отношению к напряжению трехфазной сети. Напряжение на первичной обмотке 6 второго вольтодобавочного трансформатора 4 равно сумме и, + UB, и больше напряжения трехфазной сети на величину U, . В этом случае, с учетом неизменной нагрузки, наблюдается минимальное напряжение на выходных выводах 2 устройства (Ujmm).

Таким образом в процессе плавного изменения состояния трехфазного управляемого тиристорного ключа 9 от полностью открытого до полностью закрытого, происходит плавное двухзонное регулирование напряжения на выходных выводах 2 устройства от Uzmax до Uatnin .

Фиг.г

Фиг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два вольтодобавочных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой встречно-последовательно и включены пофазно между входными и выходными выводами, первичная обмотка первого вольтодобавочного трансформатора соединена в звезду, а первичная обмотка второго вольтодобавочного трансформатора шунтирована трехфазным тиристорным ключом, отличающееся тем, что, с ц«лью упрощени-я и улучшения формы кривой выходного напряжения, первичные обмотки обоих трансформаторов соединены между собой непосредственно, а другие свободные выводы первичной обмотки второго трансформатора пофазно подключены к входным выводам устройства. б (Л о СП 05 00 со 4 Фиг.1