Устройство для автоматического регулирования мощности конденсаторной батареи Советский патент 1984 года по МПК H02J3/18 G05F1/70 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на любом промышленном предприятии, где компенсация реактивной мощности осуществляется конденсаторами. Известно устройство для автоматического регулирования мощности конденсаторной батареи, содержащее трансформатор тока, напряжения, измерительный элемент, выполненный на основе индукционного счетчика, и блок автоматического управления мощностью конденсаторной установки с каналами «Включить и «Отключить 1J. Данное устройство не имеет тормозного устройства, что снижает его устойчивость, и не позволяет добиться требуемой точности регулирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее счетчик реактивной энергии, выполненный из дисков с отверстиями, размещенными на оси, по одну сторону которых расположены лампы, а по другую - включающий и отключающий фоторезисторы, тормозное устройство и блок переключения секций конденсаторной батареи, выполненный на реле 2. Известное устройство не позволяет изменять уставку величины реактивной мощности и, следовательно, не может быть использовано на предприятиях, где заданная (оптимальная) величина реактивной мощности отлична от нуля (таких предприятий подавляющее большинство). Уставка по току трогания осуществляется при помощи сложного нетехнологического тормозного устройства. Чувствительность тока трогания 150% от мощности ступени регулирования, в то время как оптимальная чувствительность 51-55%. Кроме того, известное устройство сложности дорогое, так как содержит больщое число промежуточных реле, три фотореле, реле времени, электрические лампочки, блоки питания постоянного и переменного тока разных уровней напряжения. Наличие отверстий в диске нарушает его балансировку. Электрические лампочки, нагревая диск счетчика, приводят к его деформации и застреванию в зазоре индукционного элемента. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического регулирования мощности конденсаторной батареи, содержащем трансформатор тока, соединенный/с токовыми обмотками трехэлементного индукционного измерительного органа с диском, релейный блок, выходы которого соединены со схемой коммутации конденсаторной батареи, и шины питания, измерительный орган снабжен редуктором, цилиндром, постоянным магнитом и тремя герконами, причем диск измерительного органа через редуктор связан с цилиндром, на поверхности которого укреплен постоянный магнит, а по окружности, концентрической цилиндру, установлены три геркона с возможным перемещение;м относительно постоянного магнита и сдвинутые один относительно другого на 120° герконы подключены к релейному блоку, состоящему из пяти реле, первое реле включено в сеть последовательно с замыкающим контактом пятого реле, параллельно этому контакту присоединена цепочка из двух последовательно включенных замыкающего контакта первого реле и размыкающего контакта четвертого реле, второе реле соединено с щинами питания через последовательно включенные размыкающий контакт третьего реле и пер,вый геркон, параллельно которому включен замыкающий контакт второго реле, третье реле соединено с шинами питания через второй геркон, четвертое реле через размыкающий контакт второго реле и пятое реле через замыкающий контакт второго реле соединены с третьим герконом, который с другой стороны соединен с щинами питания, первый выход релейного блока через замыкающий контакт второго реле, а второй выход через замыкающий контакт третьего реле соединены с замыкающим контактом первого реле, который с другой стороны соединен с шинами питания, третий выход релейного блока через размыкающий контакт второго реле, а четвертый выход через размыкающий контакт третьего реле соединены с шинами питания, кроме того, параллельно третьему и четвертому выходам подсоединен замыкающий контакт первого реле. При этом с целью получения регулируемой уставки величины реактивной мощности каждая обмотка напряжения измерительного органа через переключатель подключена к зажимам для подключения на напряжение сети, последовательно с обмоткой 9ДНОГО измерительного элемента включен неременный резистор. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 принципиальная схема релейного блока; на фиг. 3 - схема включения измерительного органа; на фиг. 4 - измерительный орган с герконами. Устройство СО.СТОЯТ из подключенного к сети через трансформатор 1 тока и переключател,и 2 индукционного измерительного органа 3 с диском 4 и тремя герконами 5-7. Герконы подключены к релейному блоку 8, который имеет четыре выхода 9-12, соединенные с катушками магнитных пускателей первого 13 и второго 14 рядов через блокировки 15. Конденсаторы 16 через пускатели подключены к сети параллельно нагрузке 17 предприятия. Релейный блок 8 состоит из пяти.реле 18-22. Первое реле 18 включено в сеть последовательно с замыкающим контактом 23 пятого реле, параллельно которому присоединена цепочка из двух последовательно включенных замыкающего контакта 24 первого реле и размыкающего контакта 25 четвертого реле. Второе реле 19 включено в сеть через последовательно включенные размыкающий контакт 26 третьего реле и контакт первого геркона 5. Параллельно геркону 5 включен замыкающий контакт 27 второго реле. Третье реле 20 включено в сеть через второй геркон 6. Четвертое реле 21 через размыкающий контакт 28 второго реле и пятое реле 22 через замыкающий контакт 29 второго реле подключены к третьему геркону 7, который с другой стороны подключен к сетн. Релейный блок имеет четыре выхода 9-12. Первый выход (команда на включение пускателей первого ряда 13) через замыкающий контакт 30 второго реле, а второй выход 10 (команда на включение пускателей второго ряда 14), через замыкающий контакт 31 третьего реле соединены с замыкающим контактом 32 первого реле, который с другой стороны соединен с сетью. Третий выход 11 (команда на отключение пускателей первого ряда 13) через размыкающий контакт 33 второго реле, а четвертый выход 12 (команда на отключение пускателей второго ряда) через размыкающий контакт 34 третьего реле соединены с сетью. Параллельно третьему 11 и четвертому 12 выходам включен замыкающий контакт 35 первого реле.

Индукционный измерительный орган 3 (фиг. 3) состоит из трех элементов 36, действующих на один диск. Токовые обмотки 37 всех элементов соединены последовательно и подключены к трансформатору 1 тока, а напряженческие обмотки 38 подключены к сети через переключатели 2. Последовательно напряженческой обмотке одного элемента включен переменный резистор 39. Переключатели 2 имеют по две клеммы 40 и 41, к .которым подключены напряженческие обмотки 38 и по четыре клеммы 42 - 45, к которым подключены напряжения фаз А, В, С и D.

Диск 4 измерительного органа через редуктор 46 (фиг. 4) связан с валом 47, на который насажен цилиндр 48, на поверхности которого укреплен постоянный магнит 49. По окружности, концентрической цилиндру, расположены три геркона , сдвинутые один относительно другого примерно на 120°. Зазор между герконами и цилиндром может изменяться путем перемещения геркона.

Устройство работает следующим образом.

На индукционный измерительный орган 3- подается ток от трансформатора тока и напряжение через переключатель 2. Переключатель 2 имеет три положения (нормальная работа, часы максимальных и минимальных нагрузок) и может изменять положение автоматически.

Управление переключателем может осуществляться любым известным способом в функции тока или времени. Положение переключателя определяет уставку регулятора по углу (коэффициент мощности).

Если баланс реактивной мощности в сети отличается от заданного энергосистемой (от уставки), диск 4 начинает вращаться по часовой стрелке при индуктивном характере нагрузки и против часовой стрелки при емкостном характере нагрузки. При вращении диска 4 вращается цилиндр 48 и постоянный магнит 49 движется по окружности. При движении постоянный магнит 49 последовательно приближается к герконам. За один оборот цилиндра постоянный магнит приближается по одному разу к каждому геркону 5-7. Следовательно, за один оборот цилиндра каждый геркон 5-7 по одному разу замкнется и разомкнется. Причем одновременно может быть замкнут только один контакт (или 5, или 6, или 7), так как постоянный магнит не может находиться / новременно около двух герконов.

При индуктивном характере нагрузки контакты герконов 5-7 срабатывают в последовательности 5-7-6-7-6 и т.д., а при емкостном характере нагрузки - в последовательности 5-6-7-6-7 и т.д.

В зависимости от последовательности замыкания контактов релейный блок 8 выдает команды либо на включение, либо на отключение пускат;елей первого 13 и второго 14 рядов. Команда на включение поступает в ом случае, если на выходах 9 и 10 (фиг. 2) сть напряжение, а команда на отключение -., если на выходах 11 и 12 нет напряжения. Команда на включение поступает в том случае, если замкнут контакт 32 первого реле 18 и контакт 30 второго реле 19 для выхода 9 и контакт 31 третьего реле 20 для выхода 10. Команда на отключение поступает в том случае, если разомкнуты контакты 33 второго реле 19 для выхода 12.

Таким образом, команды на включение и отключение подаются одновременно, при срабатывании второго 19 и третьего 20 реле, но проходят команды только на включение, если первое реле 18 срабатывает, или только на отключение, если первое реле 18 отпущено. Реле 18 срабатывает только в том случае, если срабатывает пятое реле 22 и замыкает свой контакт 23. При этом включается первое реле 18 и встает на самопитание своим контактом 24 через контакт 25 четвертого реле 21. Пятое реле 22, включается только в том случае, если в момент замыкания контакта геркона 7 второе реле 19 втянуто и его контакт 29 замкнут. Это,происходит, если контакт геркона 7 замыкается после контакта геркона 5, и не происходит, если контакт геркона 7 замыкается после контакта геркона 6. Иначе говоря, первое реле 18 срабатывает, подготавливает цепь на включение контактом 32 и шунтирует

контактом 35 цепь на отключение, если последовательность замыкания будет 5-7г6-5-7-6 и т.д., т.е. если диск 4 вращается по часовой стрелке, причем команды на включение проходят и не проходят команды на отключение.

При емкостном характере нагрузки первое реле 18 отпускается, разрывает цепь команд на включение и подготавливает цепь команд на отключение. Команды на включение или отключение через блокировки 15 Q поступают на катущки магнитных пускателей первого 13 или второго 14 ряда. Блокировка 15 выполняет три функции: ставит пускатель на сам оудержание, не позволяет включиться последующему пускателю до срабатывания предыдущего и отключить- is .ся предыдущему пускателю до отключения последующего. Блокировки осуществляются любыми методами. В опытных образцах для блокировки используют блок-контакты пускателей. Катущка каждого последующего пускателя (2, 20 3, 4 и т.д.) включена через замыкающий контакт предыдущего пускателя (соответственно 1, 2, 3 и т.д.), т.е. последующий пускатель не включается, если не включен предыдущий. Аналогично, но размыкающим блок-контактом последующий пускатель блокирует цепь отключения предыдущего пускателя. Таким образом, при вращении диска 4 по часовой стрелке (индуктивный характер нагрузки) происходит включение конденсаторов. За один оборот цилиндра (за число зо оборотов диска 4, численно равное передаточному числу редуктора) включаются два конденсатора, за следующий оборот - еще два конденсатора и т.д. Число конденсаторов, которые могут быть подключены к установке, не ограничено. При емкостном характе- 35 ре нагрузки диск вращается против часовой стрелки и происходит отключение конденсаторов. При реактивной мощности в сети.

равной оптимальной, диск неподвижен. При этом команд на включение или на отключение конденсаторов не поступает.

Изменение уставки регулирования, т.е. величины реактивной мощности, при которой диск измерительного органа неподвижен, осуществляется за счет того, что измерительный орган имеет три индукционных элемента 36, действующих на один диск.

Токовые обмотки 37 всех элементов соединены последовательно. Напряженческие обмотки 38 с помощью переключателя подключены, как правило, к напряжению разных фаз. Последовательно отному элементу включен переменный резистор 39. При помощи переключателя можно ступенчато изменять уставку, а при помощи резистора уставка выставляется точно. Изменение тока трогания диска осуществляется изменением зазора между герконом и постоянным магнитом. При уменьщении зазора ток трогания диска увеличивается. Введенный в схему устройства переключатель позволяет осуществлять уставку автоматически в функции тока или времени. Трехэлементный измерительный орган создает повыщенный момент на валу диска ( увеличивает чувствительность) и в большинстве случаев позволяет обойтись без резистора. Предлагаемое устройство просто в изготовлении и надежно в эксплуатации. Неограниченное число включаемых конденсаторов позволяетдостигнуть любой точности регулирования заданной величины реактивной мощности и, следовательно, получить максимальную скидку с тарифа на электроэнергию согласно прейскуранта 09-01. Регулятор исключает возможность включения одновременно нескольких и неразряженных конденсаторов, что обеспечивает безаварийную работу установки.

1УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее трансформатор тока, соединенный с токовыми обмотками трехэлементного индукционного измерительного органа с диском, релейный блок, выходы которого соединены со схемой коммутации конденсаторной батареи, и шины питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения, измерительный орган снабжен редуктором, цилиндром, постоянным магнитом и тремя герконами, причем диск измерительного органа через редуктор связан с цилиндром, на поверхности которого укреплен постоянный магнит, а по окружности, концентрической цилиндру, установлены три геркона свозможйым перемещением относительно постоянного магнита и сдвинутые один относительно другого на 120°, герконы подключены к релейному блоку, состоящему из пяти реле, первое включено в сеть последовательно с замыкающим контактом пятого реле, параллельно этому контакту присоединена цепочка из двух последовательно включенных замыкающего контакта первого реле и размыкающего контакта четвертого реле, второе реле соединено с шинами питания через последовательно включенные размыкающий контакт третьего реле и первый геркон, параллельно которому включен замыкающий контакт второго реле, третье реле соединено с щинами питания через второй геркон, четвертое реле через размыкающий контакт второго реле и пятое реле через замыкающий контакт второго реле соединены с третьим герконом, .который с другой стороны соединен с щинами питания, первый выход релейного блока через замыкающий контакт второго реле, а второй выход через замыкающий контакт третьего реле соединены с замыкающим контактом первого реле, который i с другой стороны соединен с щинами пита(Л ния, третий выход релейного блока через размыкающий контакт второго реле соединен с щинами питания, четвертый выход через размыкающий контакт третьего реле соединен с щинами питания, кроме того, параллельно третьему и четвертому выходам подсоединен замыкающий контакт первого реле. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, ьо что, с целью получения регулируемой уставки величины реактивной мощности, каждая обмотка напряжения измерительного орга vj на через переключатель подключена к жимам для подключения на напряжение сети, последовательно с обмоткой одного измерительного элемента включен переменный резистор.