Устройство для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой Советский патент 1984 года по МПК G05F1/30 

со ел

СП

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть исполь зовано, например, для регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой. Известно устройство для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащее силовой трансформатор с секционированными фазными обмотками и три вольтодобавочных однофазных трансформатора, выводы вторичных обмоток каждого из которых через контакты механического избирателя соединены соответственно с четными и нечетными отводами двух смежных фазных обмоток силового трансфор матора, а первичные обмотки вольтодо бавочных трансформаторов через соответствующие тирнсторные ключи подклю чены к выходньо4 выводам силового трансформатора С1 3« Недостатком этого устройства является невозможность его использования для регулирования напряжения под нагрузкой трансформаторов с напряжением высокой стороны свьппе 33 к так как в этом случае секционированная обмотка силового трансформатора имеет заземленную нейтраль. Известно также устройство для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащее силовой трансформатор с секционированной регулировочной обмоткой, механически избиратель отводов регулировочной обмотки и два вольтодобавочных транс форматора, первичные обмотки которых подключены через тиристорные ключи к источнику напряжения, синфазному с напряжением регулировочной обмотки силового трансформатора, а вторичные обмотки вольтодобавочных трансформаторов соединены между собой и их общая точка подсоединена к одному из зажимов питающей сети, свободные концы вторичных обмоток подсоединены к контактам механического избирателя L23. Недостатками данного устройства являются использование сложных по конструкции и алгоритму переключения механических избирателей, а также малое количество дискретных уровней регулируемого напряжения, равное количеству отводов секционированной обмотки силового трансформатора. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащее силовой трансформатор с секционированной первичной обмоткой, одни выводы которой пофазно соединены с входными выводаг4и, а другие через соответствующие контакты основного переключателя пофазно соединены с выводами вторичных обмоток трехфазных вольтодобавочных трансформаторов, и вспомогательный переключатель, подвижные контакты которого подключены к источнику напряжения, синфазному с напряжением секционированной первичной обмотки силового трансформатора Сзз. Недостатком известного устройства является малая точность регулирования напряжения из-за малого количества дискретных уровней регулируемого напряжения, равного числу отводов секционированной первичной обмотки силового трансформатора. Цель изобретения - повышение точности регулирования напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащем силовой трансорматер с секционированной первичной обмоткой, одни выводы которой пофазно соединены с входными выводаи, а другие через соответствующие контакты основного переключателя пофазно соединены с выводами вторичных обмоток трехфазных вольтодобавочных трансформаторов, и вспомогательный перекиючатель, подвижные контакты которого подключены к источнику напряжения, синфазному с напряжением секционированной первичной обмотки силового трансформатора, одна пара разноименных выводов соответствукицих фазных первичных обмоток трехфазных вольтодобавочных трансформаторов пофазцо соединена с неподвижными четными контактами вспомогательного переключателя непосредственно, а другая пара - с нечетными контактами его через соответствующие дополнительные тиристорные ключи. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой. Устройство содержит силовой трансформатор (СТ) 1 с секционированной первичной обмоткой 2 и выходной обмоткой 3, четные и нечетные отводы 4-7 различных фаз первичной обмотки 2 СТ 1, основной переключатель (меха нический избиратель) с двумя подвижными контактами 8 и 9 (МИ 8, МИ9) в каждой фазе ..для переключения четных и нечетных отводов соответственно, два вольтодобавочных трансформатора 10 и 11 (ВТ 10, ВТ 11) с трехфазными вторичными обмотками 12 и 13 и первичными 14 и 15 соответственно, тиристорные ключи (ТК) 16-21 для коммутации первичных обмоток ВТ 10 и ТК 22-27 для коммутации первичных обмоток ВТ 11, вспомогательный переключатель 28 для связи первичных обмоток 14 и 15 ВТ 10 и ВТ 11 с вспомо гательной обмоткой 29 силового транс форматора, входные выводы А,В,С,О и выходные выводы d ,Ь,с. На фиг.2 и 3 показаны временные диаграммы, поясняющие работу устройства при изменении напряжения на нагрузке на примере переключения механическим из ирателем четных отводов секционированной обмотки силового трансформатора (фиг.2) и путем перевода вольтодобавочных трансформато ров в различные режимы работы (фиг.З). Устройство работает следующим образом. В переходном статическом режиме работы подвижными контактами 8 и 9 основного переключателя - механического избирателя коммутируются отводы 4 и 5 первичной секционирован ной обмотки 2 силового трансформатора 1 соответственно. Причем ВТ 11 работает в режиме Противо-ЭДС 1, la 10 в режиме Трансформатор тока (ем фиг.2). Это обеспечивается путе подачи импульсов управления на ТК 23 24 и 19-21 соответственно. Переключа тель 28 находится в левом положении. Такое исходное состояние устройства характерно для случая, когда напряжение на выходных выводах о ,Ь,с си лового трансформатора уменьшено путе перевода вольтодобавочных трансформаторов в указанные режимы работы без переключения отводов механически избирателем. Напряжение на выходных выводах а,Ь, с определяется уровнем напряжения, соответствующим отводу 5 первичной обмотки силового трансфор- матора. Ток нагрузки силового трансформатора делится практически поровн между отводами 4 и 5 его первичной обмот ки 2. Уравнительный ток по замкнутым контурам в каждой фазе, образованным секциями первичной обмотки 2 между отводами 4 и 5 ее различных фаз и соответствующими фазами обмоток 12 и 13 ВТ 10 и 11, отсутствует. ЭДС секции первичной обмотки силового трансформатора уравновешивается противо-ЭДС ВТ 10, работающего в режиме Противо-ЭДС 1. Рассмотрим процесс регулирования напряжения на примере его уменьшения при пepeключeн и четных отводов с 4 на 6 (фиг.2). Сначала снимаются импульсы уравнения сА19-21, и ВТ 10 при первом переходе Тока в его первичной обмотке через нулевое значение переходит в режим холостого хода. После выдержки времени 0,5-1 период питающего напряжения, необходимой для надежного выключения ТК 19-21, подаются импульсы управления на ТК 16-18 и одновременно запираются импульсы управления на ТК 22-24,При включении ТК 16-18 ВТ 10 находится в режиме работы Трансформатор тока, а ВТ 11 в режиме Холостой ход, так как в его первичной обмотке выключены все тиристорные ключи. Далее ВТ 11 переводится в режиме работы Противо-ЭДС 2 путем включения ТК 25-27. Это необходимо для того, чтобы уменьшить восстанавливающееся напряжение на размыкаемых контактах механического избирателя четного отвода 4 во всех фазах практически до нулевого значения.Следующий этап - перевод 10 в режим работы Холостой ход засчет снятия импульсов управления с ТК 16-18. Ток нагрузки силового трансФорматора, ранее протекавший по обмоткам ВТ 10 и отводу 4 секционированной первичной обмотки, полностью перераспределится на отвод 5 первичной обмотки силового трансформатора и обмотки ВТ 11. Это связано с тем,что сопротивление ВТ 10 примерно на три порядка выше, чем сопротивление ВТ 11, а первичные и вторичные обмотки их образуют две параллельные ветви. С помощью механического избирателя осуществляется разрыв обесточенной цепи отвода 4 во всех фазах и затем переводятся ш пульсы управления с ТК 25-27 на ТК 22-24. Это переключение тиристорных ключей необходимо для снижения восстанавливающего напряжения на замыкаемых контактах механического избирателя четного отвода 6. После включения ТК 22-24 замыкаются механическим избирателем контакты в цепи отвода 6 каждой фазы секционированной первичной обмотки силового трансформатора. Замыкание контактов производится при обесточенном состоянии цепи отвода 7. После выполнения коммутации четных отводов величина напряжения на выходных зажимах не изменяется и соответствует уровню напряжения коммутируемого нечетного отвода 5. Для уменьшения напряжения вспомогательный переключатель 28, контакты которого обесточены, переводят из левого положения в среднее (на фиг.1 переключатель 28 показан в среднем положении). Вслед за этим подаются управляющие импульсы на ТК 19-21 ВТ 10, а также переводятся импульсы управления с ТК 22-24 на ТК 25-27 ВТ 11. В результате этого напряжение на выходных выводах уменьшается на величину,равную половине уровня напряжения одной Ступени секционированной первичной обмотки силового трансформатора. Это объясняется тем, что первичная обмотка 12 ВТ 10 и первичная обмотка 13 ВТ 11 оказываются соединенными последовательно и согласно для нагрузочного тока силового трансформатора, а для уравнительного тока между отводами 5 и 6 в каждой фазе эти же обмотки вольтодобавочных трансформаторов включены последовательно и встречно. Оба вольтодобавочных трансформатора находятся в режиме Трансформатор тока по нагрузочному току и практически не оказывают сопротивления ему. По уравнительному току оба вольтодобавочных трансформатора находятся в режиме Холостой ход и напряжение ступени распределяется поровну между обмотками обоих вольдодобавочных трансформаторов. Этот режим работы вольтодобавочных трансформаторов условно назван Делитель напряжения (фиг.2 и 3). Для дальней шего уменьшения напряжения на выходных выводах, а также дня увеличения его в пределах одной ступени секционированной первичной обмотки силового трансформатора выполняется перевод вольтодобавочных трансформаторов в различные режимы работы (фиг.З). Пределы такого регулирования напряжения ограничены уровнями напряжения, которые соответствуют отводам 5-6

секционированной первичной обмотки силового трансформатора. Величина шага регулирования равна половине уровня напряжения одной ступени перJ вичной обмотки силового трансформатора. Например, .если необходимо дальнейшее уменьшение напряжения на нагрузке, то производится перевод импульсов управления с ТК 19-24 на ТК

0 16-18 с одновременным запретом их на ТК 25-27, ВТ 10 переходит в режим работы Трансформатор тока, а ВТ 11 в режим Холостой ход. Ток нагрузки полностью будет протекать по отводу

5 6 силового -трансформатора и обмоткам одного ВТ 10. Напряжение на выходных выводах уменьшится на 0,5 ступени и будет соответствовать отводу 6 первичной обмотки силового трансформато0 ра. Для равномерного распределения тока нагрузки на оба отвода 5 и 6 и обмотки обоих ВТ 10 и 11 выполняется переключение переключателя 28 в правое положение с последующим включени5 ем ТК 25-27. ВТ 11 перейдет в режим работы Противо-ЭДС, и ток нагрузки силового трансформатора распределится поровну на обе параллельные ветви, образованные обмотками двух вольтоj, добавочных трансформаторов и отводами 5 и 6 силового трансформатора. ЭДС секции первичной обмотки силового трансформатора уравновешивается противо-ЭДС ВТ 11, и уравнительный ток по обмоткам вольтодобавочного трансформатора отсутствует. Если необходимо увеличить напряжение на нагрузке, то последовательность работы устройства будет строго обратной. Сначала без переключения отводов механическим избирателем получаем напряжение на нагрузке, соответствующее серединр между отводами 5-6 силового трансформатора. При дальнейшем увеличении напряжения также без переключения отводов механическим избирателем получаем напряжение на нагрузке, соответствующее отводу 5 силового трансформатора. При этом будут включены ТК 19-21 и 22-24, а переключатель

28 находится в правом положении. ВТ 11 работает в режиме Трансформатор тока, а ВТ 10 - в режиме ПротивоЭДС 2. Если необходимо дальнейшее уменьшение напряжения на выходных

5 выводах после перевода вольтодобавочных трансформаторов в указанные режимы работы, то выполняется переключение нечетных отводов с помощью механического избирателя. Последовательность работы устройства при этом аналогична последовательности переключения четных отводов. При увеличении напряжения путем переключения отводов механическим избирателем положение переключателя 28 меняется на противоположное по сравнению с случаем уменьшения напряжения. Например, при переключении четных отводов с 6

на 4 алгоритм работы устройства такой же, как и на фиг.2, но положение переключателя 28 будет не в левом положении, а в правом. Б связи с этим,

5 режим работы ВТ 10 Противо-ЭДС 1 (фиг.2) заменяется на режим работы Противо-ЭДС 2. Аналогично режим р аботы ВТ 11 Противо-ЭДС 2 изменится на режим работы ПротивоЮЭДС 1.

УСТРОЙСТВО ДОЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ПОД НАГРУЗКОЙ, содержащее силовой трансформатор с секционированной первичной обмоткой, одни выводы которой пофазно соединены с входными выводами, a другие через соответствующие контакты основного переключателя пофазно соединены с выводами вторичных обмоток трехфазных вольтодобавочных трансформаторов, и вспомогательньй переключатель, подвижные контакты которого подключены к источнику напряжения, синфазному с напряжением секционированной первичной обмотки силового трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности регулирования, одна пара разноименных выводов соответствующих фазных первичных обмоток трехфазных вольтодобавочных трансформаторов пофазно соединена с неподвижными четными контактами вспомогательного переключателя непосредственно, a другая (Л пара - с нечетными контактами его через соответствующие тиристорные ключи.