Устройство для питания электротехнологической установки стабилизированным током Советский патент 1984 года по МПК H05B7/144 

Изобретение относится к электро технике, в частности к источникам п тания мощных электротехнологических установок. Известны источники питания электротехнологических установок, содержащее неуправляемый преобразователь переменного тока в постоянный и тран форматор Л . Регулирование выходного напряжения источника осуществляется путем переключения ответвлений первичной обмотки трансформатора устройством, обеспечивающим переключение ответвлений под нагрузкой (устройством РПН). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для питания электротехнологической установки стабилизированным током, содержащее по меньшей мере дв идентичных преобразователя источника напряжения в источник тока, соединенные через согласующие трансформаторы с выводами для подключения нагрузки, причем один из согласутощих трансформаторов выполнен регулируемым с переключателем ответвлений его первичной обмотки zj. Недостатком известных устройств является низкая стабилизация тока, вызванная колебаниями напряжения сет Цель изобретения - повышение стабильности тока при колебаниях напряжения сети. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для питания электротехнологической установки стабилизированным током, содержащем по мень шей мере два идентичных преобразователя источника напряжения в источник тока, соединенные через согласующие трансформаторы с выводами для подключения нагрузки, причем один из согласующих трансформаторов выполнен регулируемым, с переключателем ответвлений его первичной обмотки, согласующие трансформаторы выполнены с равными отношениями чисел витков первичных и вторичных обмоток, а первичная обмотка регулируемого согласующего трансформатора выполнена с отношением чисел витков между стационарньгм и первьпч регулировочным ответвлением к числу витков между стационарньгм и соседним с ним регулировочныг) ответвлением, равным 1 + (+Ь) 1 + (-а) + (ц-1)(-а)-(+Ъ) где (-а),(+Ь) - максимальные отклонения напряжения питающей сети в долях от номинального, принятого за единицу, П - число преобразовате( лей источника напряжения в источник тока. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит три преобразователя источника напряжения в источник тока - нерегулируемые параметрические источники 1-3 тока (ПИТ), подключенные параллельно между собой через согласующие нерегулируемые трансформаторы 4 - 6 к общим щинам нагрузки 7, и один параметрический источник 8 тока, подключенный через регулируемый согласующий трансформатор 9 к тем же общим шинам нагрузки 7. Трансформатор 9 имеет ответвления на первичной обмотке. Ответвление 10 - стационарное, остальные ответвления 11-15 регулировочные. Отношение числа витков между ответвлениями 10 и 11 к числу витков между ответвлениями 10 и 12 определяется соотношением 1 + (+Ь) 1 + (-0) + (п-1) (-а)-(+Ь) где (-а),(+Ь) максимальные отклонения напряжения питающей сети в долях номинального, принятого за единицу, число преобразователей. В частности, при отклонениях напряжения питающей сети +5% и числе преобразователей, равном четырем отношение числа витков между стационарным 10 и одним из регулировочных ответвлений 11 к числу витков между стационарным 10 и соседним регулировочным ответвлением 12 составляет 1 + 0,05 -0,05-3(0,05-0,05) 0,65 1,61 Выходной ток регулируемого ПИТа пропорционален току и числу запитанных витков первичной обмотки трансформатора. Ток первичной обмотки стабилизирован и не зависит от напряжения на ней. При наличии ответвлений на всей обмотке, число которых определяется типом устройства переключения ответвлений под нагрузкой (устройства РПН), выходной ток можно регулировать ступенями от нескольких процентов до номинального значения. Таким образом, выходной ток устройства возможно задавать с точностью до величины ступени регули руемого параметрического источника тока ПИТ, т.е. заданное значение тока устройства определяется суммой токов нескольких нерегулируемых ПИТов и тока регулируемого ПИТа, соответствующего выбранной ступени. Вы ходной ток ПИТа пропорционален напряжению питающей сети и при отклоне ниях напряжения от номинального повторяет его график. Величины отклоне НИИ напряжения сети от номинального невелики, например для сети напряжения 10 кВ они не должны превышать +5% от номинального, поэтому отклоне ние выходного тока устройства можно компенсировать одним регулируемым ПИтом. За номинальный ток устройства сле дует принять наибольший суммарный ток всех ПИТов при наименьшем напряжении сети, т.е. цри отклонении напряжения, равном (-а). В этом случае запитаны первое регулировочное ответвление 11 и последнее - стационар ное ответвление 10 первичной обмотки трансформатора регулируемого ПИТа 8 и, следовательно, током обтекается вся обмотка. При наибольшем напряжении питающей сети, т.е. при отклонении напряжения, равном (+Ь) токи нерегулируемых ПИТов максимальны и для получения номинального тока устройства нужно добавить только часть ток регулируемого ПИТа. Эта часть тока может быть получена при питаний некоторого промежуточного ответвления 13 и ответвления. tO. При отклонениях напряжения меньших (-а) и (-tb) должно запитьгоаться одно из ответвлений, лежащее между ответвлениями 10 и 13. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить компенсацию колебаний напряжения питающей сети и дает возможность, устанавливать любой выходной ток, с точностью до тока ступени регулируемого ПИТ. Применение предлагаемого устройства, например для питания серии электролизеров алюминия, позволит повысить показатели электролиза и качество металла за счет стабилизации тока. Устройство имеет емкостный коэффициент мощности и равносильно устройствам с последовательной компенсацией реактивной энергии, что является также преимуществом. В настоящее время находят применение устройства с параллельной компенсацией реактивной энергии. Необходимость регулирования величины генерируемой ими реактивной энергии приводит к удорожанию и усложнению этих устройств. Подключение таких устройств к схемам электроснабжения утяжеляет режимы работы последних, ведет к возникновению резонансных явлений и т.п. Таким образом, применение предлагаемого устройства исключает эти недостатки и решает также задачу пуска серии без применения дополнительного электрооборудования. Наличие устройства РПН только на одном трансформаторе повышает надежность схемь электроснабжения и снижает эксплуатационные расходы, связанные с частыми ревизиями устройства РПН трансформаторов, которые в настоящее время устанавливаются на все трансформаторы, питающие преобразователи серии и в процессах переключения ответвлений участвующие одновременно. Экономический эффект от внедрения устройства для питания серии электролизеров алюминия на 160 кА-В составляет 100000 р. в год.

13 1

X

v

/5-

/

7

9

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ ТОКОМ, содержащее по меньшей мере два идентичных преобразователя источника напряжения в источник тока, соединенные через согласующие трансформаторы с выводами для IirFrr v 3 f « 3/. подключения нагрузки, причем один из : согласующих трансформаторов, выполнен регулируемым, с переключателем ответвлений его первичной обмотки, о тличающееся тем, что, с целью повышения стабильности тока при колебаниях напряжения сети, согласующие трансформаторы выполнены с равным отношением первичных и вторичных обмоток,, а первичная обмотка регулируемого согласующего Т1зансформатора выполнена с отношением чисел витков между стационарным и первым регулировочным ответвлением к числу витков между стационарным и соседним i с ним регулировочным ответвлением, равным (Л 1 - (+Ь) с 1 + (-0) + (n-l)(-a)-(+b) где (-а),(+Ь) максимальные отклонения напряжения питающей сети в долях от номинального, со принятого за единицу. СП 4 п число преобразователей источника напряжения в источу ик CD тока.