Устройство для компенсации емкостных токов Советский патент 1986 года по МПК H02H9/08 

амплитуде неизменными, тогда как магнитньй поток , создаваемый током протекаю1цим по обмотке 6 переменного тока, в результате переключения ответвлений 7 изменяется. Поэтому с целью снижения потоков рассеяния, обусловленных разностью магнитных потоков Ф, и (, + Рг) , магнитопровод реактора снабжен четвертым стержнем. Таким образом, в четвертом стержне будет проходить магнитный поток 9 , + ф - Ф, . При протекании тока подмагничивания в обмотках 2 и 3 подмагничиваются стержни, охваченные указанными обмотками, что приводит к изменению магнитного сопротивления потокам , и Фг , а сл-но, и перемен14 ного тока в обмотках 4 и 5. Т.к. четвертый стержень и стержень, содержащий воздушные зазоры, не подмагничиваются, то при фиксированном ответвлении 7 обмотки 6 магнитные сопротивления указанных стержней остаются практически неизменными. Соответственно неизменным остается и ток в третьей обмотке 6 переменного тока. Т.к. в устройстве снижена активная мощность в цепи переменного тока реактора, то при его использовании в электрической сети будет снижена величина остаточного тока в месте замыкания на земгао и тем самым улучшены УСЛОВИЯ электробезопасности дпя персонала. 4 ил.

Изобретение относится к электротехншсе, в частности к ферромагнитным устройствам, управляемым как подмагничиванием, так и переключением ответвлений и может быть использовано, например, для компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях или для плавного регулирования коэффициента трансформации трансформаторов для управляемых параметрических источников тока.

Цель изобретения - уменьшение потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижение содержания высших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при наличии плавного управления индуктивным током устройства компенсащди.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предпагаемого устройства компенсации; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления устройством компенсации; на фиг. 3 - схема генератора импульсов; на фиг. 4 - характеристики зависимости вьгходного напряжения блока управления устройст-г вом компенсации И . и индуктивного тока реактора 3 к от напряжения задания Uj .

Устройство для компенсации смкостных токов содержит электрический реактор с продольным подмагничиванием,

выполненный на четьфехстержневом магнитопроводе 1, на двух соседних стержнях которого расположены по одной обмотке 2 и 3 подмагничивания,

включенных между собой последовательно и согласно, и по одной обмотке 4 и 5 переменного тока, которые включены параллельно и согласно с третьей обмоткой 6 переменного тока, расположенной на третьем стержне магнитопровода, имеющем воздзтпные зазоры.

Обмотки 2 и 3 подмагничивания реактора расположены поверх соответствующих обмоток 4 и 5 переменного тока, а третья обмотка 6 переменного тока вьтолнена с ответвлениями 7,которые соединены с соответствующим вьшодом 8 этой обмотки через ключи 9, Кроме того, устройство содержит тиристорный преобразователь 10 (например, трехфазный однополупериодныйj, подключенный к обмоткам 2 и 3 подмагничивания реактора, блок 11 управления тиристорным преобразователем, ,

подключенный к входу тиристорного преобразователя 10, трансформатор 12 тока, установленный в цепи переменного тока реактора, а также последовательно соединенные элемент 13

задания и блок 14 управления устройством кo meнcaцшI (фиг.1).

Блок 14 управления устройством компенсации состоит из последователь312692но включенных элемента 15 сравнения, триггера 16 направления, первого логического элемента И 17, реверсивного счетчика 18 и первого цифроаналогового преобразователя 19. Кроме того, в блок 14 управления входят пос- . ледовательно соединенные ормирователь 20 прямоугольных импульсов, делитель 21 чаётоты, логический элемент ШШ 22 и второй логический элемент И 23, а также генератор 24 импульсов, вход которого соединен с выходом делителя 21 частоты, а выход - с вто рым входом логического элемента ИЛИ 22, дешифратор 25, вход которого is соединен с первым выходом реверсивного счетчика 18 (фиг.2), а выход с управляющими входами ключей 9 (фиг.1), и второй цифроаиалоговый преобразователь 26. Два его входа подключены к соответствующим выхода реверсивного рчетчика 18, а выход к второму входу элемента 15 сравнения (фиг.2. Вход первого цифроаналогового преобразователя 19 подключен к второму выходу реверсивного счетчика 18 (фиг.2), а выход - к входу блока 11 управления тиристорным преобразователем (фиг.1). Генератор 24 -импульсов состоит .из логических элементов НЕ 27,И-НЕ 2 операционного усилителя 29, резисторов 30-34, емкостей 35 и 36 и стабилизатора 37 (фиг. 3). На элементах 27, 28, 30-и 35 (фиг.З) вьщолнен формирователь корот ких импульсов, а на операционном усилителе 29 и других, связанных с ним элементах - генератор прямоуголь ных импульсов. Если на входы элементон 27 и 28 поступает нулевой сигнал (нормальный режим сети), то на выходе элемента 28 будет единичный. При этом генератор прямоугольных импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы определенной частоты. Они снимаются со стабилизатора 37 и поступают через элемент ИЛИ 22 (фиг.2), элемент И 17 или И 23 на вход реверсивного счетчика 18. Если на входы элементов .27 и 28 поступают прямоугольные импульсы (режим однофазного замыкания на землю), то колебания генератора импульсов срьшаются и на выходе его будет нулевой сигнал. Рассмотрим работу блока 14 зшравления устройством компенсации. Пусть 10 . 244 на управляющий вход указанного блока от элемента 13 задания поступает напряжение задания (управления) U t дугогасящий реактор протекает переменный ток, который обусловливает на втодичной стороне трансформатора 12 тока, включенного в цепь реактора, импульсы Jp , поступающие на формирователь 20 прямоугольных импульсов. Прямоугольные импульсы через делитель 21 частоты, логические элементы ИЛИ 22 и И 17 воздействуют на вход реверсивного счетчика 18, который, например, считают на сложение. увеличивая выходной кодовый сигнал. Через цифроаналоговый преобразователь 26 сигнал обратной связи UQ поступает на второй вход элемента 15 сравнения. Реверсивный счетчик будет работать на сложение до тех пор, пока UGC При изменении задающего сигнала U станет меняться сигнал и ос и, следовательно, кодовый выходной сигнал реверсивного счетчика 18. При этом реверсивный счетчик будет работать на сложение либо вычитание в зависимости от соотношения сигналов и и Jgi- и соответствующего положения триггера 16 направления. Таким образом, блок управления устройством компенсации работает как следящая сист.ема. При увеличении Уд от О до максимального значения Uaur- r /I J «акс выходное напряжение , блока изменяется по характеристике, представленной на фиг. 4,а. Это значит, что ток подмагничивания 3„ реактора от О до максимального значения тем уменьшается до О, снова возрас- тает до Л„ „,(.,. и т.д. В точках 1,2 „ 3 происходит включение и отключение соответствующих ключей 9 ответвлений 7 обмотки 6 реактора вследствие изменения выходного сигнала Uy дешифратора 25. В результате индуктивный ток реактора увеличивается от минимального до максимального значения по характеристике, представленной на фиг, 48i. Если в сети возникло однофазное замыкание на земшо, то счетные импульсы поступают от трансформатора 12 тока. При этом генератор 24 - импульсов блокируется (-не работает), Если в сети нормальный режим, то начинает работать генератор 24 импульсов, вызьтая счетные импульсы и обеспечивая работу блока 14 управления устройством компенсации. 5 Конструкция реактора выполнена таким образом, что магнитные нотоки Ф. основной частоты, создавае мые токами, протекаю11р-1ми соответственно в обмотках 4 и 5 неременного тока, остаются, но амнлитуде неизменными, тогда как магнитный ноток Pj создаваемый током, протекающш: по обмотке 6 неременного тока в результате переключения ответвлений 7, изменяется. Поэтому с целью снижения нотоков рассеяния, обусловленных раз ностью магнитных потоков т, и (, + магнитопровод реактора снабжен четвертым стержнем. Таким образом, в четвертом стержне будет проходить магнитный поток Ф + Р При отсутствии подмагничивания, т.е.и, О, ток реактора в основном определяется током третьей обмотки 6 переменного тока, что объсняетс51 наличием воздушных зазоров в , где расположена указанная обмотка. Для проведения через эти зазоры магнитного потока 9 требуется большая НДС, тогда как дпя проведения магнитных потоков Р, , Р и Ф по трем другим стержням, не содержащим воздуш ые зазоры, требуется значительно меньшая ВДС. При протекании тока в обмотках 2 и 3 подмагничнвания (U(, ) подмагничиваются стержни 5обхват;1елн1ые указанными обмотками, и связываюЕще их ярма, что приводит к изменению t-iarнитного сопротивления потокам , и ф следовательно, н переменного тока в обмотках 4 и 5. Так как четвертьм стержень и стержень, содержа йщй воздушные зазоры, не подмагничи ваются, то при фиксированном ответвлении 7 обмотки 6 магнитные сопротивления указанных стерлсней остаются практически неизменньп-1и. Соответ ственно практически неизменным оста ется и ток в третьей обмотке б неременного тока. Так как нлавное регулирование ин дуктивного тока реактора за счет подмагничивания в предлагаемом устройстве осуществляется только в пре делах изменения тока реактора., обус ловленного переключением соседних ответвлений 7 обмотки б, то для обе печения того же диапазона регулирования индуктивного тока, что и в из вестном, в предлагаемом устройстве компенсации емкостных токов требует 24Ь ся на1 ряжен юсть поля постоянного тока Н„ Кп„ np/N , где Нпн.пр. - но ц нaльнoe значение напряженности поля постоянного тока в известном устройстве; N - число ответвлений обмотки переменного тока в реакторе предпагаемого устройства. Следовательно, во столько же и даже большее число раз по сравнению с известным устройством уменьшится масса меди обмоток 2 и 3 подмагничивания и обмоток 4 и 5 переменного тока и, как следствие,активная мощность в цепи ,подмагничивания. Предлагаемое устройство компенсации ёмкостных токов по сравнению с известным имеет пониженный расход материалов (меди, охладительной арматуры, трансформаторного масла) и малый расход активной энергии в цепи подмагничивания. Так как активная мощность в цепи переменного тока реактора- предпагаемого устройства меньше чем у известногоз то при его использовании в электрической сети будет сн -окена величина остаточного тока в месте замьжания на землю и тем самым улучшены условия злектробезопасности ддя персонала, обслуживающего электроустановки. Формула изобретения Устройство для компенсации емкостjibix токов однофазного замыкания на землю в электрической сети, содержащее магнитопровод, на первом и втором стержнях которого расположено по одной обмотке подмагничивания, вклгоченнь1х последовательно и согласно, и по одной обмотке переменного тока, которые включены параллельно и согласно с третьей обмоткой переменного тока, расположенной на третьем стержне магнитопровода, имеющем воздушные зазоры, тиристорный преобразователь, подк1тачен 1ый к обмоткам подмагничивання5 к входу которого подсоединен блок управления тиристорньм нреобразователем, отличающееся тем, что, с целью уменьшению потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижения содержания высших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при нал1-гчки плавного управления индуктивным током устройства компенсации, магнитопровод реактора снабжен

7

четвертым стержнем, третья обмотка переменного тока имеет ответвления, соединенные с соответствующим выводом этой обмотки через ключи,, кроме Того, в устройство введены последовательно соединенные элемент задания и блок зшравления устройством компен сации, включающий последовательно соединенные элемент сравнения, триггер направления, первый логический элемент И, реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, а также последовательно соединенные, подключенные к трансформатору тока, установленному в цепи переменного тока, формирователь прямоугольных импульсов, делитель частоты, логический элемент ИЛИ, второй логический элемент И, выход которого подключен к Второму входу реверсивного счетчи692248

ка, а также генератор импульсов, дешифратор и второй цифроаналоговый преобразователь, причем два входа последнегр подключены к соответствую щим выходам реверсивного счетчика, а выход - к второму входу элемента сравнения, выход делителя через генератор импульсов соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ, выJO ход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, выход триггера направления соединен с вторым входом второго логического элемента И, выход первого цифроанаJ5 логового преобразователя соединен с входом блока управления тиристорным преобразователем, соответствующий выход реверсивного счетчика через дешифратор соединен с управляющим вхо20 дом ключей.

ф1/г.2

Uy

/7/W/ r