Автоматический регулятор коэффициента мощности Советский патент 1987 года по МПК G05F1/70 

1 13

Изобретение относится к автоматическому регулированию коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения тока возбуждения синхрон- ных двигателей либо мощности конденсаторных батарей.

Цель изобретения - повышение точности работы регулятора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема автоматического регулятора; на фиг. 2 - схема фазоч-увстви- тельного блока и блока задания коэффициента мощности с подключенными к ним трансформаторами напряжения и тока.

Регулятор содержит трансформаторы 1 и 2 напр яжения, трансформатор 3 тока, фазочувствительный блок 4, блок 5 задания коэффициента мощности, элемент 6 сравнения, блок Включить 7, блок Отключить 8, логическую схему ;9 управления компенсирующим устройством. Фазочувствительный блок 4 содер .жит выпрямитель 10 с системой 11 управления, на вход которой подключена вторичная обмотка трансформатора 3 тока. Выход системы 11 управления подключен на управляющий электрод тиристора выпрямителя 10. Выход выпрямителя 10 подключен на нагрузочный резистор 12, соединенный с емкостным накопителем 13. Блок задания коэффициента мощности 5 содержит выпрямитель 14 с системой 15 управления, на вход которой подключена вторичная обмотка трансформатора 2 напряжения, первичная обмотка которого подключена в ту же фазу, что и трансформатор 3 тока. Выход системы 15 управления подключен на управляющий электрод тир.истора выпрямителя 1 4. Выход выпрямителя подключен на нагрузочный резистор 16 .соединенный с ем KOCTHbiM накопителем 17. Тиристоры вьтрямителей 10 и 14 подключены к вторичной обмотке трансформатора 1 напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазе,сдвинутой на 120 в сторону опережения по отношению к фазе сети, на которую подключен трансформатор 2 напряжения. Системы 11 и 15 управления тиристорами 10 и 14 состоят из известных усилителей-ограничителей входного сигнала, дифференцирующего звена и формирователя импульсов. Блок Включить 7 и блок Отключить 8 представляют собой пороговые устройства, работающие на исполнительный орган, например.

7902

обмотку реле, причем блок Включить срабатывает, когда напряжение рассогласования &U, равное разности напряжения задания и напряжения об5 ратной связи Ug больше нуля, а блок Отключить - когда &U меньше нуля. Логическая схема 9 управления компенсирующим устройством представляет известную релейно-контактную

О либо бесконтактную схему.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальный входной сигнал с вторичной обмотки трансформатора 3

5 тока поступает на вход системь 11 управления выпрямителя 10. В момент перехода напряжения с отрицательного значения на положительное формируется положительный импульс, который

0 усиливается и поступает на управляющий электрод тиристора, включенного на анодное напряжение, сдвинутое на 120° в сторону опережения по отношению к напряжению фазы, в которую

включен трансформатор тока. При от- крьшании тиристора на баластном резисторе 12 выделяется импульс с амплитудой напряжения Ие., Под действием этого напряжения конденсаторы 18

и 19 емкостного накопителя заряжаются через диод 20 до напряжения, обратно пропорционального их ёмкостям. При закрывании тиристора конденсатор 18 быстро разряжается через резистор

35 12 и диод 21. Конденсатор 19 при этом удерживает полученный заряд. При очередном открьшании тиристора конденсаторы снова заряжаются и т.д., а напряжение на конденсаторе С2 на40

растает ступенчато по закону

()и

60IX

где у -

«,п

п - число импульсов (периодов)

напряжения, Амплитуда импульса напряжения равна

0 где и

Ug и„,,.

fttjKc

Sinci,

- максимальное напряжение вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения; я. - угол открьшания тиристора .

5 В установившемся режиме напряжение на конденсаторе 19 всегда равно амплитуде импульса, следовательно, характеристика вход-выход (и. f(rf))

В етХ

однозначно определяется углом открывания ot, т.е. углом сдвьга f между Током и напряжением фазы и не зависит от нагрузки вьтрямителя. Время заряда конденсатора i 9 характеризует инерционность системы регулирования, величину которой легко можно изменять выбором соответствующей величины емкости конденсатора 18. При кратковременных бросках или снижении напряжения сети изменяется только время заряда или разряда конденсатора, что не сказьшается на работе последующих блоков Включить, Отключить Включение тиристора выпрямителя 10 на

анодное напряжение, сдвинутое на 120 5 тически неизменной.

в сторону опережения по отношению к напряжению фазы сети, в которую включен трансформатор 3 тока, позволяет работать выпрямителю на участке характеристики Ug f(o.) с наибольшим наклоном, т.е. с наибольшим коэффициентом усиления, обеспечивая тем самым большую чувствительность и точность регулятора. Синусоидальньй сигнал с вторичной обмотки трансформа- тора 2 напряжения поступает на вход системы 15 управления вьтрямителя 4 блока 5 задания коэффициента мощности. В момент перехода напряжения с отрицательного значения на положительное системой 15 управления формируется положительный импульс, ко- торый усиливается и поступает на управляющий электрод тиристора 14, включенного также на анодное напряже- ние, сдвинутое на 120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы сети, в которз включен транс-, форматор 2 напряжения. Следовательно,

тиристор всегда открьтается с углом управления, равным. 1 20, а выходное

напряжение на конденсаторе 19 емкост- сдвига между током и напряжением, кого накопителя 17 является задающим равным нулю, то регулятор работает напряжением, соответствующим коэф- на поддержание коэффициента мощнос- фициенту мощности, равному единице. 45 ти сети, равного единице. При этом Такое включение тиристора позволяет исключается проведение мероприятий формировать .напряжение задания всег- по предварительной настройке и регу- да соответствующее углу сдвига, рав -. лярным поверкам в процессе эксплуа- ному нулю,независимо от изменяющих- тации, что обеспечивает малые экс- ся параметров сети (частоты, напряже-50 плуатационные расходы. ния). Сравнение напряжения задания Кроме того, в регуляторе сигнал и напряжения обратной связи происхо- рассогласования ди остается практи- дит на накопительных конденсаторах чески неизменным и в переходных ре- 19 емкостньЬс накопителей, и разность жимах, например в момент подачи на- этих напряжений подается на блоки 55 пряжения в сеть. При подаче напряжения за счет введения одинаковой инерционности (емкостного накопителя) в фазочувствительный блок и блок задания коэффициента мощности напряжение

Включить 7 и Отключить 8. Когда эта разность (напряжение рассогласования) больше нуля, то срабатывает блок Включить, вызывая включение

4

конденсаторной батареи или увеличение тока возбуждения синхронного двигателя. Если эта разность меньше нуля, то срабатывает блок Отключить, вызьшая отключение конденсаторной батареи или уменьшение тока возбуж дения синхронного двигателя.

Предлагаемое устройство регулятора оказьшается не критичным к колебаниям напряжения сети. При колебаниях напряжения сети изменяется амплитуда напряжения на выходе выпрямителей 10 и 14, а разность этих напряжений ли при этом остается пракПусть, например, напряжение сети увеличилось. В известном устройстве при работе от оперативного блока за- Дания с постоянным напряжением задания сигнал рассогласования равен

0 5 5

.а--(и ,„ +ли,„, )&V-iU

BBIX

ВЪ

„.)

}а.д х-рых

где u. -Ugbu ;

в предлагаемом устройстве AU (U,.a-bAU,,a)-(Ueb,,

ли +ли,,а -ли,,,.

EcлИl,UJд было бы равно A.Ug,,, то система была бы инвариантна по от- ношедию к напряжению сети. В дейст- эд вительности AU не равно AUgj,( , поэтому д Ujci -ди,1 0, но она несоизмерима мала по сравнению с величиной . Следовательно, влияние изменения напряжения сети на работу регулятора незначительно, что повышает точность его работы как в установившемся, так и в переходных режимах работы сети. Вследствие того, что напряжение задания оказьшается привязанным к сети и величина этого напряжения соответствует углу

0

513

обратной связи и напряжение задания нарастают во времени в соответствии с величиной инерционности, а разность этих напряжений ди остается практически неизменной. Следовательно, в .системе отсутствует явление форсиров- ки,что исключает включение конденсаторных батарей или увеличение тока возбуждения синхронного-двигателя в момент подачи напряжения, тем самым снижается общее число включений и отключений и повьшается надежность устройства в целом.

Таким образом, обеспечивается высокая точность и надежность работы предлагаемого регулятора в условиях горных предприятий, устраняются ложные срабатывания компенсирующего уст- .ройства, отпадает надобность в текущих поверках и настройках.

Формула изобретения

Автоматический регулятор коэффициента мощности, содержащий трансформатор напряжения и трансформатор тока, соединенные с входом фазочувствительного блока, выход которого подключен к входу элемента сравнения, к .другому входу которого

06

подключен выход блока задания коэффициента мощности, а выход элемента сравнения через блоки управления Включить и Отключить подк1Ш)чен к

логическому блоку управления -компенсирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности работы регулятора, он снабжен дополнительным трансформатором напряжения, первичная .обмотка которого включена на ту же фазу,что и трансформатор тока, а фазочувстви- тельный блок и блок задания коэффициента мощности содержит однофазные

однополуперйодные выпрямители на тиристорах, системы управления выпрями- телями и одинаковые емкостные накопители, подключенные к вь ходам выпрямителей, при этом вход системы управления Выпрямителем блока задания коэффициента мош,ности подключен к рто- ричной обмотке дополнительного трансформатора, а тиристоры вьтрямителей подключены к вторичной обмотке трансформатора напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазе сети, сдвинутой на 120 в сторону опережения по отношению к фаз.е сети, на которую подкгаочен дополнит.ельньш трансформатор напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирова/ S ния коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения тока возбуждения синхронных двигателей либо мощности конденсаторных батарей. Цель изобретения - повьшение . точности работы регулятора. С этой целью в устройство введены второй трансформатор напряжения 2, а фазо- чувствительньш блок 4 и блок задания 5 коэффициента мощности снабжены емкостными накопителями 13 и 17. Блок задания 5 выполнен с управляемым выпрямителем, работающим с углом открывания, обеспечивающие выходное напряжение блока, пропорциональным коэффициенту мощности сети, равным единице. В результате не требуется предварительная настройка и повышается надежность работы регулятора. 2 ил. с (Л со Фи.

Составитель О., Наказная Редактор Е. Копча Техред И.Попович Корректоре. Черни :

Заказ 1890/44 Тираж 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород., ул. Проектная, 4