Устройство для регулирования напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротех |нике и может быть использовано в электрических линиях переменного тока для регулирования напряжения при из- менении его в широких пределах, например, для регулирования напряжения на зажимах асинхронного двигателяj питающегося от сети через понижающий трансформатор, кроме этого устрой- ство может быть использовано для сокращения времени пускового режима асинхронного двигателя.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и сокрацение времени пускового режима нагрузки.

На чертеже представлена схема пред laraeMoro устройства.

Устройство для регулирования на- лряжения содержит трансформатор 1 с зходом первичной обмотки 2 и выходом зторичной 3, батарею кондейсаторов 4, (состоящую из двух секций 5 и 6 с дву ия выводами 7, 8 и 9, 10 каждая, два люча 11 и 12, с двумя силовыми LI, 4 и 15, 16 и одним управляющим 17 и

8выводами каждый, датчик 19 уров- Аей напряжения сети с входом 20 и вы з:одами 21 и 22 с двумя пороговыми

лементами 23 и 24 с двумя входами 25 6 и 27, 28 и выходами 29 и 30, блок 1 логических элементов с двумя входами 32 (х 4), 33 (х j) и выходами 34 УЗ), 35 (у), блок 36 управления тремя входами 37 (х j) , 38 (х) ,

9(х,) и двумя выходами 40 (у-|) и 1 (уj), блок 42 реализации связи по пусковому току с входами 43 и 44 и Еыходом 45, пороговый элемент 46 свяи с одним входом 4 7 и одним выходом 48, блок 49 электрической развязки дбмоток трансформатора С четырьмя Б|ходами 50, 51 и 52, 53 и тремя выходами 54, 55 и 56 и вспомогательный источник 57 напряжения с входом 58 и выходами 59 и 60, причем к fpae с|форматору 1 со стороны обмотки 2 высокого напряжения подсоединены одним вЬгаодом 8, 13 и 15 каждая первая секц я 5 батареи конденсаторов 4, первый 11 и второй 12 ключи, второй вьгоод 7 первой секции 5 батареи конденсаторов 4 чсоединен с одним вьтодом 9 второй секции 6 б.атареи конденсаторов 4,

в(горым силовым вьшодом 14 первого 11 и входом 20 датчика 19 уровней напряжения сети, а второй вывод 1() второй секции 6 батареи конденсаторов 4 соединен с вторым силовьм выводом 16 второго ключа 12, обмотка 3 низкого напряжения трансформатора 1 подсоединена к первому вьгооду 43 блока .42 реализации связи по пусково- мь току, второй вывод 44 которого подсоединен к нагрузке, выход 45 блока 42 реализации Связи по пусковому току подсоединен к входу 47 порогового элемента 46 связи, выход 48 которого подсоединен к первому входу 39 блока 36 управления, второй 37 и третий 38 входы блока 36 управления подсоединены к первому 34 и второму 35 выходам блока 31 логических элементов, к входам 32 и 33 которого подсоединены выходы 29 и 30 первого 23 и второго 24 пороговых элементов, а выходы 21 и 22 датчика 19 уровней напряжения сети соединены с входами 25, 26 и 27, 28 первого 23 и второго 24 пороговых элементов, а первый 40 и второй 41 выходы блока 36 управления через контакты 61 и 62 реле 63 и 64 соединены с первым 50 и вторым 51 входами блока 49 электрической развязки обмоток трансформатора, третий 52 и четвертый 53 входы которого соединены с выходами 59 и 60 вспомогательного источника 57 напряжения, к входу 58 которого подведено вспомогательное напряжение, а выходы 54 и 56 блока 49 электрической развязки подключены к управляки1им вьшодам 17 и 18 первого 11 и вторбго 12 ключей, а выход 55 блока 49 электрической развязки подсоединен к точке соединения одного вывода 8 первой секции 5 батареи ко1зденсаторов 4, одного вьгоода первого 11 и одного вывода 15 второго 12. ключей

Устройство работает следуювщм образом.

При пуске нагрузки при .глубоких снижениях напряжения на первичной 3 обмотке трансформатора 1 и пусковых токах во вторичной обмотке 3 к блоке 42 реализации связи по току на вход 47 порогового элемента связи поступает сигнал, пропорциональный величине пускового тока и достаточный для сра- батьшания порогового элемента 46, который через выход 48 подает сигнал 1 на вход 39 (х- 1), блока 36 управления, что приводит к запиранию ; транзисторов, формирующих сигналы на вь ходах 40 и 41 (У„ О i- Уд 0), блока 36 управления, а это в свою

очередь, прилодит к разрыву цепей реле 63 и 64, что обеспечивает сигналы О па выходах 54 и 56 блока 49 электрической развязки. Комбинащ я сигналов У и У на выходах 34 и 35 блока 31 логических элементов и, равных им сигналов, (xj) и (хj) на входах 37 и 38 блока 36 управления в этом случае не имеет значения,

С выходов 54 и 56 блока электрической развязки сигналы О подаются на управляющие входы 17 и 18 ключей 11 и 12, что поддерживает их в разомкнутом состоянии, обеспечивая тем самым по- 15 следовательное включение одной секции конденсаторов 5 с нагрузкой, т.е. пуск, происходит при сопротивлении конденсаторов, в два раза превышающем

сопротивление системы.

Работа при пониженном напряжении сети.

Ток нагрузки недостаточен для срабатывания порогового элемента 46jno20

сигналы подаются на входы 32 и 33 б ка 31 логических элементов, что фор мирует на его выходах 34 и 35 и сое диненных с ними входах 38 и 37 блок 36 управления сигналы УЭ г Х4 Х5 1; у Xj Х5-(х4-Ху) О При этом на входе 39 блока 36 управ

этому с его выхода 48 на вход 39 бло-25 ления сигнал 1 (хэ 0), так как

ка 36 управления поступает сигнал О т,е, X, 0. На вход 20 датчика 19 напряжения поступает напряжение сети, с выходов 21 и 22 сигналы, пропорциональные напряжению сети, поступают -JQ на входы 25-28 пороговых элементов 23 и 24, один из которых 23 настроен на пониженное напряжение сети и на его выходе 29, соединенном с входом 33 блока 31 логических элементов, сигнал 1, т.е, Х 1, сигнал на выходе

30второго порогового элемента 24 и на соединенном с ним входе 32 блока

31логических элементов, равен О,

ток нагрузки недостаточен для сраба тывания порогового элемента 46 на вход 47 которого подан с выхода 45 датчика. 42 тока сигнал, пропорциона ный току нагрузки.

Комбинация сигналов х J О, х. Xt О на входах 37-39 блока.,36 управления формирует на выходах 40 и сигналы у. х.. х, О и у , х ,

35

XX .

Г

это приводит к тому, что цепь реле 63 замыкается, а цепь рел 64 размыкается, что приводит к появ лению напряжения на входе 52 блока 49 электрической развязки, которое подается через контакт 61 с вывода 60 вспомогательного источника 5.7 на пряжения, а это приводит к формиров нию на выходе 56 блока 49 электриче

т.е, выходе 34 блока 31 логических элементов и на соединенном с ним входе 38 блока управления сигнал У it 5 () 1, а

40

это приводит к тому, что цепь реле 63 замыкается, а цепь рел 64 размыкается, что приводит к появ лению напряжения на входе 52 блока 49 электрической развязки, которое подается через контакт 61 с вывода 60 вспомогательного источника 5.7 на пряжения, а это приводит к формиров нию на выходе 56 блока 49 электриче

45

на выходе 35 блока 31 логических эле- .кой развязки, сигнала 1, который

ментов и на соединенном с ним входе

37 блока 36 управления сигнал у V

, Эта комбинация

cи нaлoв на входах 37-39 блока 36

управления формирует на его выходах

40 и 41 сигналы у yj X ,-Х j О, Это приводит к тому, что цепь реле 64 замыкается, а реле 63 paзмыкaetcя, при этом через замкнувшийся контакт 62 с входа 53 блока 49 электрической развязки напряжение подается на вход 50 вьшрями- тельного трансформатора этого блока, что приводит к формированию на его выходе 54 сигнала 1, который пода50

55

подается на управляющий зажим 17 кл ча 11, что приводит к его замыканию и батарея конденсаторов оказывается зашунтированной и напряжение на нагрузке не превьшает напряжения сети

Такое устройство позволяет с пом щью одной батареи конденсаторов, со тоящей из двух секций и двух ключей получить три ступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самых глубоких снижениях напряжения, т.е, при пуске асинхронного двигателя, устройство с помощью блока реализации связи по пусковому току максимально использует основное достоин-

ется на вход 18 ключа 12, что приводит к его замыканию и таким образом, последовательно с нагрузкой включены две 5 и 6 запараллеленные секции, эквивалентное сопротивление которых равно сопротивлению системы обеспечивая тем самым повышение напряжения на нагрузке.

Работа при напряжении сети равном или выше Номинального. Напряжение пропорциональное напряжению сети, с выходов 21 и 22 датчика 19 напряжения подается на входы 25-28 пороговых элементов 23 и 24, на выходах 29 и 30 которых при этом формируются

у fl И

- л 5 - I ,

эти

сигналы 1, т,е. х

сигналы подаются на входы 32 и 33 блока 31 логических элементов, что формирует на его выходах 34 и 35 и соединенных с ними входах 38 и 37 блока 36 управления сигналы УЭ г .. Х5 1; у Xj Х5-(х4-Ху) О. При этом на входе 39 блока 36 управ

ток нагрузки недостаточен для срабатывания порогового элемента 46 на вход 47 которого подан с выхода 45 датчика. 42 тока сигнал, пропорциональный току нагрузки.

Комбинация сигналов х J О, х. 1, Xt О на входах 37-39 блока.,36 управления формирует на выходах 40 и 41 сигналы у. х.. х, О и у , х ,

XX .

Г

это приводит к тому, что цепь реле 63 замыкается, а цепь реле 64 размыкается, что приводит к появлению напряжения на входе 52 блока 49 электрической развязки, которое подается через контакт 61 с вывода 60 вспомогательного источника 5.7 напряжения, а это приводит к формированию на выходе 56 блока 49 электричес

.кой развязки, сигнала 1, который

подается на управляющий зажим 17 ключа 11, что приводит к его замыканию и батарея конденсаторов оказывается . зашунтированной и напряжение на нагрузке не превьшает напряжения сети,

Такое устройство позволяет с помощью одной батареи конденсаторов, состоящей из двух секций и двух ключей, получить три ступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самых глубоких снижениях напряжения, т.е, при пуске асинхронного двигателя, устройство с помощью блока реализации связи по пусковому току максимально использует основное достоин-

ство продольной компе :сащ1И - обеспечение добавочного напряжения на нагрузке, пропорциональное току нагрузки |и сопротивлению батареи конденсате- |ров. Наличие связи по пусковому току позволяет.на период пуска делать сопротивление конденсаторной батареи в два раза больше допустимого, которое равно сопротивлению системы.

Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоенного сопротивлений системы сокращает время пуска асинхронного двигателя в 1, по сравнению с прямым пуском и в 1,2 раза по сравнению с пуском с последовательными конденсаторами, сопротивление которых равно сопротивлению системы. При окончании процесса пуска сопротивление батареи конденсаторов становится в 2 раза меньше и обеспечивает добавочное напряжение при напряжениях питающей сети 0,9-0,95 от номинального и при номинальном напряжении сети батарея конденсаторов шун- тируется, обеспечивая номинальное 1напряжение на нагрузке и уменьшение потерь мощности в узле нагрузки.

Таким образом, предлагаемое уст- ройство расширяет диапазон регулирования и сокращает время пускового режима нагрузки, так как позволяет в период пуска нагрузки подключать последовательно с ней емкостное реактивное сопротивление, в два раза превьг- шающее сопротивление системы, что положительно сказывается на качестве напряжения, подводимого к нагрузке и

сокращает время пуска. Кроме того.

при минимальном количестве коммутирую 1щих устройств (ключей) устройство обеспечивает три уровня напряжения на |нагрузке.

Использование предлагаемого уст|ройства возможно для сокращения времени пускового режима любого асинх- ipoHHoro привода в- 1,6 раза. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства в сетях нефтедобычи, гео- логоразведочных работ и открытых гор- ньк работ, где наиболее эффективно используются установки продольной компенсации, которые при соответствующем секционировании могут обеспе- ить и форсированный пуск и ступенча. регулирования напряжения на нагрузке.

0

5 0 5

5

0

5

0 5

Формула изобретения

Устройство для регулирования напряжения, содержащее трансформатор, батарею ковденсаторов, состоящих из двух секций, и соединенные с ней два ключа с двумя сиповыми и одним управляющим выводами каждьм, датчик уровней напряжения сети с двумя, пороговыми элементами и блок управления, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и сокращения времени пускового режима нагрузки, оно снабжено блоком- реализации связи по пусковому току, пороговым элементом связи, блоком электрической развязки обмоток трансформатора и вспомогательным источником напряжения, причем блок управления имеет входы первый X,, второй Х и третий Хз и выходы первый У , и второй УЧ и еализует функции У X .ч «Х,,У. , а блок логических элементов имеет входы первый 4. и второй Xj и выходы первый УЗ и второй У ц. и реализует функнуси: У j ,- и

У 4 трансформатору со стороны обмотки высокого напряжения подсоединены одним вьшодом первая секция батареи конденсаторов, первьй и второй ключи, второй вьшод первой секции батареи конденсаторов соединен с одним выводом второй секции батареи конденсаторов вторым вьгаодом первого ключа и входом датчика уровней напряжения сети, а второй вьшод второй секции батареи конденсаторов соединен с вторым силовым выводом второго ключа, обмотка низкого напряжения трансформатора соединена с первым выводом блока реализации связи по пусковому току, второй вьшод которого подсоединен к нагрузке, выход блока реализации связи по пусковому току соединен с входом порогового элемента связи, выход которого сое; ;инен с перйым входом блока управления, второй и третий входы блока управления соединены с первым и вторым выходами блока логических элементов, к входам которого подсоединены вьпсоды первого и второго пороговых элементов, а выходы датчика уровней напряжения сети соединены с входа.ми первого и второго пороговых элементов, а первый и второй выходы бл{5ка управления соединены с первым и вторым входами , блока электрической развязки обмоток

7. 1410184

трансформатора, третий и четвертыйпервого и второго ключей, а третий входы которого соединены с выходамивыход блока электрической развязки вспомогательного источника напряже-подсоединен к точке соединения одио- . ния, а вькоды блока электрической раз-с о вывода первой секции батареи кон- вязки обмоток силового трансформато-денсаторов, одного вывода первого и ра подключены к управляющим вьгеодамодного вывода второго Хлючей.

Изобретение относится к области Электротехники и может быть использовано в электрических линиях переменного тока для регулирования напряжения при изменении его в широких пределах, например для регулирования напряжения на зажимах асинхронного двигателя, питающегося от сети через понижающий трансформатор, кроме того, устройство может быть использовано для сокращения времени пускового режима асинхронного двигателя. Целью изобре . 17; тения является расширение диапазона регулирования и сокращение времени пускового режима нагрузки. В предлагаемом устройстве введение блока 42 реализации связи по пусковому току, порогового элемента связи 46 и блока 49 электрической развязки обмоток силового трансформатора позволяет в период пуска нагрузки подключать после довательно с ней емкостное сопротивление, в два раза превышающее сопротивление системы. Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоенного сопротивления системы сокращает время пуска асинхронного двигателя. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет с помощью одной батареи конденсаторов и двух ключей получить три ступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самых глубоких снижениях напряжения, т.е. при пуске асинхронного двигателя, Устройство с помощью блока реализации связи по пусковому току максимально использует добавочное напряжение на нагрузке, пропорциональное току нагрузки и сопротивлению батареи конденсатЪроза. 1 ил. с « (Л 4аь О -&-€) gp