Устройство для регулирования нагрузки Советский патент 1992 года по МПК H02J3/38 

СП

с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения устойчивой параллельной работы трансформаторов в наиболее экономичном режиме их работы. Цель изобретения - повышение устойчивости параллельной работы трансформаторов с различными внешними характеристиками и упрощение перераспределения нагрузки между трансформаторами для поддержания наибольшего КПД трансформатора. Это достигается введением на каждый транс.форматор двух встречно-параллельно соединенйых тиристоров р-п-р-п-типа 8-13 и п-р-п-р-типа 14- 19исхемыуправления автотрансформатором, состоящей из, трансформатора 4 тока, датчика 5 тока, блока 6 сравнения и усиления и исполнительного элемента 7. 2 ил.

го

00

о

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим устойчивую параллельную работу трансформаторов в наиболее экономичном режиме их работы.

Целью изобретения является повышение устойчивой параллельной работы трансформаторов с различными внешними характеристиками и упрощение перераспределения нагрузки между трансформаторами для поддержания наибольшего КПД трансформатора.

КПД трансформатора имеет наибольшее значение т/макс при оптимальной нагрузке

Ј Р0/Рк.ном /

ном

которая определяется отношением потерь холостого хода и потерь к,з. Рк.ном при номинальной нагрузке.

Отечественные трансф9рматоры имеют наибольший КПД при нагрузке /Ј 0,5-0,7. Однако в реальных условиях нагрузка изменяется, поэтому установленные трансформаторы при оптимальной нагрузке работают небольшой интервал времени. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять эксплуатацию трансформаторов при постоянной оптимальной нагрузке с наибольшим КПД.

На фиг.1 представлена схема устройства для регулирования нагрузкйтрансформа- торов; на фиг.2 - схема блока управления тиристорами.

Устройство содержит трехфазный трансформатор 1, трехфазный автотрансформатор 2, сеть 3, измерительные трансформаторы 4 тока, датчик 5 тока, блок 6 сравнения и усиления, исполнительный элемент 7, незапираемые тиристоры 8-13 с выводами от р-области, незапираемые тиристоры 14-19 с выводами от n-области и трехфазную нагрузку 20. Блоки управления тиристоров (фиг.2) содержат диоды 21 и 22, конденсатор 23 и резисторы 24 и 25.

Устройство работает следующим образом.

Первичные обмотки трансформатора 1 и автотрансформатора 2 подключены к сети, а вторичные обмотки - к общей нагрузке через дополнительно введенные по два на каждый вывод (фазу) вторичной обмотки трансформатора встречно-параллельно соединенные незапираемые тиристоры, с блоками управления, причем один из тиристоров с выводом от р-области присоединен катодом к выводу вторичной обмотки трансформатора и аноду второго тиристора

с выводом от n-области, анод тиристора с выводом от р-области присоединен к нагрузке и катоду тиристора с выводом от п- области, блоки управления тиристоров,

состоящие из диода, конденсатора и двух последовательно включенных резисторов, присоединены к выводам вторичной обмотки трансформаторов.

Незапираемые тиристоры позволяют

осуществлять практически независимый режим работы каждого трансформатора, ликвидируют уравнительные токи и позволяю поддерживать требуемое (заданное) распределение нагрузки между трансформаторами, работающими параллельно на одну общую нагрузку.

Перевод тока нагрузки осуществляется изменением вторичного напряжения, автотрансформатора 2. Увеличение вторичного напряжения автотрансформатора 2 приводит к увеличению тока нагрузки автотрансформатора и уменьшению тока вторичной обмотки трансформатора 1. Уменьшение вторичного напряжения автотрансформатора 2 приводит к увеличению тока вторичной

обмотки трансформатора 1. Таким образом можно разгружать любой из трансформаторов до холостого хода, причем переход любого из трансформаторов в.. режим потребителя энергии исключается, тиристоры не пропускают ток обратного направления.

В предлагаемом устройстве эксплуатация трансформатора 1 осуществляется при постоянном оптимальном токе нагрузки1 с

наибольшим КПД. Изменение тока нагрузки трансформатора 1 автоматически вызывает изменение величины напряжения автотрансформатора 2 с помощью регулирующей цепочки. Сигнал, пропорциональный току

нагрузки, снимается с датчика 5 тока, сравнивается с уставкой, соответствующей оптимальной нагрузке Трансформатора 1, а отклонение усиливается блоком 6. Этот сигнал поступает на исполнительный элемент,

который воздействует на положение регулятора величины напряжения вторичной обмотки автотрансформатора 2 и происходит перераспределение нагрузки между трансформаторами. При этом автотрансформатор 2 воспринимает на себя изменение нагрузки, т.е. работает с изменяющейся нагрузкой, а нагрузка трансформатора 1 оста- ется постоянной. Автотрансформатор 2 имеет значительно меньшую мощность по

сравнению с трансформатором, поэтому потери в нем сравнительно не велики. Суммар- ные потери в трансформаторе 1 и автотрансформаторе 2 меньше, чем., потери

в одиночном трансформаторе, работающем при всей (полной) изменяющейся нагрузке.

Кроме того, улучшается качество электроэнергии, автотрансформатор поддерживает напряжение неизменным при изменениях нагрузки. При увеличении на- грузки напряжение обычно несколько уменьшается. Автотрансформатор переводит дополнительную нагрузку на себя, уве- личивая свою ЭДС, тем самым поддерживает напряжение на нагрузке по- стоянным...

Работа защиты от уравнительных токов поясняется на фиг.2. Ток нагрузки трансформатора в первую половину периода проходит от начала фазы А вторичной обмотки трансформатора через открытый тиристор 14, нагрузку 20 к концу фазы X. Во вторую половину периода ток нагрузки трансформатора проходит от конца фазы У через нагрузку 20, открытый тиристор 8 к началу фазы А вторичной обмотки трансформатора. Аналогично проходит ток в фазах В и С. При этом тиристоры выполняют роль вентильных ключей, замыкающихся на время одного полупериода и размыкающихся на время второго полупериода переменного тока..

В течение первого (положительного) полупериода тиристор 8 закрыт (ключ разомкнут), так как диод 21 закрыт и обратное напряжение на управляющем электроде тиристора отсутствует. В течение второго (отрицательного) полупериода при появлении небольшого прямого анодного напряжения тиристор 8 открывается через резисторы 24 и 25 и открытый диод 21 и остается открытым до уменьшения переменного (синусоидального) тока нагрузки до нулевого значения. После этого напряжение на тиристоре 8 вновь становится обратным и он запирается. Аналогично происходит закрытие и открытие тиристора 14, но в другие полупериоды, т.е. тиристор 14 закрыт в то время, когда открыт тиристор 8.

В цепь управляющих электродов тири- сторов включен конденсатор 23 для открытия тиристоров при наименьшем прямом анодном напряжении (конденсатор 23 и резисторы 24 и 25 образуют фа5осдвигающую цепочку). Резисторы 24 и 25 ограничивают величину прямого тока управляющего электрода.; „

Цепь управления тиристоров подключена непосредственно к выводам вторичной обмотки трансформаторов. При таком вклю- чении цепи управления тиристоров время включения тиристоров не зависит ни от величины, ни от характера нагрузки 20, при этом сохраняется синусоидальность формы

напряжения на нагрузке. Кроме того, любой из тиристоров, входящий в пару комплементарных тиристоров (один с выводом от р-об- ласти p-n-p-n-типа, второй с выводом от п-области n-p-n-p-типа может быть заменен симметричным тиристором - симистором без изменения цепи управления.

Предлагаемое устройство позволяет использовать для параллельной работы транс- форматоры с разными внешними характеристиками в оптимальном режиме работы. Устройство может быть использовано для включения как трехфазных, так и однофазных трансформаторов и автотрансформаторов.

Формула изобретения Устройство для регулирования нагрузки, содержащее параллельно включенные трансформатор и автотрансформатор с регулятором величины напряжения вторичной обмотки, блоки защиты от уравнительных токов, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивой параллельной работы трансформаторов с различными внешними характеристиками и упрощения перераспределения нагрузки между трансформаторами для поддержания наибольшего КПД трансформатора, введены последовательно включенные измерительные трансформаторы тока, датчик тока, блок сравнения и усиления и исполнительный элемент, причем измерительные трансформаторы тока включены во вторичные обмотки трансформатора, а исполнительный элемент подключен к регулятору величины напряжения вторичной обмотки автотрансформатора, первичные обмотки трансформаторов подключены к источнику питания, а вторичные обмотки трансформаторов подключены к выводам для подключения нагрузки через блоки защиты от уравнительных токов, которые выполнены в виде встречно-параллельно соединенных незапираемых тиристоров р-п-р-п- и п-р-п- р-типов с блоками управления, причем катод тиристора с выводом от р-области подключен к аноду тиристора с выводом от п-области и к выводу вторичной обмотки трансформатора, анод тиристора с выводом от р-области подключен к катоду.тиристора с выводом от п-области и к выводу для подключения нагрузки, блоки управления тиристоров выполнены из двух диодов, двух последовательно включенных резисторов и конденсатора, причем первый диод соединен катодом с выводом тиристора от р-области, второй диод подключен анодом к выводу тиристора от п-области, анод первого диода подключен к катоду второго диода

и к одному из выводов резистора, параллельно которому включен конденсатор, выв

-JҐ

Л21 552

вод другого резистора подключен к выводу вторичной обмотки трансформатора. .

-JҐ

fflua.2