Устройство для подключения двух однофазных нагрузок к трехфазной сети Советский патент 1992 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования режима трехфазной сети при подключении к ней двух однофазных нагрузок, различных как по величине, так и по характеру: систем питания аппаратуры дистанционного управления кабельных линий связи, индукционных магнито-гидродинамических машин, применяемых в качестве электромагнитных насосов для жидких металлов в металлургии, литейном производстве и полиграфии.

Известно устройство, содержащее трехфазно-двухфазный фазопреобразовательный трансформатор и реактивные элементы. На линейный выход трансформатора подключена регулируемая индуктивность с, отпайками. Емкостный симметрирующий элемент подключен между отпайками индуктивного элемента и общей точкой однофазных нагрузок одинакового характера, которые подключены на фдзные напряжения двухфазной системы, причем меньшая по величине

нагрузка подключена на опережающее, а большая - на отстающее напряжение.

Недостатками этого устройства являются невозможность его использования для симметрирования режима трехфазной сети при подключении к ней двух однофазных нагрузок различного характера и высокая установленная мощность.

Известно устройство, содержащее трансформатор с двумя отпайкаК|и и реактивный симметрирующий элемент, подключенный между третьей фазой трехфазной сети и отпайкой автотрансформатора. Две однофазные нагрузки одинакового характера подключены между свободными концами обмоток автотрансформатора и точкой подсоединения симметрирующего элемента к сети.

Однако это устройство невозможно использовать при двух разнохарактерных однофазных нагрузках.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее два однофазных двухобмоточных трансформатора, первичные обмотки которых подключены на различные линейные напряжения. Вторичная обмотка первого трансформатора выполнена из двух полуобмоток, соединенных последовательно-согласно. Симметрирующий элемент включен между средней точкой вторичной обмотки первого трансформатора и концом вторичной обмотки второго трансформатора. Вторичные обмотки имеют коммутатор, позволяющий включать обмотки как встречно, так и согласно, а акже изменять число витков. С помощью коммутатора возможно обеспечить любой фазовый сдвиг напряжения на симметрирующем элементе. Нагрузки включены на линейные напряжения трехфазной сети.

Недостатком устройства является его высокая установленная мощность,из-за соединения элементов устройства происходит компенсация геометрической суммы пульсирующих мощностей однофазных нагрузок.

, Целью изобретения является уменьшение установленной мощности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем емкостный элемент, два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых служат для подключения на различные линейные напряжения трехфазной сети, первая однофазная нагрузка подключена к зажимам для подключения на третье линейное напряжение трехфазной сети, а вторая однофазная нагрузка - к зажимам вторичных обмоток трансформатора, соединенных встречно.

первичная обмотка одного из трансформаторов имеет дополнительный вывод для подключения емкостного элемента, второй конец которого подключен к зажиму для

подключения к фазе трехфазной сети, не связанной с первичной обмоткой трансформатора с дополнительным выводом.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2

- векторная диаграмма токов и напряжений. . К зажимам 1-3 трехфазной сети на линейные напряжения подключены первичные обмотки двух однофазных трансформаторов 4 и 5. Первичные обмотки

трансформаторов имеют одинаковое количество витков, вторичные - разное и включены встречно так, что конец вторичной обмотки трансформатора 4 соединяется с концом вторичной обмотки трансформатора 5, начало которого присоединяется к зажиму б вторичных обмоток трансформаторов 4 и 5. Начало вторичной обмотки трансформатора 4 соединяется с зажимом 7 вторичных обмоток трансформатора 4 и 5./

Емкостный элемент 8 подключен между началом первичной обмотки первого трансформатора 4 и выводом 9 первичной обмотки трансформатора 5.

Первая однофазная нагрузка 10 подключена параллельно первичным обмоткам первого 4 и второго 5 трансформаторов, а вторая однофазная нагрузка 11 - к зажимам б и 7.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к трехфазному источнику питания, напряжения которых равны

Ui2 U23 U31(1)

и сдвинуты относительно друг друга на угол 120 ал.град., по первичной обмотке трансформатора 4 протекает ток 1з1, а по первичной обмотке трансформатора 5 - токи Им и

12м. Ток 123 протекает по нагрузке 10. Благодаря изменению начальной фазы напряжения на зажимах 6 и 7 за счет подбора чисел витков вторичных обмоток трансформатора, а также соответствующего соединения злементов устройства происходит взаимная компенсация пульсирующих мощностей однофазных нагрузок 10 и 11, вследствие чего линейные токи трехфазной сети, определяемые по закону Кирхгофа, будут уравновешены.

Если две однофазные нагрузки 10 и 11 различны как по величине YI Y2, так и по характеру (. 5171474 где Yi и Y2-полные проводимости нагрузок 10 и 11 соответственно; и -фазовыеуглы нагрузок 10и 11 соответственно. то число витков вторичных обмоток транс-5 форматоров 4 и 5 определяются из следующих выражений: W2i sin (-а) w w f 4- I raV W22 Sin j (Z) . где Wi-число витков первичной обмотки; «(у - 1 -начальная фаза напря- жения на зажимах 6 и 7. Напряжения, на вторичных обмотках трансформаторов 4 и 5, с учетом равенства (1) определяются по формулам .20 U4 (g-a) е ё- , 2.л: . j sin (-g+а) ее, а напряжение на зажимах 6 и 7, к которым 25 подключена вторая однофазная нагрузка 11, - по формуле иб7 Ток, протекающий через емкостный 30 элементг , 2 7 тс 051i( М - к) Yi е л Y2 гдеК -ут-35 Токи, протекающие по первичной обмоткеЧрансформатора 5, , . 2 х/г (pi iiM 1с U2M sin (2 - %-) (1-K)Yi; l2M lcUiM sin(-|2 2) , jf фл йл Т22) ,- щу , . 12 УЛ S ц - 2 2 Юл ,„,5я .V sin() (a, -f-f- Принимая ВО внимание, ЧТО 17 где Zi,Z2-полные сопротивления нагрузок55 10 и 11 соответственно, линейные токи трехфазного источника питания, с учетом приведенных выше равенств, определйются по закону Кирхгофа 7-б , ,. .,л ii vTU- iitcosoy +(i-4sh(j-|i)ef; , . vr) «тз-и- и е -1 s (. к) .J «) .v.tf .«,„(г-.) ,, , -- c-osmc -f,,. ,; В диапазоне - a токи трехфазной сети будут симметричны при ПОДключении к ней двух однофазных нагрузок различных как по величине, так и по характеру. установленная мощность устройств а « Sy j 5тр + Sc «отн.ед., где Sip - установленная мощность трансформаторов 4 и 5; g QC -установленная мощSHI +3н2 ность емкостного элемента, Д Qc - реактивная мощность емкостного элемента; SHI -установленная мощность нагрузкиЮ;5н2 - установленная МОЩНОСТЬ нагруз В диапазоне -5 « : oбщaя.yoтaDOновленная мощность устройства находится в пределах 0,5 .Sy 1,2 (при установленной мощности прототипа Sy 1.5). На фиг. 2 приведена вeкtopнaя.диaгpaмма устройства при активно-индуктивнь1хнагрузках различных как по величине (Yi « 2Y2), так и по характеру (рЗОзл,град., Числа витков вторичных обмоток трансформаторов 4 И 5, согласно равенству (2), W2i 0,201 ;W22 0.885. Начальная фаза («;2-С01 20эл.трад. vrу- / Токив 112 0,442 е-.; 1з1 -0,1 ё °; 1 12м - 1с --т- е ; ji 0,,271 1о ri - I П П fi47 Р jtHH ч5о , р лЛ. ,„ , i96 1з -0.064 + J0,654 0,657 Из расчетов и диаграммы видно, что то« трехфазного источника питания симметричны.

Общая установленная мощность устройства л

I STP -ь Sc « 0.698 + 0.334 - 1.032

При тех же параметрах нагрузки общая установленная мощность прототипа

STP + Sc 0.991 + 0.797 1.788.

Если однофазные нагрузки будут равны по величине (Yi Y2). но различного характера эл. град,, 70 зл.град..). то общая установленнаямощность предлагаемого устройства SY - 0.548 (при установленной мощ ности прототипа SY 1.S39).

Таким образом, достигнуто уменьшение общей установленной мощности устрЬйства для симметрирований режима трехфазной сети при подключении к ней двух однофазйых нагрузок различных как по величине. так и по характеру.

Формула изобретения Устройство для подключения двуХ однофазных нагрузок к трёхфазной сети, содержащее емкостный злемент. два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены к зажимам для подключения на два различных линейных напряжения трехфазной сети, отличающееся тем. что. с целью уменьшения установленной мощности устройства, вторичные обмотки трансформаторов соединены вртречно. первичная обмотка одного из трансформаторов имеет дополнительный вывод для подключения емкостного элемента, второй конец которого подключен к зажиму для подключения к фазе трехфазной сети, несвязаннойс первичной обмоткой трансформатора с дополнительным выводом, при этом зажимы вторичных обмоток трансформаторов, соединенных встречно, предназначены для под ключения второй однофазной нагрузки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования режима трехфазной сети (ТС) при подключении к ней двух однофазных нагрузок, различных как по величине, так и по характеру: систем питания аппаратуры дистанционного управления кабельных линий связи, индукционных магнитогидроди-намических машин. Целью изобретения является уменьшение установленной мощности устройства. Устройство состоит из емкостного элемента 8, двух однофазных двухобмоточных трансформаторов (ОДТ) 4 и 5, первичные обмотки (ПО) которых выполнены с одинаковым числом витков, а вторичные обмотки (ВО), соединенные встречно, - р различным числом витков. К первому зажиму ТС подключают конец ПО первого ОДТ и начало ПО второго ОДТ, конец которого подключают к второму зажиму ТС. Начало ПО первого ОДТ подключают к третьему зажиму ТС. Емкостный элемент подключают между началом ПО первого ОДТ и вь;|водом ПО второго ОДТ. Первую однофазную нагрузку 10 подключают параллельно ПО первого и второго ОДТ, а вторую нагрузку 11 - к зажимам ВО ОДТ. 2 ил.^^^

..uWV%.

%

//

0

Lf.f

h

f/f