Устройство регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой Советский патент 1976 года по МПК G05F1/14 

1

Изобретение относится IK области электротехники и Может быть использовано для регулирования или стабилизации .напряжения под нагрузкой.

Известны устройства регулирования напряжения Т1рансформатора под нагрузкой, содержащие .силовой трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, .переключатели отводов вторичной обмотки, два вопомо.гательных трансформатора и осуществляющие регулирование на-пряж-ения под .нагрузкой без разрыва дуги тока нагрузки.

Однако известные устройства при регулировании трехфазного напряжения требуют применения двух вспомогательных трансформаторов, двух переключателей и двух -комплектов тиристорных групп на «аждую фазу регулируемого под нагрузкой силового трансфор мато.р а.

С целью сокращения числа вспомогательных трансформаторов и соответствующей коммутационной аппаратуры при регулировании трехфазного .напряжения в предлагаемом устройстве в каждую фазу трансформатора последовательно с силовой секщионированной обмоткой включена вторичная об-мотка одного из трех вспомогательных трансформаторов, .первичные обмотки которых питаются от соответствующих фаз вспомогательной обмотки силового трансформатора через

несколько грушп встречно параллельно включенных тиристоров.

На фиг. 1, 2 и 3 приведены возможные варианты схем предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство состоит из силового трансформатора 1 (фиг. 1), первичная обмотка 2 которого подключена к трехфазной сети, а питающая нагрузку обмотка 3 выполнена секционированной с отводами 4-

8, трех идентичных переключателей 9, по одному на каждую фазу с числом рабочих положений, равпым числу отводов секционированной обмотки силового трансформатора, трех вспомогательных однофазных трансформаторов 10, каждая из первичных обмоток 11 которых питается от соответственной фазы вспомогательной обмотки 12 силового трансформатора через десять групп встречио-параллельно включенных тиристоров 13, а их

вторичные обмотки 14 включены последовательно с соответствующей фазой секционированной обмотки силового трансформатора.

Минимально .возможное число тиристорных групп в цепи .первичной обмотки каждого

вспомогательного трансформатора равно двум, а максимальное число определяется требуемым количеством уровней напряжения при заданном числе отводов секционированной обмотки силового трансформатора. Для

получения шестнадцати уровней напряжения

в пределах «аждой тшени силового траисформато.ра вспомогательная обмотка Вьтолнена секционированной € отводами 15-19. Число витков между отводами соответствйнио относятся между собой как числа ряда 1:2:4:1. Каждый отвод сенцио-нированной вспомогательной обмотки силового трансформатора может подключаться через две группы встречно-параллельно включенных тиристоров 20-29 к обоим концам первичной обмотки соответственного вопомогательного трансформатора, обеспечивая этим па пей восемь различных уровней напряжения с различной полярностью.

Рассмотрим процесс регулирования напряжения па лримере его уменьшения в одной из фаз, «а-пример, /в фазе А. В двух других фазах регулирование напряжения происходит аналогично и одновременно.

Максимальное напряжение ,на нагрузке получается при замкнутом контакте переключателя 9 на отводе 8 и равло сумме максимального напряжения вторичной обмотки 3 силового трансформатора и «полного напряжения вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 14. При необходимости ступенчатого уменьшения напряжения на нагрузке с шагом, равным Ve напряжения ступени, следует снимать у1Пра|Вляюш.ие импульсы с работающих групп тиристоров и в соответствующие моменты времени лодавать импульсы управления на другие группы.

В таблице указаны работающие группы тиристоров и соответствующая им величина Зменьшения напряжения на нагрузке в долях от напряжения ступени силового трансформатора.

Таблица

Минимальное напряжение на нагрузке при замкнутой цени от1вода 8 равно разности полных напряжений фаз вторичных обмоток силового трансформатора и вспомогательного трансформатора и получается при работающих тиристорпых группах тиристоров 21, 28. Для дальнейшего уменьщения напряжения осуществляется коммутация тока нагрузки с отвода 8 на отвод 7, для чего вторичная цепь фазы А силового трансформатора должна быть обесточена. По отношению к нагрузке фазы А вторичная цепь имеет две параллельные ветви. Сопротивление одной ветви образовано сонротивлениями короткого замыкания фаз А силового и вспомогательного трансформаторов, а сопротивление второй ветви равно сумме сопротивлений короткого за.мьгкания фаз В и С этих же трансформаторов. Для снижения ток во вторичной цепи фазы А не прерывая тока в натрузке необходимо, чтобы сопротивление ветви фазы А было намного больше сопротивления другой параллельной ветви, для чего вспомогательный трансформатор 10 фазы А переводится в режим холостого хода с питанием с вторичной стороны, что осуществляется снятием управляющих импульсов со всех тиристорных групп этой фазы. Сопротивление ветви фазы А за счет сопротивления, вносимого вспомогательным трансформатором, находящимся в режиме холостого хода, становится много больше сопротивления другой параллельной ветви. Схема переходит в режим работы, близкой .к режиму открытого треугольника.

Для этого режима характерно, что напряжение на нагрузке остается практически тем же, что и в нормальном режиме, а ток в фазах В и С силового трансформатора увеличивается в У 3.

При выполнении указанного соотношения практически весь так нагрузки фазы А перераспределяется на две другие фазы обмотки силового трансформатора. Так как весь процесс коммутации тока нагрузки с одного отвода секционированной обмотки силового трансформатора на другой занимает незначительный промежуток времени, то это не приводит к перегрев} его обмоток.

Затем производят разрыв переключателем 9 обесточенной цепи отпайки, включают тиристорные группы тиристоров 20 и 29, обеспечивая максимальное напряжение на вторичной обмотке вспомогательного трансформатора, равное половине напряжения ступени. Полярность этого напряжения совпадает с полярностью напряжения вторичной силовой обмотки. Переключателем 9 замыкается цепь отвода 7, при этом суммарное напряжение цепи фазы Л оказывается равным напряжению двух других фаз.

После этого аналогично и последовательно производится коммутация тока нагрузки с отвода 8 на отвод 7 в двух фазах силового трансформатора. Вспомогательные трансформаторы подготовлены « дальнейш:ему процессу ступенчатого уменьшения напряжения, который осуществляется аналогично описанному выше. Работа устройства при лавышении напряжения происходит в обратном шорядке.

Кон(цы фаз 30-32 вторичной обмотки силового трансформатора {фиг. 2) подключаются :к иагрузке, а начала фае соединяются последовательно с вторичяыми обмотками 14 вспомогательных трансформаторов 10 одноименной с «ими фазы. Свободные концы всех вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов с помощью переключателей 9 подключаются к любому из отводов другой фазы. Минимально возможная величина напряжения между концами двух фаз при замкнутом контакте переключателей в цепи отвода 4 равна полному напряжению фазы при условии полностью секционированной вторичной обмотки силового трансформатора.

При замкнутом «онтажте переключателей в цепи отвода 8 фазы вторичной обмотки силового трансформатора соединяются между собой -по схеме звезды, а вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов - по схеме треугольника. В режиме максимального выходного напряжения к линейному напряжению вторичной силовой обмотки геометрически добавляется еще полное напряжение вторичной обмотки вспомогательного трансформатора. При уменьшении напряжения часть секций силовой обмотки тоже соединяются между собой по схеме треугольника и обтекаются только фазным током, который меньше линейного в 1/ 3, а следовательно, в данной схеме регулирование напряжения .в моменты перехода с одного отвода секционированной обмотки на другой можно осуш:ествлять практически при постоянной мощности, в результате чего улучшается использование обмоток силового трансформатора. Сам процесс регулирования напряжения и коммутация тока нагрузки с одного отвода на другой аналогичны вышеописанному.

Концы фаз 30, 31, 32 вторичной обмотки 3 силового трансформатора 1 (фиг. 3) подключаются к нагрузке. Отводы 4-8 двух фаз вторичной обмотки 3 соединяются с зажимами вторичной обмотки 14 вспомогательного трансформатора 10 через два контакта одного и того же переключателя ЭА, 9в и 9с, которые замыкаются или размыкаются одновременно. Вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов при замкнутых одноименных контактах переключателей соединяются между собой по схеме треугольника. Минимально возможная величина напряжения между концами двух фаз будет при замкнутых (Контактах переключателей в цепи отвода 4 вторичной обмотки силового трансформатора.

Формула изобретения

Устройство регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащее силовой трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, связанной с переключателем и вспомогательные трансформаторы, первичные обмотки которых подключены с помощью тиристорных групп к дополнительной обмотке силового трансформатора, отличающееся тем, что, с целью сокращения числа вспомогательных трансформаторов и соответствующей коммутационной аппаратуры при регулировании трехфазного напряжения, вторичные. обмотки вспомогательных трансформаторов через нормально разомкнутые контакты переключателей соединены последовательно с отводами соответствующих фазных обмоток силового трансформатора.

13 J6 77 1В /5

, ;b4jovJ ,vOLA.A.x.xXA.

pOVYV rv- vY Y-vv-v-Nn

з.

5-bZL IlILПqj

T Jr гA1

:::a:z:::rlr-.::zai-V

;/5

.j tbs 4 4

.vvv..AJL AJv--v A s//i

r«rvX7v Y vYY O O Y- /

J r L n d ч it-

5rd-d±J--d --i--- -

73

Ж1Жл r-t vw yV ryv i .

-1- t--1- - v g

5I

Г.

ЖТтГ

F --F3-F3 -.e I ЙП1

.zr,7 П

--1..:

Lpgjjj

ni I

xjftf

I/O