Фильтро-симметрирующее устройство Советский патент 1977 года по МПК H02J3/26 

(54) ФНЛЬТРО-СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Иаобрете ше относится к области электротехники, а именно к устройствам для улучшения качества электрической энергии в промьншгенных сетях, содержащих несимметричные и нелинейные нагрузки,

Известны несимметричные фильтры высших гармоник JY J, в которых используются ветви, состоящие из последовательно соединенных инд тстивного и емкостного элементов, настроенных Е резонанс на определенной частоте. Эти ветви подк.иочаются к трехфазной сети по схеме неполного треугольника и уменьшают несШ Л&гржю и несинусоидальность напряжений. Недостатком этих фильтров являеася их высокая уставовленндя мощность (на оснавной частоте более, чем в два раза, превышающая мощност однофазной нагрузки).

Известны также фильтро-симметрирующие устройства (ФСУ) 2}, состоящие из двух индуктивных и одного емкостного элемеитов соединенных в звезду. Эти ФСУ низкую устаноБленную мощность, примерно равную мощности нагрузки. Недостатком этих ФСУ является низкий коэффициент

2

мощности на входе симметрированной сети, равный O,S индуктивного характера.

Иа известных аналогов наиболее близким и принятым за прототип является симметрирующее устройство (СУ), выполненное на основе индуктивного элемента с магнитосБязанными обмотками, включенны.Ш на две фазы сети и конденсаторной батареи, включенной между магкитосвязанными обмотками и третьей фазой сети З. Эти устройства создают пульсирующую мощность, равную по величине и противоположную ао знаку пульсирующей мощности, обусловленной однофазной нагрузкой. Однако эт:1 устройства не осуществляют фильтрацию высших гармоник. При использовании этих СУ в- сетях, содержащих нелинейные нагрузки, требуется дополнительная установка устройства для фильтрации высщЕГХ гармоник с установленной мощностью Соизмеримой с установленной мощностью уже имеющихся СУ, что ведет к значительному увеличению установленной мощности оборудования в сетях.

Цель иаобретения - снижение установленной мощности фильтро- симметр ующего устройства и получение высокого коэффициента мощности на входе устройства. Поставленная цепь достигается тем, что в фипьтро-симметрирующем устройстве, содержащем индуктивный элемент с двумя ма нитосвязанными, соединенными последовательно обмотками, выводы которых подсоединены к двум фазам сети, а общая точка обмоток через конденсатор подсоединена к третьей фазе сети, идуктивный элемент дополнительно снабжен двумя обмотками, каждая из которых включена последовательно с указанными магнитосвязанными обмоткам между выводом каждой из них и соответствующей фазой сети. На чертеже представлена электрическая схема ФСУ. ФСУ содержит индуктивный элемент 1 с магнитосвязанными обмотками 2 и 3, дополнительные индуктивные элемонть } ( 5, конденсаторную батарею 6. Магнитосвязанные обмотки 2 и 3, индук тивный элемент 1 и дополнительные индуктивные элементы 4 и 5 подключены последовательно к двум фазам сети (на чертеже А и В), конденсаторная батарея 6 включена между магнитосвязанными обмотками 2 и 3 и третьей фазой (С), при этом однофазная нагрузка 7 включена между третьей фазой и предьщущей фазой в соответствии с прямым порядком следования фаз. ФСУ работает следующим- образом. Пульсирующие мощности,, создаваемые конденсаторной батареей 6 и индуктивными элементами ФСУ, совпадают по фазе и компенсиру ют пульсирующую мощность однофазной нагрузки 7. Сопротивление ФСУ для высокой гармоники С порядковым номером v долж но быть равно нулю. Это условие обеспечивается, выбором параметров конденсаторной батареи 6 Х и дополнительных индуктив4 и 5Х, & соответствии ных элементов с выражением: При этом суммарная мощность дополнительных индуктивных элементов 4 и 5 составля ет всего (0,5 т 8)% мощности инду1стивного элемента 1 с магнитос вязанными обмотками 3 и 2. Величина коэффициента 1ог.и--;ос 1г ль ,.d симметрированной сети опредепяетсл нгем емкостной Ц с и индуктивной ZQi /1О1иности элементов ФСУ и мощности кагрузки SL. и .может равняться любоly тшп.еред заданному значению cos Q -- - - -. -:г::1г-г:.з:г11т:: 2-vi- V V / Это обусловлено тем, что изменение мощности индуктивного элемента 1 не приводит к нарушению выще указанного условия фильтрации. Условие симметрирования для заявляемого устройства может быть записано в следующем виде: где Z О, . суммарная индуктивная мощность элементов устройства, Q. - мощность конденсаторной батареи. Приведенное условие симметрирования соответствует случаю оптимального симметрирования, при котором установленная мощность СУ или ФСУ примерно равна мощности однофазной нагрузки 7. Фильт р /ющие свойства обусловлены ввеneiiHevi дополнительных индуктивных элементов 4 и 5. Использование допогшительнрлх индуктивных элементов 4 и 5, включенных последовательно с каждой из магнитосвязанных обмоток 2 и 3, выгодно отличает изобретение от прототипа, так как наряду с симметрированием осущестйляет фильтрацию высщих гармоник. В отл1Иие от несимметричных фильтров высщих гармоник изобретение позволяет в два раза уменьшить установленную мощность оборудования, В отличие от ФСУ с соединением элементов в звезду позволяет получить высокий коэфф щиент моишости на входе симметрированной сети. Формула изобретения Фильтро-симметрируюшее устройство, содержащее индуктивный элемент с двумя магнитосвязанными, соединенными последовательно обмотками, выводы которых присоединены к двум фазам сети, а общая точка обмоток через конденсатор подсоединена к третьей фазе сети, отличающееся тем, что, с целью снижения установленной мощности, увеличения коэффициента мощности на его входе, индуктивный элемент дополнительно снабжен двумя обмотками, каждая из которых включена последовательно с указанными магнитосвязанными обмотками между выводом каждой из ник и соответствующей фазой сети. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Тимофеев В. Д. Режимы в электрических системах с тяговыми нагрузками, М., 1972 г.

Кузнецов В, Г. Схемы симметрирсвания однофазных нагрузок в трехфазных цэпях, изд. Наукова думка, Киев, 1У73 г., стр. 78.