Устройство для регулирования и симметрирования напряжения трехфазной сети с нулевым проводом Советский патент 1977 года по МПК H02J3/12 H02J3/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С И СИММЕТРИРОВАНИЯ НУЛЕВЫМ ПРОВОДОМ подключены к соответствующему фазному выводу первичной обмотки, другие полюсы биполярных коммутаторов каждой группы подключены к трем фазным проводам сети, к которым подсоединены вторичные обмотки и вход блока управления. Это позволяет осуществлять циклическое переключение выводов первичной обмотки по отношению к точкам соединения фазных проводов сети и концов вольтодобавочных обмоток для получения той или иной степени регулирования напряжения. Следовательно, векторы напряжений нагрузок сети формируются из векторов напряжений первичной обмотки и дополнительных э.д.с. вольтодобавочных обмоток путем образования трех ( в данном случае) определенных видов соединения первичной обмотки со вторичными вольтодобавочными, когда магнитная связь между каждой из вольтодобавочных обмоток и двумя полуобмотками и первичной, расположенными на общем с вольтодо бавочной обмоткой стержне электромагнитного аппарата, остается даже при отсутствии электрической связи между ними (т.е. при отключенных бипрлярных коммутаторах). Тем самым получают три ( в данном случае) ступени регулирования уров ня напряжения нагрузок. Включение по циклическому закону трех определенных биполярных коммутаторов (по одному из каждой группы) и отключени остальных осуществляет блок управления, который непрерывно производит слежение за напряжением сети и воздействует на управляющие элементы биполярных коммутаторов в зависимости от режима работы сети при необходимости получения определенной ступени регулирования уровня напряжения. В качестве биполярных коммз таторов использованы тиристорные переключатели переменного тока с число-импульсным управлением либо симисторы. На фиг. 1 представлена векторная диаграмма напряжений, соответствующая полу чению средней ступени регулирования уров ня напряжения нагрузок; на фиг. 2 - век торная диаграмма напряжений, соответств щая получению минимальной ступени регулирования уровня напряжения нагрузок; на фиг. 3 - векторная диаграмма, соответств щая получению максимальной ступени регу лирования уровня напряжения; на фиг. 4 устройство для регулирования и симметри рования напряжений электрической сети. Для случая, представленного ка фиг. 1, ряжения нагрузок можно определить из дующих выражений: .-(-|- ч.-(4. U,,a-ir(i. е К - соотнощение между инцуктиввостявольтодобавочной bg. и основной L перв моток, т.е. К Ьвд/Ьдерб и - напряжение сети. Модули этих напряжений в этом случае вны и определяются как |U.| ) (2) Для случая, представленного на фиг. 2, пряжения нагрузок определяются следун им образом: ц,, «(,г и (.|... Модули этих напряжений; ,з| 1й«Ни,,|(( W Для случая, представленного на фиг. 3, апряжения нагрузок определяются следуюим образом: .-Н-§-- °Ъ U,,.(. u,.--°( f- -°°j. Модули этих напряжений; «|-)йЛй„|.7()%(§г) М Соотнощение между витками д и W nepj& обмоток равно WBA -з±УзГз-г(,тр) первtJ Пользуясь выражением (7), можно рассчитать требуемые ступени, симметричного регулирования зфовня напряжения нагрузок для конкретного назначения к ( И ), либо, наоборот. Устройство для регулирования и симмет рирования напряжений электрической сети (см. фиг. 4) подключено к зажимам питав щей сети и содержит: блок 1 управления; группы 2 биполярных коммутаторов и собственно электромагнитный аппарат 3 с пе вичной обмоткой 4-9, включенной по схеме встречный зигзаг и вторичными вольтодо бавочными 10, 11 и 12 обмотками; несимметричные 13, 14 и 15 нагрузки; ком мутирующие элементы (биполярные коммута торы); 16-24 - тиристорные переключател переменного тока (симисторы); выпрямитель 25; пороговые устройства 26 и 27; дешифратор 28; трехканальный блок 29 вы держки времени; собирательную схему ИЛИ 30; блок 31 автоматического отключения и защиты; системы 32, 33 и 34 управления тиристорными переключателями (симисторами). В зависимости от величины напряжения фаз сети возможны три случая получения требуемой ступени регулирования уровня напряжения нагрузок. 1, Фазные напряжения 17 , U , U находятся в допустимом диапазоне изменения напряжения сети U. U . T.e.U доп. верх. При тиристорные переключатели 22, 23 и 24 включены, а остальные отключены (соответствующая вэкторная диаграмма на фиг. 1),Такое состояние обусловлено тем, что напряжение U „ постоян ного тока, выпрямленное блоком 25и пропорциональное напряжению сети U- , выше напряжения порога и, - иГдоп.нижн, порогового устройства 26 и ниже напряжения порога и доп.верхн. порогового устройства 27. Дешифратор 28 выделяет такую комбинацию логических нулей и единиц с выходов устройств 26 и 27 (т.е. в данном случае на выходе устрсЛства 26 логическая единица, а на выходе устройства 27-нуль) и по одному из трех своих выходов воздействует лишь на одау из трех систем управления, а именно систему 34, Предварительно срабатывают блоки 29 и 31. Блок 29 необходим для устранения влияния кратковременного и случайного изменения установившегося уровня напряжеввя сети, а блок 31 отключает на время задержки . (245) Тс (Тс - период напряжения сети) все тиристорные переключатели для ликвидации междуфазных К.З. и служит для устранения других аномальных режимов. Поэтому лишь через вресистема управления 34 вклн чает тиристорные переключатели 22, 23 доп.ниж и 24. Поскольку дополнительные напряжения вольтодобавочных обмоток составляют (2,5 - 10)% от Ur 9 напряжения нагрузок и фаз сети в этом случае приблизительно равны и определяются выражениями (1) и (2), т.е. достигается средняя ступень регулирования уровня напряжения. II, При возрастании напряжения в сети Up до значения верхней границы допустимого диапазона U доп.верхн. выше, т.е. при U- и иоба доп.верх. дрп.нижн., пороговых устройства 26и 27 находятся в сработавшем состоянии и на их выходах логические единицы . Дешифратор 28 выделяет такое сочетание сигналов на его входах и по своему уже второму выходу воздействует на другую систему управления ( по сравнению со случаем , рассмотренным выше), а именно на систему 33, которая через t. включает переключатели 19, 20 и 21 (остальные тиристорные переключатели отключены). Напряжение нагрузок в этом случае снижается (см. фиг. 2) на величину в соответствии с выражениями (3) и (4), т.е. получается минимальная ступень регулирования уровня напряжения нагрузок. Ш, При снижении U до значения нижней границы допустимого диапазо ЕйИ . изменения напряжения сети и нияке, T.e.U юп.нижн доп.верхн., «а выходах устройств 26 и 27 (27 логические нули, и дешифратор по своему уже третьему выходу воздействует на устр(йства 31 и 32, т.е. ранее включенные тиристоры отключаются и через время f зад включаются лишь требуемые в этом случае тиристорные переключатели 16, 17 и 18. Следовательно, уровень напряжения нагрузок возрастает (см. фиг, 3) на величину в соответствии с выражениями (5) и (6) и тем самым достигается максимальная ступень симметричного регулирования уровня напряжения нагрузок. Таким образом, уровень напряжения нагрузок изменяется в допустимом диапазоне при иаменении напряжения сети в широких преоеяах. Кроме TtJPo, предложевиое включение тиристорных переключателей, по сраввению с подключением последних к отводам волътодобавочных обмоток 10, 11 и 12, позволяет существенно снизить установченную мощность силовых многослойных структур, так как протекающий рабочий ток через тиристоры в данном случае в 1/ М раз ниже, что является благоприятным фактором при применении тиристоров (симисторов) в распределительных сетях. Существенным так же является то, что регулирование напряжения происходит без разрыва токовых цепей вагрузок. Таким образом, предложенное комплексное устройство способствует повышению качества электрической энергии в низковоль1 ных распределительных сетях и сочетает в себе функции как симметрирующего устройства, так и регулятора- лабилизатора напряжения нагрузок. Формула изобретения Устройство для регулирования и симметрирования напряжений трехфазной сети с нулевым проводом, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат с первичной обмоткой, соединенной по схеме встречный зигзаг , и вторичными вольтодобавочными обмотками, отличающееся тем. что с целью повышения качества электрической энергии, оно снабжено группами биполярных коммутаторов с блоком управления, одни полюсы которых соединены между собой и подключены к соответствующему фазному выводу первичной обмотки, другие полюсы биполярных коммутаторов каждой группы подключены к трем фазным проводам сети, к которым подсоединены вторичные обмотки и вход блока управления. Источники информации, принятые во внимания при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 458919, М. Кл. Н 02 J 3/26,1973. 2.Патент США № 370О925, кл. 307252 Q , 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 454632, М. Кл. Н 02 J3/12, 1973 (прототип).

iPuz.1 fPU2.2 (Риг.з