Устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02J3/26 

источников переменного тока, в котором при сохранении простой исходной двухэлементной схемы включения симметрирующих элементов реактивного типа обеспечивались бы повышени энергетических показателей и расширение пределов симметрирования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменного тока, к которому подсоединена трехфазная несимметричная нагрузка, содержащее общий регулятор напряжения, два магнитных усилителя, снабженных регуляторами симметрии и подключенных на линейное напряжение сети, параллельно каждому магнитному усилителю подсоединен конденсатор.

На фиг, 1 дана принципиальная электрическая схема включения предлагаемого устройства обеспечения симметрии; на фиг. 2 регулировочная характеристика используемого подгрузочного элемента; на фиг. 3-5 - векторные диаграммы для различных режимов работы.

На фиг. 1-трехфазный источник 1 напряжения переменного тока с выходными фазами А, В, С имеет общий регулятор 2 напряжений, подключенный своим входным измерительным органом к линейному напряжению А-В и стабилизирующий линейное напряжение этой фазы с высокой степенью точности на заданном уровне. Эквивалентная несимметричная трехфазная нагрузка 3, образованная совокупностью компенсированных однофазных и симметричных трехфазных нагрузок известного типа, питается трехфазным напряжением источника 1 причем составляющие ее нагрузок сгруппированы так, что наибольшее количество часто включаемых однофазных нагрузок, требующих к тому же высокой точности питающего напряжения, подключено именно к опорной фазе А-В, создавая детерминированную однофазную несимметрию нагрузки 3 в наиболее вероятном и загруженном режиме работы источника питания 1.

Двух15 нальный регулятор 4 симметрии, связанный своими измерительными входными цепями с линейными напряжениями всех трех фаз источника 1, изменяет в соответствии с возникающим характеррм и величиной несимметрии этих напряжений величины токов управления магнитных усилителей дроссельного типа, выходные рабочие обмотки которых совместно с параллельно включенными конденсаторами образуют два симметрирующих погрузочных элемента, образованных параллельно соединенными усилителем 5 и конденсатором 6, подключенными на л шейные напряжения фаз С-А vt В-С, нестабилизированными общим регулятором 2 напряжений,

При отсутствии несимметрии ВЬЕХОДНЫХ линейных напряжений источника 1 величина токов обмоток управления магнитных усилителей выбирается в соответствии с поясняющей регу5 лировочной характеристикой (фиг. 2) на поло. винном от номинального значения уровнем с тем, чтобы обеспечить равенство емкостного и индуктивного conpoTiffi.ieHHH элементов 5-6 с переводом их в исходный режим резо0 нанса тоКов, при котором эквивалентное сопротивление каждого такого параллельного контура весьма велико и носит активный характер. При появлении же несимметрии напряжений источника 1. соответствующее увели5 чение (или уменьшений) тока управления приводит к уменьи1ению (или увеличению) индуктивного сопротивления выходной рабочей обмотки магнитного усилителя и росгу индуктивного (или емкостного) тока, потребляемого элементом 5 1ши 6.

Возможные варианты возникновения несимметрии и соответствующие им состояния реактивных элементов 5-6 предлагаемого устройства обеспечения симметрии поясняются так 5 же упрощенными схемами замещения и векторными диаграммами токов и линейных напряжений, представленными на фиг. 3, 4, 5, где для упрощения показана лишь однофазная часть несимметричной нагрузки 3. 0 Так, при наиболее вероятном и нагруженном режиме, когда большая часть однофазных нагрузок подключена к опорной фазе А-В, стабилизированной действием общего регулятора 2, регулятор 4 симметрии переводит эле5 мент 5 в индуктивный режим работы, а элемент 6 - в емкостный режим при равных модулях реактивных токов, составляю дих 1/3 от величины тока эквивалентной несимметричной нагрузки (фиг. 3). Реализуемая в этом 0 случае схема симметрирования соответствует известной Схеме симметратора щтейметца и обеспечивает высокое значение коэффиодента мощности (созЧ), т.е. повышенные по сравнению с прототипом энергетические показатели. 5 При возникновении же (менее вероятных и ненагруженных) режимов работы источника 1, когда однофазная эквивалентная несимметричная нагрузки 3 проявляется по фазе В-С (фиг. 4) или фазе С-А (фиг. 5), Q симметрирующие подгрузочные элементы 5-6 одновременно переводятся регулятором 4 скмметрии в одинаковьзе режимы работьь емкостный для случая, отображенного на фиг. 4 f индуктивный - для случая на фиг. 5. Обес1ечиваемое в этих случаях симметрирование линейных токов и напряжений трехфазного источника 1 сопровождается, однако, как и в устройстве прототипа, уменьшением коэффищ ента мощности до 0,5, что соответствует углу

сдвига в 60° между направлениями векторов линейных токов и фазных напряжений на векторных диаграммах фиг. 4-5. Ухудшение энергетических показателей предлагаемого устройства в таких менее вероятных режимах работы симметрируемого трехфа:ного источника 1 не имеет, однако, существенного значения, так как здесь возникают нагруженные режимы его работы, когда большая часть его однофазных нагрузок, создающих несимметрию н нормально подключаемых к опорной фазе А-В, отключена.

Предлагаемое устройство обеспечения симметрии (в отличии от устройства прототипа) работоспособно и в случаях проявления двухфазной несимметрии, когда активные составляющие однофазных несимметрирующих нагрузок одновременно появляются на фазах А-В и В-С или фазах В-А и С-А питающего источника. Поскольку зти случаи являются промежуточными по сравнению с граничными случаями проявления однофазной несимметрии рассмотренными на фиг. 3, 4, 5, то необходимые параметры элементов 5 и 6 (автоматически выставляемые в реальной системе регулятором симметрии 4) могут быть, например, найдены методом суперпозиции (наложения) путем сведения этих случаев двухфазной несимметрии к двум, одновременно существующим, случаям однофазной несимметрии см. фиг. 3-4 или 3-5. Лишь в одном случае проявления двухфазной несимметрии (одновременной на фазах В-С и С-А) предлагаемое устройство неработоспособно, однако, этот случай практически невозможен при заданном регулярном распределении нагрузок по фазам питающего источника, когда большая часть его наиболее часто включаемых и ответственных однофазных нагрузок подсоединяется к фазе А-В, линейное напряжение которой стабилизируется действием общего регулятора 2.

Положительный технико-экономический эффект, создаваемый изобретением, определяется повь1шением знергетических показателей н расширением пределов возможности симметрирования предлагаемого устройства обеспечения симметрии.

Формула изобретения

Устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменного тока, к которому подсоединена трехфазная несимметричная нагрузка, содержащее общий регулятор напряжения, два магнитных усилителя, снабженных регуляторами симметрии и подключенных на линейное напряжение сети, отличающееся тем, что, с целью расширения пределов симметрирования, параллельно каждому магнитному усилителю подсоединен конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Голубев П. В., Карпенко В. М. и др. Проектирование статических преобразователей. М., Энергия, 1974, с. 232-238.

1.SS

i (f at gt

и

Фи.г

8

С 0

0

.

L

le

ft

/

8 -

/

Фил.4

ГЧ. J1Os «j

Я