Фильтросимметрирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК H02J3/26 

. Изобретение относится к электрогехйике и может быть использовано дл комплексного повышения качества элек троэнергии в сетях с несимметричными и Нелинейными нагрузками многих отраслей народного хозяйства: металлур гии, железнодорожного транспорта и т. д. ./ Известны устройства, которые позволяют, одновременно осуществлять сим метрирование однофазных нагрузок; улуч111ать гармонический состав и компенсаЦикз реактивной мощности 8 узле питающей сети. Одни из них получили название несимметричных фильтров вые ших гармоник.и состоят из последовательных индуктивно-емкостных цепей, подключенных к линейным напряжениям трехфазной сети 1. На основной частоте сети эквивалентные сопротивления плеч -;хемы являются емкостными, за счет соответствующего подбора емкостей осуществляется симметрирование и компенсация реактивной мощности. К недостаткам таких схем можно отнести: 1) высокую установленную мощность устройства (соответственно габариты, вес и стоимость), которая более чем в два раза превышает мощность несимметричной нагрузки; 2)повышенное (по сравнению с номинальным) напряжение на конденсаторах схемы f 3)низкий входной емкостной коэффициент мощности (не более 0,5), Частично указанные недостатки устраняются в известном фильтросимметрирующем устройстве (ФСУ), состоящем из двух индуктивных и одного ёмкостного элементов, соединенных в звезду 2. Мощность этого устройства и напряжение на конденсаторах не превьниают соответственно мощности однофазной нагрузки и напряжения сети. Недостатком такого ФСУ является . низкий (отстающий коэффициент мощности симметрированной сети, близкий к 0,5, что ухудшает энергетические характеристики схемы; и ограничивает ее практическое применение. Из известньах устройств-аналогов Наиболее близким по технической сущности -к предложенному являе1ся ФСУ 2 . С помощью реактивных элементов этого устройства комплексно повышается качество электроэнергии в сетях

с несимметричными и нелинейными нагрузками: на основной частоте сети сйгл етрирование и компенсация реактивной мощности, а на частоте некоторых нежелательных высших гармоник реак ийности подбираются с учетом ослабления влияния гармоник на питающую се tb.

Основные недостатки прототипа высокая установленная мощность оборудования и повышенное по сравнению с линейным напряжение на конденсаторах ФСУ.

Цель изобретения - снижение установленной мощности и напряжения на конденсаторах ФСУ. ..- Указанная цель достигается тем, что ФСУ, состоящее из последовательн соединенных резонансных индуктивноемкостных цепей, йыполненных из индуктивных элементов и конденсаторов, подключенных к линейным напряжениям трехфазной сети по схеме неполного треугольника или полного несимметричного треугольника, дополнительно снабжено магнитосвяэанными индуктивнми элементами (по числу резонансных индуктивно-емкостных цепей), включенными последовательно в упомянутые цепи, причем индуктивные элементы и конденсаторы могут быть выполнены регулируемыми..

Изобретение поясняется чертежом, где изображены две резонансные цепи, вклюЧакяцие конденсаторы 1, 2 и индуктивные элементы 3, 4. Последевательно с резонансными цепями включены дополнительные магнитосвязанные индуктивные элементы 5, б.

При включении резонансных цепей ФСУ по схеме полного треугольника последовательно с ними включаются три дополнительных магнитосвязанных элемента - по числу упомянутых цепе Последний случай не показан на чертеже, так как он аналогичен предыдущему и отличается только числом резонансных цепей.

Для ослабления высших гармоник напряжении сети,параметры резонаных цепей ФСУ выбираются ей следую- 50 м условием фильтрации:

Хс (ХБ + У.) ,

е Хс. ,Х( 1-Kg) - сопротивление расЧ

сеяния магнитосвязанных индуктивных се элементов;

с

г- соответственно сопротивление емкостного и индуктивного элементов . резонансной цепи; 40

g- собственное индуктивное сопротивление дополнительного индуктивного элемента; 65

KC

- коэффициент свяЧзи;

- сопротивление вза m имоиндукции .

На основной частоте сети для осуществления симметрирования однофазной нагрузки должно иметь место равенство пульсирующих мощностей элементов ФСУ и однофазной нагрузки, т.е.

Ncpcy М„.

Поскольку в условие фильтрации высших гармонических не входит сопротивление взаимоиндукции Х, то изменением коэффициента связи между индуктивностями (при сохранении

требуемого из условия фильтрации rti) можнополучить заданное (индуктивное или емкостное) значение коэффициента мощности на входе устройства.

Введение дополнительных магнитосвязанных индуктивных элементов приводит также к уменьшению установленной мощности устройства и снижению напряжения на его конденсаторных батареях: так, например, при настройке фильтровых звеньев устройства на 5-ю гармонику уменьшение установленной мощности и напряжения (по сравнению с прототипом) соответственно составляет 28,2 и 11,9%.

Введение дополнительных магнитосвязанных индуктивных элементов в устройстве выгодно отличает его от прототипа, тгис как сопротивление взаимоиндукции Хт уменьшает токи схемы

и, следовательно, установленную мощность, напряжение на емкостных элементах, а также повышает коэффициент мощности на входе устройства, не нарушая при этом условие фильтрации

высших гармонических.

Наряду с уменьшением несинусоидальности в питающей сети с помощью предлагаемого ФСУ на основной частоте сети можно осуществлять симметрирование и в случае необходимости компенсацию решстивной мощности.

В ТОМ случае если требования уменьшения нёсинусоидальности и компенсации реактивной мощности являются определяющими, то устройство может быть выполнено по схеме полного треугольника. Указанное исполнение ФСУ приводит к усилению фильтрующих и компенсирующих свойств схемы. В то же время наблюдается некоторое увеличение установленной мощности. Выбор той или иной модификации схемы предлагаемого ФСУ опредуляются кон- . кретными условиями, существующими в электрических сетях.

Улучшение энергетических характеристик ФСУ позволяет повысить эффективность, уменьшить весогабаритные показатели и стоимость оборудования..1

Формула изобретения

1 Фильтросимметрирующее устройство, содержащее цепи, выполненные из последовательно соединенных индуктивного элемента и конденсатора, подключенные на линейное напряжение, трехфазной сети, отличающееся тем, что, с целью снижения установленной мощности и напряжения на конденсаторах, оно снабжено дополнительными индуктивными элементами, включенными последовательно в упомянутые цепи, причем указанные индуктиные элементы магнитосвязаны между собой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью

повышения качества электроэнергии в сетях с.произвольно иэменяющилшся несимметричными нагрузками, индукгтивные элементы и конденсаторы выполнены регулируемыми.

; Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Тимофеев В.Д. Режимы в электрических системах с тяговы1 ш нагрузнами. М., Энергия, 1972, с. 188.

2.Кузнецов В.Г. и йЬдловский А.К, Фильтросимметрирующее устройство для

Повышенигя качества электроэнергии детях. Электричество, 1976, 2, с. 27-32 (прототип).

f(

В 0- Hf

НИ