Комплектный трехфазный сглаживающий фильтр для частотного преобразователя
Полезная модель относится к электротехнике и может найти применение в мощных комплектных устройствах систем электропитания погружных электродвигателей в нефтедобывающей промышленности. Комплектный трехфазный сглаживающий фильтр состоит из входного 1 и выходного 2 фильтров, размещенных в одном шкафу. Входной трехфазный фильтр 1 предназначен для защиты сети питающего напряжения от несинусоидальных искажений, вызываемых работой мощных преобразователей напряжения. Выходной трехфазный фильтр 2 предназначен для уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения мощных преобразователей напряжения (станций управления), что уменьшает перегрев и интенсивное старение повышающих трансформаторов, кабелей и погружных электродвигателей, используемых в нефтедобывающей промышленности. Входной 1 и выходной 2 фильтры содержат трехфазные дроссели 3 и 4, соответственно. Трехфазные дроссели 3 и 4 выполнены на сердечниках 5 и 6 из электротехнической стали. Входной 1 и выходной 2 фильтры содержат по три конденсатора 7-9 и 10-11, соответственно, соединенных в «треугольник» и подключенных к концам 12-14 и 15-17 фазных обмоток дросселей 3 и 4, соответственно. Соотношение индуктивностей дросселей L к емкости конденсаторов С определяет эффективность подавления высокочастотных составляющих входного и выходного напряжения частотного преобразователя. Использование комплектного трехфазного сглаживающего фильтра, содержащего дроссели, выполненные на магнитопроводе из электротехнической стали и, по крайней мере, по три конденсатора соединенных в «треугольник», подключенных к концам фазных обмоток дросселей, а также выполнение отвода между началом и концом каждой фазной обмотки дросселя входного фильтра, подключение каждого отвода к соответствующей выходной клемме, уменьшает гармонические искажения напряжения входной сети и выходного напряжения до значений требуемых ГОСТ, расширяет функциональные возможности комплектного трехфазного сглаживающего фильтра и уменьшает массогабаритные характеристики частотного преобразователя. 1 с.п.ф., 4 илл.
Полезная модель относится к электротехнике и может найти применение в мощных комплектных устройствах систем электропитания погружных электродвигателей в нефтедобывающей промышленности.
Известен трехфазный реактор (патент на полезную модель RU 
90927, МПК H01F 21/08), для устройства плавного пуска электродвигателя, содержащий торцевые и боковые конструкционные элементы, вертикально установленные фазные обмотки, провода которых намотаны параллельно их оси рядами, с установленными между ними прокладками, формирующими вентиляционные каналы, опорные элементы, установленные между фазными обмотками, элементы опрессовки, элементы фиксации, амортизаторы, стягивающие элементы, изоляционные цилиндры, на каждом из которых расположена соответствующая фазная обмотка, выполненная, по крайней мере, в форме многогранника и закрепленная в торцевых зонах по наружной и внутренней поверхностям через амортизаторы стягивающими элементами, причем опорные и торцевые элементы, выполненные, по крайней мере, 4-лучевыми и соединенные крестообразно, зафиксированы между боковыми конструкционными элементами.
Недостатком реактора является слабое охлаждение внутренних витков спиралей, отвод тепла от которых осуществляется за счет теплопроводности материала, большие габариты, а также отсутствие возможности фильтрации входного сетевого напряжения при его использовании для частотного преобразователя.
Наиболее близким техническим решением является выходной фильтр, содержащий трехфазный дроссель, три конденсатора соединенные в «треугольник» и подключенные к концам фазных обмоток дросселя, к которым присоединяется нагрузка, описанный в способе преобразования постоянного напряжения в переменное (Патент на изобретение RU 2366068, МПК Н02М 7/539).
Недостатком указанного фильтра является отсутствие возможности уменьшения коэффициента гармоник входного сетевого напряжения при работе в комплекте с частотным преобразователем.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, выражается в расширении функциональных возможностей за счет улучшения качества сетевого питающего напряжения на входе входного фильтра, уменьшении массогабаритных характеристик системы электропитания с использованием частотного преобразователя, и в повышении надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что комплектный трехфазный сглаживающий фильтр для частотного преобразователя, содержит трехфазный дроссель, три конденсатора соединенные в «треугольник» и подключенные к концам фазных обмоток дросселя, отличающийся тем, что он состоит из входного и выходного фильтров, размещенных в одном шкафу, каждый из которых содержит трехфазный дроссель, выполненный на сердечнике из электротехнической стали, и по крайней мере, три конденсатора соединенные в «треугольник» и подключенные к концам фазных обмоток дросселя, начала фазных обмоток дросселей входного и выходного фильтров подключены к соответствующим входным клеммам, концы фазных обмоток дросселя выходного фильтра подключены к соответствующим выходным клеммам, каждая фазная обмотка входного дросселя имеет отвод между началом и концом обмотки, подключенный к выходной клемме входного фильтра, входы и выходы входного и выходного фильтров присоединены к соответствующим клеммам, таким образом, что вход входного и выход выходного фильтров расположены со стороны одной боковой стенки шкафа, а вход выходного и выход входного фильтров расположены со стороны противоположной боковой стенки шкафа, в верхней части шкафа расположен, по крайней мере, один вентилятор, обеспечивающий принудительный проход охлаждающего воздуха через внутренний объем шкафа, в нижней части которого выполнена решетка.
Расширение функциональных возможностей за счет повышения качества входного сетевого питающего напряжения обеспечивается использованием входного трехфазного фильтра, содержащего дроссель, выполненный на магнитопроводе из электротехнической стали и, по крайней мере, три конденсатора соединенные в «треугольник» и подключенные к концам фазных обмоток дросселя, каждая фазная обмотка дросселя имеет отвод между началом и концом обмотки, подключенный к выходной клемме входного фильтра, что уменьшает гармонические искажения напряжения входной сети, вызываемые работой частотного преобразователя. Уменьшение массогабаритных характеристик системы электропитания с использованием частотного преобразователя достигается за счет того, что вход входного и выход выходного фильтров расположены со стороны одной боковой стенки шкафа, а вход выходного и выход входного фильтров расположены со стороны противоположной боковой стенки шкафа, что позволяет расположить комплектный трехфазный сглаживающий фильтр в непосредственной близости от частотного преобразователя системы электропитания, тем самым существенно сокращается длина соединяющих проводов и шин в частотном преобразователе.
Повышение надежности достигается за счет использования вентилятора, обеспечивающего принудительный проход охлаждающего воздуха через внутренний объем шкафа, уменьшающего перегрев элементов комплектного фильтра.
На Фиг.1 представлена схема электрическая принципиальная комплектного трехфазного сглаживающего фильтра для частотного преобразователя.
На Фиг.2 представлена схема электрическая подключения комплектного трехфазного сглаживающего фильтра к станции управления погружным электродвигателем (частотному преобразователю).
На Фиг.3 представлен внешний вид дросселя входного фильтра.
На Фиг.4 представлен внешний вид дросселя выходного фильтра.
Комплектный трехфазный сглаживающий фильтр для частотного преобразователя (см. фиг.1, 2) состоит из входного 1 и выходного 2 фильтров, размещенных в одном шкафу. Входной трехфазный фильтр 1 предназначен для защиты сети питающего напряжения от несинусоидальных искажений, вызываемых работой мощных преобразователей напряжения (станций управления), предназначенных для электропитания погружных электродвигателей в нефтедобывающей промышленности. Выходной трехфазный фильтр 2 предназначен для уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения мощных преобразователей напряжения (станций управления), что уменьшает перегрев и интенсивное старение повышающих трансформаторов, кабелей и погружных электродвигателей, используемых в нефтедобывающей промышленности.
Входной 1 и выходной 2 фильтры содержат трехфазные дроссели 3 и 4, соответственно. Трехфазные дроссели 3 и 4 (см. фиг.3, 4) выполнены на сердечниках 5 и 6 из электротехнической стали. Входной 1 и выходной 2 фильтры (см. фиг.1, 2) содержат по три конденсатора 7-9 (C1, C2, С3) и 10-11 (С4, С5, С6), соответственно, соединенных в «треугольник» и подключенных к концам 12-14 и 15-17 фазных обмоток дросселей 3 и 4, соответственно.
Соотношение индуктивностей дросселей L к емкости конденсаторов С определяет эффективность подавления высокочастотных составляющих входного и выходного напряжения частотного преобразователя.
Начала фазных обмоток 18-20 дросселя 3 и 21-23 и дросселя 4 входного 1 и выходного 2 фильтров подключены к соответствующим входным клеммам 24-26 (А, В, С) и 27-29 (U, V, W). Концы 15-17 фазных обмоток (L3A, L3B, L3C) дросселя 4 выходного фильтра 2 подключены к соответствующим выходным клеммам 30-32 (U1, V1, W1). Фазные обмотки дросселя 3 входного фильтра 1 разделены на две части (L1A, L1B, L1C) и (L2A, L2B, L2C) и имеют отводы 33-35 между этими частями, подключенные к выходным клеммам 36-38 (А1, В1, С1) входного фильтра 1. Входы 18-20 входного фильтра 1 и 21-23 выходного фильтра 2 и выходы 15-17 входного фильтра 1 и 33-35 выходного фильтра 2 (см. фиг.2) присоединены к соответствующим клеммам 24-26 и 27-29; 36-38 и 30-32, таким образом, что вход входного 1 и выход выходного 2 фильтров расположены со стороны одной боковой стенки шкафа, а вход выходного 2 и выход входного 1 фильтров расположены со стороны противоположной боковой стенки шкафа.
В верхней части шкафа расположены четыре вентилятора 39 (M1-М4) равномерно размещенные по поперечному сечению в верхней части 40 шкафа, подключенные к клеммам 41 и 42, на которые подается питающее напряжение 
220 В. Вентиляторы 39 обеспечивают принудительный проход охлаждающего воздуха через внутренний объем шкафа, в нижней части которого выполнена решетка.
Устройство работает следующим образом. Трехфазное напряжение (см. фиг.2) 380 В подается на вводные клеммы 24-26 входного трехфазного фильтра 1 с трансформаторной подстанции (ТП). С выводных клемм 36-38 входного трехфазного фильтра напряжение подается на входные клеммы 43-45станции управления 46 погружным электродвигателем, которая представляет собой частотный преобразователь, являющийся источником высокочастотных гармонических искажений входного и выходного напряжения.
С выводных клемм 47-49 станции управления 46 погружным электродвигателем напряжение подается на вводные клеммы 27-29 выходного трехфазного фильтра 2. Выходной трехфазный фильтр 2 уменьшает амплитуду высокочастотных гармонических составляющих выходного напряжения станции управления 46 до допустимого ГОСТ значения. С выводных клемм 30-32 выходного трехфазного фильтра 2 напряжение по кабелю подается вход высоковольтного масляного трансформатора (ТМПН), питающего погружной электродвигатель. Напряжение питания вентиляторов 39 (M1-М4) подается с клемм 50, 51 станции управления 46 на клеммы 41, 42.
Заявляемый комплектный трехфазный сглаживающий фильтр для частотного преобразователя может быть изготовлен в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования.
Использование выходного и входного трехфазных фильтров, размещенных в одном шкафу, содержащих дроссели, выполненные на магнитопроводе из электротехнической стали и, по крайней мере, три конденсатора соединенные в «треугольник», подключенные к концам фазных обмоток дросселей, а также выполнение отвода между началом и концом каждой фазной обмотки дросселя входного фильтра, подключение каждого отвода к соответствующей выходной клемме, уменьшает гармонические искажения напряжения входной сети и выходного напряжения, вызываемые работой частотного преобразователя, расширяет функциональные возможности комплектного трехфазного сглаживающего фильтра и уменьшает массогабаритные характеристики частотного преобразователя.
Комплектный трехфазный сглаживающий фильтр для частотного преобразователя, содержащий трехфазный дроссель, три конденсатора соединенные в «треугольник» и подключенные к концам фазных обмоток дросселя, отличающийся тем, что он состоит из входного и выходного фильтров, размещенных в одном шкафу, каждый из которых содержит трехфазный дроссель, выполненный на сердечнике из электротехнической стали, и, по крайней мере, три конденсатора, соединенные в «треугольник» и подключенные к концам фазных обмоток дросселя, начала фазных обмоток дросселей входного и выходного фильтров подключены к соответствующим входным клеммам, концы фазных обмоток дросселя выходного фильтра подключены к соответствующим выходным клеммам, каждая фазная обмотка входного дросселя имеет отвод между началом и концом обмотки, подключенный к выходной клемме входного фильтра, входы и выходы входного и выходного фильтров присоединены к соответствующим клеммам, таким образом, что вход входного и выход выходного фильтров расположены со стороны одной боковой стенки шкафа, а вход выходного и выход входного фильтров расположены со стороны противоположной боковой стенки шкафа, в верхней части шкафа расположен, по крайней мере, один вентилятор, обеспечивающий принудительный проход охлаждающего воздуха через внутренний объем шкафа, в нижней части которого выполнена решетка.
