Трехфазный синтезатор напряжения с компенсацией мощности

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для питания электроприемников электрической энергией. Техническим результатом полезной модели является усиление реактивной мощности и преобразование ее в активную. Трехфазный синтезатор напряжения с компенсацией мощности содержит силовой разделительный трансформатор и нагрузку. Трехфазный синтезатор напряжения с компенсацией мощности снабжен еще двумя силовыми разделительными трансформаторами, фазосдвигающим устройством, резистором, катушками индуктивности и активной нагрузкой, причем вход фазосдвигающего устройства подключен к источнику переменного тока, а к его трем выходам подключены первичные обмотки силовых разделительных трансформаторов, вторичные обмотки первого и второго трансформаторов соединены последовательно между собой и с нагрузкой, причем концы обмоток соединены между собой, а к началам обмоток подключена нагрузка, вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов так же соединены последовательно между собой и с катушкой индуктивности, причем начало вторичной обмотки третьего трансформатора соединено с концом вторичной обмотки второго трансформатора, а начало вторичной обмотки второго трансформатора и конец вторичной обмотки третьего трансформатора соединены с катушкой индуктивности, резистор и другая катушка индуктивности включены последовательно между собой и параллельно вторичной обмотке первого трансформатора.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для питания электроприемников электрической энергией.

Известен преобразователь энергии, содержащий источник питания, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмоткой, к которой подключена активная нагрузка, параллельный колебательный контур настроенный на резонанс токов и трансформатор тока, причем колебательный контур подключен параллельно выходу источника питания, первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно между катушкой индуктивности и конденсатором, а вторичная обмотка трансформатора тока через первый выпрямитель соединена с первичной обмоткой силового трансформатора и шунтирована вторым выпрямителем (патент на полезную модель РФ 86364).

Известный преобразователь энергии является наиболее близким к данной полезной модели. Недостатком этого преобразователя является применение полупроводниковых диодов в режиме однополупериодного выпрямления, что приводит к значительному искажению формы синусоидальной кривой напряжения и тока и связанным с этим потерям, результатом этого является низкий КПД.

Техническим результатом полезной модели является усиление реактивной мощности и преобразование ее в активную.

Указанный технический результат достигается тем, что в трехфазном синтезаторе напряжения с компенсацией мощности, содержащем фазосдвигающее устройство со входом, подключенным к источнику переменного тока и тремя выходами, к которым подключены первичные обмотки силовых разделительных трансформаторов, вторичные обмотки первого и второго трансформаторов соединены последовательно между собой и с активной нагрузкой, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, концы обмоток соединены между собой, а к началам подключена активная нагрузка, вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов так же соединены последовательно между собой и с катушкой индуктивности, причем начало вторичной обмотки третьего трансформатора соединено с концом вторичной обмотки второго трансформатора, а к началу вторичной обмотки второго трансформатора и концу вторичной обмотки третьего трансформатора присоединена катушка индуктивности, параллельно вторичной обмотке первого трансформатора подключены соединенные последовательно резистор и катушка индуктивности.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема трехфазного синтезатора напряжения с компенсацией мощности;

на фиг.2 представлена векторная диаграмма, поясняющая работу трехфазного синтезатора напряжения с компенсацией мощности;

Трехфазный синтезатор напряжения с компенсацией мощности содержит фазосдвигающее устройство 1 (фиг.1) со входом, подключенным к источнику переменного тока и тремя выходами, к которым подключены первичные обмотки силовых разделительных трансформаторов 2, 3 и 4, вторичные обмотки трансформаторов 2 и 3 соединены последовательно между собой и с активной нагрузкой 8, причем концы обмоток соединены между собой, а к началам подключена активная нагрузка 8, вторичные обмотки трансформаторов 3 и 4 так же соединены последовательно между собой и с катушкой индуктивности 7, причем начало вторичной обмотки трансформатора 4 соединено с концом вторичной обмотки трансформатора 3, а к началу вторичной обмотки трансформатора 3 и концу вторичной обмотки трансформатора 4 присоединена катушка индуктивности 7, вторичная обмотка трансформатора 2 соединена параллельно с включенными последовательно между собой резистором 5 и катушкой индуктивности 6.

Трехфазный синтезатор напряжения с компенсацией мощности работает следующим образом. На вход фазосдвигающего устройства 1 подается переменное напряжение определенной частоты. С выходов фазосдвигающего устройства снимаются три переменных напряжения той же частоты, что и на входе, причем фаза напряжения первого выхода U₁ опережает фазу напряжения второго выхода U₂ на 45 градусов, а их величина одинакова. За счет встречного последовательного соединения вторичных обмоток напряжение U₂ вычитается из напряжения U₁ , в результате получается суммарное напряжение U, которое прикладывается к нагрузке 8, в результате чего, в цепи нагрузки начинает протекать ток нагрузки I_H . RL цепь, состоящая из катушки индуктивности 6 и резистора 5 подключена параллельно вторичной обмотке силового разделительного трансформатора 2 и образует одну ветвь компенсации. Фаза напряжения трансформатора 4 U_доб. сдвинута относительно фазы суммарного напряжения U на 180 градусов, а его величина такова, чтобы при сложении его вектора с вектором напряжения U₁ получался вектор напряжения компенсации U_к1, опережающий фазу вектора напряжения U_доб. на угол 90 градусов. Полученный в результате сложения вышеуказанных напряжений источник с напряжением компенсации U_к1 нагружается на катушку индуктивности 7, образуя вторую ветвь компенсации. В результате, протекающие по этим ветвям токи компенсируют ток нагрузки для каждого из трансформаторов, в следствии чего, результирующий ток трансформаторов 2 и 3 равен нулю. Остается только режим потребления активной мощности трансформатором 4, но он в два раза меньше, чем активная мощность в цепи нагрузки.

На векторной диаграмме, изображенной на фиг.2 графически показаны физические процессы происходящие в схеме резонансного преобразователя, где

U₁ - напряжение трансформатора 2 (В);

U₂ - напряжение трансформатора 3 (В);

U_доб. - напряжение трансформатора 4 (В);

U - суммарное напряжение двух трансформаторов 2 и 3 (В);

U_к1 - суммарное напряжение компенсации трансформаторов 3 и 4 (В);

I_H - ток нагрузки (А);

I_к1 - ток ветви компенсации трансформатора 3 (А);

I_к2 - ток ветви компенсации трансформатора 2 (А);

ф₁ - фазовый угол между током нагрузки и напряжением трансформатора 3 (градус);

ф₂ - фазовый угол между током нагрузки и напряжением трансформатора 2 (градус).

Трехфазный синтезатор напряжения с компенсацией мощности, содержащий силовой трехфазный трансформатор и нагрузку, отличающийся тем, что синтезатор снабжен фазосдвигающим устройством со входом, подключенным к источнику переменного тока, и тремя выходами, к которым подключена первичная обмотка силового трехфазного трансформатора, соединенная звездой, вторичные фазные обмотки которого соединены последовательно между собой и с внешним участком цепи, обмотка первого выхода разделительная, второго - повышающая, третьего - понижающая, причем у вторичных обмоток начало второй обмотки соединено с началом первой, а конец второй обмотки с концом третьей, к концу первой и началу третьей параллельно через катушку индуктивности включена активная нагрузка, а параллельно второй обмотке подключен конденсатор.