Устройство для симметрирования неполнофазных режимов
Устройство для симметрирования неполнофазных режимов содержит три клеммы источника питания, три клеммы трехфазной нагрузки, три фазосдвигающих дросселя, три компенсирующих конденсатора, три шунтирующие цепи для каждого из фазосдвигающих дросселей, состоящих из двух ключей, а также три ключа, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами соответствующих им компенсирующих конденсаторов, три выпрямителя и три инвертора. Для расширения функциональных возможностей, области применения и повышения надежности при использовании в высоковольтных питающих сетях схема устройства выполнена с учетом возможности выполнения выпрямителей, инверторов и ключей на высоковольтных элементах. 1 н.п.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в схемах аварийного или резервного электроснабжения с автоматическим переключением, а также при преобразовании энергии переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе в трехфазных сетях при отключении одной из фаз.
Известно устройство, содержащее один нереверсивный или два реверсивных контактора, два тепловых реле и кнопки «пуск» и «стоп», при этом, контакторами производится коммутация тока в трехфазной силовой цепи, тепловые реле обеспечивают защиту от перегрузки, а кнопки «пуск» и «стоп» предназначены для пуска и торможения трехфазного асинхронного или синхронного двигателя [1].
Устройство имеет простую электрическую схему, что обусловило его применение в различных отраслях промышленности. Однако оно обладает относительно узкими функциональными возможностями, поскольку не обеспечивает защиту электродвигателя от обрывов фаз сети.
Известно также устройство, содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного линейного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного линейного напряжения к зажимам электродвигателя, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, пускатель, входные клеммы которого соединены с соответствующим выходными
клеммами трехфазного выключателя, а выходные клеммы - соединены с соответствующими выходными зажимами, а также блок автоматики, содержащий последовательно соединенные первый нормально замкнутый контакт, входная клемма которого соединена с первой клеммой блока автоматики, первый нормально разомкнутый контакт, второй нормально замкнутый контакт, обмотку первого реле и третий нормально замкнутый контакт, вторая клемма которого соединена со второй клеммой блока автоматики, второй нормально разомкнутый контакт, включенный параллельно первому нормально разомкнутому контакту, последовательно соединенные второй нормально разомкнутый контакт, первая клемма которого соединена с первой клеммой первого нормально разомкнутого контакта, диод и обмотка второго реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой третьего нормально замкнутого контакта, последовательно соединенные ключ, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого нормально замкнутого контакта, и третий нормально разомкнутый контакт, последовательно соединенные четвертый нормально замкнутый контакт, первая клемма которого соединена с выходной клеммой ключа, и обмотка третьего реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой обмотки второго реле [2].
Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно не обеспечивает защиту от обрыва фаз сети.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее по одному для каждой из трех фаз компенсирующие конденсаторы, фазосдвигающие дроссели и реле минимального напряжения с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами, при этом, компенсирующие
конденсаторы включены последовательно с ключами, выполненными в виде нормально замкнутых контактов соответствующих реле минимального напряжения между одноименной фазой источника питания и смежной с ней фазой обратной последовательности, а каждый фазосдвигающий дроссель включен между соответствующей фазой источника питания и одноименной клеммой для подключения трехфазной нагрузки, при этом, параллельно каждому фазосдвигающему дросселю включена соответствующая ему шунтирующая цепь, содержащая последовательно соединенные первый и второй ключи, в качестве которых использовании нормально разомкнутые контакты реле минимального напряжения соседних фаз [3].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности и область применения, поскольку оно не может быть использовано в высоковольтных фазных сетях из-за низкой надежности реле минимального напряжения и нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и области применения, а также повышении надежности за счет обеспечения использования в высоковольтных трехфазных сетях.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первую, вторую и третью клеммы источника питания, первую, вторую и третью клеммы трехфазной нагрузки, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели, входные клеммы которых подключены к одноименным фазам источника питания, а выходные клеммы - к одноименным клеммам трехфазной нагрузки, первый, второй и третий компенсирующие
конденсаторы, входные клеммы которых подключены к одноименным фазам источника питания, первую шунтирующую цепь, выполненную в виде последовательно соединенных первого ключа, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого фазосдвигающего дросселя, и второго ключа, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой первого фазосдвигающего дросселя, вторая шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных третьего ключа, входная клемма которого соединена с входной клеммой второго фазосдвигающего дросселя, и четвертого ключа, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой второго фазосдвигающего дросселя, и третья шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных пятого ключа, входная клемма которого соединена с входной клеммой третьего фазосдвигающего дросселя, и шестого ключа, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой третьего фазосдвигающего дросселя, а также седьмой, восьмой и девятый ключи, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами первого, второго и третьего компенсирующих конденсаторов, соответственно, а выходные клеммы - соединены с входными клеммами второго, третьего и первого фазосдвигающих дросселей, соответственно, введены первый, второй и третий выпрямители, входная клемма каждого из которых соединена с клеммой одноименной фазы источника питания, соответственно, первый, второй и третий инверторы, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами первого, второго и третьего выпрямителей, соответственно, при этом, клеммы управляющих входов первого, третьего и пятого ключей соединены с выходными клеммами второго, третьего и первого выпрямителей, соответственно, клеммы управляющих
входов второго, четвертого и шестого ключей - с выходными клеммами третьего, первого и второго выпрямителей, соответственно, а клеммы управляющего входа седьмого, восьмого и девятого ключей соединены с выходами второго, третьего и первого инверторов, соответственно.
На чертеже представлена электрическая схема устройства для симметрирования неполнофазных режимов.
Устройство для симметрирования неполнофазных режимов содержит соответствующие первую клемму 1 (например клемму фазы А), вторую клемму 2 (например клемму фазы В) и третью клемму 3 (например клемму фазы С) источника питания, а также первую 4, вторую 5 и третью 6 клеммы трехфазной нагрузки.
Кроме того, устройство для симметрирования неполнофазных режимов содержит также первый 7, второй 8 и третий 9 выпрямители, входная клемма каждого из которых соединена с клеммой одноименной фазы источника питания 1, 2 и 3, соответственно, а также первый 10, второй 11 и третий 12 инверторы, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами первого 7, второго 8 и третьего 9 выпрямителей, соответственно.
В состав устройства для симметрирования неполнофазных режимов входит также первый 13, второй 14 и третий 15 фазосдвигающие дроссели, входные клеммы которых подключены к одноименным фазам источника питания, а выходные клеммы - к одноименным клеммам трехфазной нагрузки.
Кроме того, в устройство входят первый 16, второй 17 и третий 18 компенсирующие конденсаторы, входные клеммы которых подключены к одноименным фазам источника питания.
В устройство входят также первая шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных первого ключа 19, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого фазосдвигающего дросселя 13, и второго ключа 20, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой первого фазосдвигающего дросселя 13, вторая шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных третьего ключа 21, входная клемма которого соединена с входной клеммой второго фазосдвигающего дросселя 14, и четвертого ключа 22, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой второго фазосдвигающего дросселя 14, и третья шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных пятого ключа 23, входная клемма которого соединена с входной клеммой третьего фазосдвигающего дросселя 15, и шестого ключа 24, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой третьего фазосдвигающего дросселя 15.
Дополнительно устройство содержит седьмой 25, восьмой 26 и девятый 27 ключи, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами первого 16, второго 17 и третьего 18 компенсирующих конденсаторов, соответственно, выходные клеммы - соединены с входными клеммами второго 14, третьего 15 и первого 13 фазосдвигающих дросселей, соответственно, а клеммы управляющего входа соединены с выходами второго 11, третьего 12 и первого 10 инверторов, соответственно.
Кроме того, клеммы управляющих входов первого 19, третьего 21 и пятого 23 ключей соединены с выходными клеммами второго 8, третьего 9 и первого 7 выпрямителей, а клеммы управляющих входов второго 20, четвертого 22 и шестого 24 ключей
- с выходными клеммами третьего 9, первого 7 и второго 11 выпрямителей, соответственно.
В качестве выпрямителей могут быть использованы тиристорные высоковольтные выпрямители, а в качестве ключей - высоковольтные тиристоры с управляющими электродами. Остальные элементы устройства также являются стандартными элементами электротехники.
Работает устройство для симметрирования неполнофазных режимов следующим образом.
При наличии напряжения во всех фазах 1, 2 и 3 источника питания управляющие сигналы, формируемые на выходах первого 7, второго 8 и третьего 9 выпрямителей замыкают ключи 19-24 с первого по шестой и после инвертирования в первом 10, втором 11 и третьем 12 инверторах - размыкают седьмой 25, восьмой и девятый 27 ключи. В этом случае первая 4, вторая 5 и третья 6 клеммы фазовой нагрузки подключены к соответствующим первой 1, второй 2 и третьей 3 клеммам источника питания, минуя соответственно первый 13, второй 14 и третий 15 фазосдвигающие дроссели.
При отсутствии напряжения на одной фазе источника питания, например, в фазе А (первая клемма источника питания), управляющий сигнал на выходе первого выпрямителя 10 замкнет девятый ключ 27, в результате чего обеспечивается заряд третьего компенсирующего конденсатора 18, и разомкнет четвертый 22 и пятый 23 ключи. При этом, ток фазы А протекает по цепи: первая клемма 1 (фаза С) источника питания, третий компенсирующий конденсатор 18, девятый ключ 27, первый ключ 19, второй ключ 20, первая клемма 4 трехфазной нагрузки.
Ток фазы В протекает по цепи: вторая клемма 2 (фаза В) источника питания, второй фазосдвигающий дроссель 14 вторая клемма 5 трехфазной нагрузки.
Ток в третьей фазе С протекает по цепи: третья клемма 3 (фаза С) источника питания, третий фазосдвигающий дроссель 15 и третья клемма 6 трехфазной нагрузки.
В результате на клеммах трехфазной нагрузки будет сформировано трехфазное напряжение, несмотря на обрыв первой фазы источника питания.
При обрыве фазы В или фазы С источника питания все переключения в устройстве происходят аналогично.
Таким образом, обеспечивается работа устройства в высоковольтных питающих сетях, поскольку используются элементы, которые могут быть выполнены на высоковольтных элементной базе, например, на высоковольтных тиристорах, что расширяет область применения устройства и повышает его надежность.
Источники информации, принятые во внимание
[1] Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л., Энергоиздат, 1981, стр.263, рис.21-1.
[2] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.4558, рис.15.12 (прототип).
[3] SU, 1723627, А1, Н02J 9/06, H02М 5/14, 1992 (прототип)
Устройство для симметрирования неполнофазных режимов, содержащее первую, вторую и третью клеммы источника питания, первую, вторую и третью клеммы трехфазной нагрузки, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели, входные клеммы которых подключены к одноименным фазам источника питания, а выходные клеммы - к одноименным клеммам трехфазной нагрузки, первый, второй и третий компенсирующие конденсаторы, входные клеммы которых подключены к одноименным фазам источника питания, первую шунтирующую цепь, выполненную в виде последовательно соединенных первого ключа, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого фазосдвигающего дросселя, и второго ключа, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой первого фазосдвигающего дросселя, вторая шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных третьего ключа, входная клемма которого соединена с входной клеммой второго фазосдвигающего дросселя, и четвертого ключа, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой второго фазосдвигающего дросселя, и третья шунтирующая цепь, выполненная в виде последовательно соединенных пятого ключа, входная клемма которого соединена с входной клеммой третьего фазосдвигающего дросселя, и шестого ключа, выходная клемма которого соединена с выходной клеммой третьего фазосдвигающего дросселя, а также седьмой, восьмой и девятый ключи, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами первого, второго и третьего компенсирующих конденсаторов, соответственно, а выходные клеммы соединены с входными клеммами второго, третьего и первого фазосдвигающих дросселей, соответственно, введены первый, второй и третий выпрямители, входная клемма каждого из которых соединена с клеммой одноименной фазы источника питания, соответственно, первый, второй и третий инверторы, входные клеммы которых соединены с выходными клеммами первого, второго и третьего выпрямителей, соответственно, при этом, клеммы управляющих входов первого, третьего и пятого ключей соединены с выходными клеммами второго, третьего и первого выпрямителей, соответственно, клеммы управляющих входов второго, четвертого и шестого ключей - с выходными клеммами третьего, первого и второго выпрямителей, соответственно, а клеммы управляющего входа седьмого, восьмого и девятого ключей соединены с выходами второго, третьего и первого инверторов, соответственно.
