Устройство для регулирования трехфазного напряжения

,ЯО 1056394 А ОСУД ПО ДЕ ЕНИЯ К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВУ г ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ИСАНИЕ ИЗО(72) В. С. Климаш и В. В. Рудаков (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова(56) 1. Авторское свидетельство СССР520675, кл. б 05 Г 1(22,2. Авторское свидетельство СССР640281, кл. б 05 Г 1/22, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два вольтодобавочных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой встречно-последовательно и включены пофазно между входными и выходными выводами, первичная обмотка первого вольтодобавочного трансформатора соединена в звезду, а первичная обмотка второго вольтодобавочного трансформатора шунтирована трехфазным тиристорным ключом, отличающееся тем, что, с целью упрощения и улучшения формы кривой выходного напряжения, первичные обмотки обоих трансформаторов соединены между собой йепосредственно, а другие свободные выводы первичной обмотки второго трансформатора пофазно подключены к входным выводам устройства.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования напряжения в трехфазных сетях.Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее силовой трансформатор, первичные обмотки которого соединены с входными выводами, трехфазный вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены согласно-последовательно с вторичными обмотками силового трансформатора, а его первичные обмотки через регулирующий орган подключены к питающей сети 1.Недостатком устройства является необходимость переключения отпаек на первичной стороне силового трансформатора при регулировании выходного напряжения вверх и вниз от номинального, что усложняет схему при автоматическом регулировании напряжения под нагрузкой,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее два вольтодобавочных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой встречно-последовательно и включены пофазно между входными и выходными выводами, первичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, а первичная обмотка второго трансформатора шунтирована трехфазным тиристорным ключом 2.Недостатками известного устройства являются сложность и низкое качество выходного напряжения из-за наличия нескольких разнотипных регуляторов.Целью изобретения является упрощение и улучшение формы кривой выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулировайия трехфазного напряжения, содержащем два вольтодобавочных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой встречно-последовательно и включены пофазно между входными и выходными выводами, первичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, а первичная обмотка второго трансформатора шунтирована трехфазным тиристорным ключом, первичные обмотки обоих трансформаторов соединены между собой непосредственно, а другие свободные выводы первичной обмотки второго трансформатора пофаз но подключены к входным выводам устройства.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для регулирования трехфазного напряжения; на фиг. 2 - 5 - векторные диаграммы напряжений для четырех режимов работы устройства.Устройство содержит входные 1 и выходные 2 выводы, первый 3 и второй 4 вольтодобавочные трансформаторы, имеющие 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2соответственно первичные 5, 6 и вторичные 7, 8 обмотки, из которых вторичные обмотки 7 и 8 соединены между собой встречно-последовательно, первичная обмотка 5 трансформатора 3 соединена в звезду, а первичная обмотка 6 трансформатора 4 шунтирована трехфазным тиристорным ключом 9, блок 10 управления и датчик 11 выходного напряжения. При этом первичные обмотки 5 и 6 трансформаторов 3 и 4 соединены между собой непосредственно, а начала первичных обмоток 6 трансформатора 4 пофазно подключены к входным выводам 1 устройства.На векторных диаграммах напряжений для четырех режимов работы устройства приведенынапряжения 01)рна входных 1 и выходных 2 выводах устройства; Б,;11 ь, - напряжения на первичных обмотках 5 и 6; вольтодобавочных трансформаторов 3 и 4 соответственно; 1.1 с 11 с, - напряжения на вторичных обмотках 7 и 8 вольтодобавочных трансформаторов 3 и 4 соответственно; коэффициенты К К, трансформации трансформаторов 3 и 4 соответственно; Ф Ф, - магнитные потоки трансформаторов 3 и 4.В первом режиме работы (фиг. 2) трехфазный управляемый тиристорный ключ 9 полностью открыт. Первичная обмотка 6 второго вольтодобавочного трансформатора 4 закорочена трехфазным управляемым тиристорным ключом 9 (1.)в, = О), и второй вольтодобавочный трансформатор таким образом выведен из работы (Ф = О) и 11= О), Первичная обмотка 5 первого вольтодобавочного трансформатора 3 через трехфазный управляемый тиристорный ключ 9 подключена к напряжению трехфазной сети 11 (3 в, = 1.1,). При этом намагничивающая сила (н.с.) первичной обмотки 5 первого вольтодобавочного трансформатора 3 создает магнитный поток Ф который в свою очередь наводит ЭДС на его вторич. ных обмотках 7 и обуславливает напряжение положительной вольтодобавки 1)с, = К 1)в,. Таким образом, в первом режиме работы устройства первый вольтодобавочный трансформатор 3 формирует положительную вольтодобавку и прибавляет ее к напряжению сети Ц, получая на выходе устройства максимальное напряжение1-Ьвах == 1-1 + 1-1 с, = 1-1 (1 + К превышающее напряжение сети на К 1000/О, В процессе увеличения угла отпирания тиристоров трехфазного управляемого тиристорного ключа 9 напряжение 1.1 в, уменьшается на величину падения напряжения на трехфазном управляемом тиристорном ключе 9, что приводит к уменьшению магнитного потока Ф, и положительной вольтодобавки 11 С, -- К, 1.1 а напряжение 11 возрастает до величины падения напряжения на трехфазном управляемом тиристорном ключе 9, возбуждая во втором вольтодобавочном трансформаторе 4 магнитный поток Ф который обуславливает нарастающую отрицательную вольтодобавку У, = -КБв, . Т.е. в процессе плавного увеличения угла отпирания тиристоров трехфазного управляемого тиристорного ключа 9 происходит плавное уменьшение положитель-ной вольтодобавки 1 Аформируемой первым вольтодобавочным трансформатором 3, и плавное увеличение отрицательной вольтодобавки 1 А, формируемой вторым вольтодобавочным трансформатором 4. Это 1 О приводит к плавному снижению напряжения на трехфазной нагрузке, подключенной к выходным выводам 2 устройства (1.) = Ц + 1-1 с + 1-)сг )Второй режим работы (фиг. 3) наступает в тот момент, когда с увеличением угла отпирания тиристоров положительная и отрицательная вольтодобавки равны (Ус = 11 с,) и напряжение на трехфазной нагрузке равно напряжению трехфазной сети (1.) = Ц). Дальнейшее увеличение угла отпирания тиристоров снижает напряжение на трехфазной нагрузке до напряжения, меньшего по величине напряжения трехфазной сети. Это происходит за счет дальнейшего увеличения отрицательной вольтодобавки 1.)с (Ф, увеличивается) и дальнейшего 25 уменьшейия положительной вольтодобавки Ъ, (Ф уменьшается). В тот момент, когдауменьшается до нуля, наступает третий режим работы (фиг, 4). В этом режиме работы устройства магнитный поток Ф равен нулю, и первый вольтодобавочный трансфор ЗО матор 3 выведен из работы.Результирующий магнитный поток Ф первого вольтодобавочного трансформатора 3, работающего в режиме двойного питания, складывается из составляющей магнит- З 5 ного потока, наведенной с вторичной стороны намагничивающей силой вторичной обмотки 7, и составляющей магнитного потока, наведенной с первичной стороны намагничивающей силой первичной обмотки 5. Эти 4 О две составляющие магнитного потока Ф, при согласном включении первичной и вторичной обмоток 5 и 7 первого вольтодобавочного трансформатора 3 имеют противоположные знаки, и при их равенстве по величине результирующий магнитный поток 4 Ф, равен нулю. При работе устройства в третьем режиме с увеличением тока трехфазной нагрузки либо с увеличением угла отпирания тиристоров, составляющая магнитного потока, наведенная с вторичной стороны, превосходит составляющую магнитного потока, наведенную с первичной стороны, и вектор результирующего магнитного потока Ф, первого вольтодобавочного трансформатора 3 меняет знак на противоположный, что приводит к изменению направления вектора напряжения, трансформируемого с вторичной стороны на первичную. Первичная и вторичная обмотки 5 и 7 первого вольтодобавочного трансформатора 3 при этом меняются ролями. В этом случае с увеличением угла сопротивления тиристоров напряжение на первичной обмотке 6 второго вольтодобавоч ного трансформатора 4 превосходит напряжение трехфазной сети на величину напряжения на первичной обмотке 5 первого вольтодобавочного трансформатора 3, находящегося в противофазе по отношению к напряжению трехфазной сети. Последнее обстоятельство приводит к большему увеличению отрицательной вольтодобавки и соответствующему уменьшению напряжения на трехфазной нагрузке.В четвертом режиме работы (фиг. 5) трехфазный управляемый тиристорный ключ 9 полностью закрыт. В этом режиме работы устройства н.с. вторичной обмотки 7 первого вольтодобавочного трансформатора 3 соз. дает магнитный поток Ф который наводит ЭДС и обуславливает напряжение на первичной обмотке 5 этого трансформатора, находящегося в противофазе по отношению к напряжению трехфазной сети. Напряжение на первичной обмотке 6 второго вольтодобавочного трансформатора 4 равно сумме Ц + 1-)в, и больше напряжения трехфазной сети на величину У, . В этом случае, с учетом неизменной нагрузки, наблюдается минимальное напряжение на выходных выводах 2 устройства (У, ъ).Таким образом в процессе плавного изменения состояния трехфазного управляемого тиристорного ключа 9 от полностью открытого до полностью закрытого, происходит плавное двухзонное регулирование напряжения на выходных выводах 2 устройства от 1.)2 пих до 132 тп .