12 -фазная компенсированная система электропитания

(9 02 И 41 л1 чР а ю юЩ7 т ОПИС ЯСТВУ ВТОРСНО хнический комсомола ство СССР7,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ(56) 1. Авторское свидетельпо заявке В . 2437102/24-0кл. Н 02 М 7/12, 1977.2, Авторское свидетельствоВ 922970, кл. Н 02 М 7/12, 198 54)(57) 12 К-ФАЗНАЯ КОМПЕНСИРОВАННАЯСИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащаярегулировочный трансформатор с трек-,:фаэньми первичной, подключенной кпитающей сети, и вторичной обмотками, преобраэовательпые блоки, каждый из которых состоит иэ трансформатора с одной трехфазной первичнойн несколькими трехфаэнеии вторичнымиобмОтками, к каждой иэ которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде,трехфазного реактора, эашунтированногов каждой фазе конденсаторной батареей,отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности и упрощения за счет обеспечения равномерного деления тока межДу всеми выпрямителями, трехфазные вторичные обмотки трансформаторов всех преобразовательных блоков выполнены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформаторов наугол, равный Ж/6 К, причем ректоры компенсирующих устройств, включенных в каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряжения трансформаторов которых сдви- Е нуты на угол 3/6, в каждой фазе вы" полнены в виде одной обмотки с выводом от средней точки, каждый из концов которой соединен с соответствующей фазой первичной обмотки одного из трансформаторов указанной пары преобразовательных блоков, а ее вывод от средней точки подключен к .: соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного трансформатора.20 35 Изобретение относится к системам . электропитания мощных потребителей.выпрямленным постоянным,импульсным или реверсивным токам и может быть использовано н электродной промышлен-., ности для питания печей графитацин в цветной металлургии и химической промышленности для питания электролизных серий, в черной металлургии для питания ферросплавных и сталепланных печей, в злвктроприводе10 для питания мощных двигателей и др,а также для обратного преобразования постоянного тока в переменный.Известна компенсированная система электропитания, которая содержит ряд включенных, по отношению к нагрузке, параллельно полукомпенсированных выпрямителей. За счет одностороннего включения в выпрямительные мосты компенсирующих устройстви одностороннего дроссельного управ" ления система имеет высокий коэффициент,мощности и обеспечивает передачучерез преобразовательные трансформаторы в нагрузку активной мощности,практически равной суммарной полноймощности трансформаторов Г 1 3 Недостатком этой системы является то, что в установках электротехнологии, осуществляемой на низким напря- З 0женин и больших токах электролиэ ряда цветных металлов, процесс графитации, Ферросплавное и скалвпланноепроизводство ), реакторы компенсирующих устройств и подключающая их ошияовка рассчитываются на большие токи десятки тысяч ампер )из-за установки их на вторичной стороне преобразовательных трансформаторов, В результате реакторы и ошиновка имеют тяжелую и громоздкую конструкцию, создают 40 значительные потери электроэнергии, ухудшают компоновку и уйеличивают строительную часть подстанций.1Известна 12 к-Фазная компенсиро- ,45 ванная система электропитания, содержащая регулировочяый трансформатор с трехфазными первичной, подключенной к питающей сети, и вторичной обмотками, преобразовательные блоки, каждый из которых состоит из трансфор" матора с одной трехфазной пврничной и несколькими трехфазными вторичными обмотками, к каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде трехФазного реактора, эашунтиронанного в каждой фазе конденсаторной батареей. Система имеет повышенный коэффициент мощности, обеспечивает равномерное деление тока между первым и 60 вторым преобразовательными блоками, а компенсирующее устройство выполняется на существенно меньшие токи 2.Недостаток системы состоит в том, что из-за различной схемы соединения 65 вторичных обмоток трансформаторов1,звезда и треугольник ) не удаетсяобеспечить равномерное деление токамежду выпрямительными мостами внутрикаждого из преобразовательных блоковбез специальных уравновешивающихсредств. Другой недостаток связан свозможной степенью компенсации реактивной мощности, Известно, что вкомпенсированных преобразователях сповышенной частотой напряжения наконденсаторах, кривая обратного напряжения на вентилях формируется так,что и непроводящую часть периодапоявляются положитвльныв напряжения,и вентили повторно эа период ЭДСсети проводят рабочий ток. Режим сповторной проводимостью вентилей ог"райичинает величину генерируемойкомпенсирующим устройством реактивной мощности, т.е. уменьшает степеньее компенсации, Степень компенсацииуменьшается с возрастанием частотынапряжения на конденсаторах. В известной системе конденсаторы перезаряжаются токами одиннадцатой, тринадцатой, двадцать третьей, двадцатьпятой и т.п. гармоник. В результатестепень компенсации реактивной мощности такова, что возможное повышениекоэффициента мощности системы состав"ляет лишь 3-5%. В ряде практическихслучаев такое повышение коэффициента мощности может оказаться недостаточным,Целью изобретения является повышение коэффицивнта мощности иупрощение за счет обеспечения равномерного деления тока между нсемнвыпрямительньми мостами. Поставленная цель достигается тем, что н 12 к-фаэной компенсированной системе электропитания, содержащей регулировочный трансформатор с трехфаэными первичной, подключенной к питающей сети, и вторичной обмотками, преобразовательные блоки, каждый из которых состоит иэ трансформатора с одной трехфазной первичной и нес" колькими трехфазными вторичными обмотками, к каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде трехфазного реактора, эашунтированного в каждой фазе конденсаторной батареей, трехфазныв вторичные обмотки трансформаторов всех преобраэоватвльиых блоков выполнены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформаторов на угол, равный . Т(/б, причем реакторы компенсирующих уст-.ройств, включенных н каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряжения трансформаторонкоторых сдвинуты на угол У/б, в каждой Фазе выполнены в виде одной обмотки с выводом от средней точки, каждый иэ концов которой соединен с соответствующей Фазой первичной обмотки одного иэ трансформаторов указанной пары преобразовательных блоков, а ее вывод от средней точки подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного трансформатора.Выпрямительные мосты могут быть неуправляемыми, управляеьеюми и реверсивными, По отношению к нагрузке они могут соединяться параллельно, последовательно икомбинированно. . 15 Схема преобразования может быть как мостовая, так и нулевая.На чертеже представлена принципиальная схема одного иэ возможных вариантов предложенной 12 к-Фазной 2 О системы (двадцатичетырехфазный вариант (Кй 2) с четырьмя вторичными обмотками у преобразовательных трансФорматоров и соответственно с четырьмя выпрямителями в каждом блоке ). 25Система содержит регулировочный трансформатор 1, четыре преобразовательных блока 2-5, состоящих из преобразовательных трансформаторов 6-9 и групп выпрямителей 10-13, и два компенсирующих устройства 14 и 15.- При работе групп выпрямителей 10-13 на первичной стороне трансформаторов 6-9 каждого из блоков 2-535 протекают токи первой, пятой, седьмой и т.п. гармоник. Эти гармоники про- текают и по Фазным обмоткам реакторов компенсирующих устройств 14 и 15. Магнитные потоки пятой и седьмой ,гармоник в каждом стержне этих реакторов складываются, а первые гармоники вычитаются.В результате на конденсаторах компенсирующих устройств 14 и 15 возникают напряжения пятой и седьмой гармоник. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь в контуры коммутации вентилей, обеспечивают их искусственную коммутацию с опережением против момента естественной коммутации. Благодаря этому компенсируется потребляемая системой реактивная мощность и повышается коэффициент мощности. Токи, потребляемые иэ сети парами блоков 2,3 и 4,5, содержат лишь одиннадцатую, тринадцатую, двадцать третью, двадцать пятую и т.п, гармоники. Пятые и седьмые гармоники тока протекают внутри пар блоков60 2,3 и 4,5, Аналогично, одиннадцатая и тринадцатая гармоники протекают между этими парами блоков и не попадают во вторичную обмотку регулировочного трансформатора 1. Следо вательно, в питающей сети системыпоявляются лишь двадцать третья,двадцать пятая И более высокие гармоники, т.е, по отношенню к питающейсети система двадцатичетырехфаэная.Технико-экономический эффект отиспользования предлагаемого изобретения состоит в следующем:1. Обеспечивается равномерное деление тока между всеми выпрямительными мостами системы без использования каких-либо дополнительных выравнивающих средств уравнивающих дросселей), Этот эФфект обеспечиваетсяза счет следующих особенностей предлагаемой системы:а) равное деление тока между выпрямителями внутри каждого блокаобеспечивается одинаковой схемой соединения вторичных обмоток преобразовательного трансформатора. В существующих преобразователях за счетсоединения вторичных обмоток в звезду и треугольник разбаланс токов между мостами, подключенными к обмоткам, соединенным в звезду и треугольник, достигает десяти и болеепроцентов,б) равномерное деление тока, междублоками 2 и 3, 4 и 5 обеспечиваетсяих общим компенсирующим устройством;в) равномерное деление тока между парами блоков 2,3 и 4,5 обеспечивается подстройкой емкостей ком-.пенсирующих устройств 14 и 15 припуске агрегата в эксплуатацию.2. Обеспечивается большая степенькомпенсации реактивной мощности.Так, в двадцатичетырехфазной неуд-равляемой системе (К=2), имеющейсоз Ч = 0,92 в некомпенсированномрежиме, использование компенсирующихустройств с перезарядом конденсаторных батарей пятой и седьмой гармониками тока, по сравнению с известной системой, где перезаряд осуществляется в основном одиннадцатой и тринадцатой гармониками,позволяет увеличить генерируемую компенсирующими устройствами реактивнуюмощность примерно в три раза. Действительно, при перезаряде конденсаторов токами одиннадцатой и тринадцатой гармоник коэффициент сдвига мОжет быть повышен примерно на 4, апри перезаряде токами пятой и седьмой гармоник - примерно на 8 далее возникает укаэанный режим с повторной проводимостью вентилей, ограничивающий увеличение коэфФициентасдвига). Следовательно, компенсируемая в известной системе реактивнаямощностьсоставляет Я - Рд (1 Р -1)=Р (0,426-0,292) = 0,134 Р Та жемощйость в предлагаемой системе электропитания равна й =Р (ЬР -19)1056396 где Составитель д, МерзляковТехред И. Лсталош Корректор Г. Решетник едактор А. Иишкина Подписноекомитета СССРи открытийокая наб д. каз 9334/5 Тираж 687 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РауФилиал ПГП Патент", г, Ужгород, ул. Проектна Р - активная мощность, потребляемая нагрузкой 1 д.Р - тангенс "фи" некомпенсированной системы; фУ - тангенс фФи" системы ск 5перезарядом токами одиннадцатой и тринадцатойгармоник,Ьд.Ч - тоже токами пятой и ъ кседьмой гармоник. увеличение генерируемой рективной мощности в предлагаемой системе по сравнению с известной составляет-ф3,2 раза.0 0.4263, Упрощается конструкция преобразовательных трансформаторов за счет одинаковой схемы и конструктивного использования пх тяжелых вторичных обмоток,