Устройство для ограничения и стабилизации переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 05 Р ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(46) 23.07.84. Бюл. Оф 27 (72) Ю.В.Баков и В.А.Клюшкин (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина(53) 621,316.722,1(088,8) (56) 1. Кунгс Я.А. и др. Автоматизация управления и регулирования напряжения в осветительных установ-. ках. М "Энергия", 1979, с, 51,2. Авторское свидетельство СССР В 543021, кл. Н 01 Г 37/00, 1975. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ И СТАБИЛИЗА 1 ИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее реактор, выполненный в виде разветвленного магнитопровода с немагнитным зазором, с размещенными на стержнях рабочей обмоткой и обмотками управления, два разнонаправленных тиристора и регулятор автоматической стабилизации напряжения, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью снижения содержания высших гармоник в токе и напряжении нагрузки и повышения технико-экономических показателей путем снижения стоимости, уменьшения . габаритов и повышения КПД, обмотки управления и рабочие обмотки соединены между собой согласно последовательно, причем каждая из обмоток управления совместно с рабочей обмоткой зашунтирована тиристором.,801104483 А 2. Устройство по и. 1, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что регулятор автоматической стабилизации напряжения выполнен из измерительного, интегрирующего, преобразовательного коммутационного блоков и блока формирования управляющих импульсов, причем входы измерительного блока соединены с выходными выводами, а выход подключен к первому из входов интегрирующего блока, второй вход которого соединен с выходом преобразовательного блока, выход интегрирующего блока соединен с входом блока формирования управляющих импульсов, выходы управления которого подключены к управляемым , электродам тиристоров, а выход через . коммутирующий блок соединен с третьим входом интегрирующего блока, при этом преобразовательный блок выполнен на двух резисторах и двух выпрямительных мостах, причем выход по постоянному току этих мостов объединены и подключены к выходу преобразовательного блока, вход по переменному току первого выпрямительного моста через первый резисторподключен к силовым выводам пер"вого тиристора, а выход по переменному току второго выпрямительного моста через второй резистор - к силовым выводам второго тиристора.Изобретение относится к электротехнике, связанной с регулированием параметров электрической энергии, и может применяться в осветительных сетях промышленных предприятий. 5Известен тиристорный стабилизатор-ограничитель переменного напряжения, состоящий из пары встречно включенных тиристоров и регулятора автоматической стабилизации напря О жения. Ограничение напряжения осуществляется снижением диапазона проводимости тиристоров путем увеличения угла управления ими 1 11.Надостаток данного устройства15 состоит в большом содержании (до 353) высших гармоник в токе и напряжении нагрузки в режиме ограничения сетевого напряжения. Кроме, того,снижение пусковых токов не обеспечивает щ включения осветительных приборов. Преобразовательный блок, выполненный в виде одного мостового выпрямителя, зажимы переменного тока которого подключены к силовым выводам встречно 25 параллельно соединенных тиристоров, не обеспечивает эффективной работы, когда тиристоры в силовой схеме ограничителя не соединяются непосредственно межцу собой.30Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ограничительГ напряжения, выполненный на базе управляемого реактора, снабженного регулятором автоматической стабилизации напряжения. Устройство имеет разветвленный магнитопровод, на стержнях которого размещены рабочая обмотка и обмотки управления. Обмотки уп О равления с последовательно включенными разнонаправленными тиристорами подключаются параллельно рабочей обмотке. Устройство обеспечивает дальнейшее снижение степени искажения то ка и напряжения нагрузки 1.2 3.Недостатки известного устройства заключаются в искажении тока и напряжения нагрузки и в его высокой стоимости, больших габаритах, низком 50 КПД.Цель изобретения состоит в снижении содержания высших гармоник в токе и напряжении нагрузок и повьг шении технико-экономических показа телей путем снижения стоимости, уменьшения габаритов и повышения КПД за счет полного использования индуктив-,ного сопротивления обмоток управления и рабочей обмотки для ограничения сетевого напряжения нри условии минимального искажения формы тока и напряжения нагрузки.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ограничения и стабилизации переменного напряжения, содержащем реактор, выполненный в виде разветвленного магнитопровода с не- магнитным зазором, с размещенными на стержнях рабочей обмоткой и обмотками управления, два разнонаправленных тиристора и регулятор автоматической стабилизации напряжения, обмотки управления и рабочие обмотки соединены между собой согласно последовательно, причем каждая из обмоток управления совместно с рабочей обмоткой зашунтирована тиристором.Кроме того, регулятор автоматической стабилизации напряжения выпол,нен из измерительного, интегрирующего, преобразовательного, коммутационного блоков и блока формирования управляющих импульсов, причем входы измерительного блока соединены с выходными выводами, а выход подключен к первому иэ входов интегрирующегоблока, второй вход которого соединен с выходом преобразовательного блока, выход интегрирующего блока соединен с входом блока формирования управляющих импульсов, выходы управления которого подключены к управляемым электродам тиристоров, а выход через коммутирующий блок соединен с третьим входом интегрирующего блока, при этом преобразовательный блок выполнен на двух резисторах и двух выпрямительных мостах, причем выходы по постоянному току этих мостов объединены и подключены к выходу преобразовательного блока, вход по пере-. менному току первого выпрямитель- ного моста через первый резистор подключен к силовым выводам первого тиристора, а вход по переменному току второго выпрямительного моста через второй резистор - к сидовым выводам второго тиристора,На чертеже приведена схема устройства для ограничения и стабилизации напряжения с блок-схемой регулятора автоматической стабилизации напряжения.К источнику сетевого переменного напряжения последовательно с осветиЭ 11044 тельной нагрузкой 1 включен реактор2, имеющий трехстержневой магнитопровод 2 с немагнитными зазорами во ,всех стержнях. На крайних стержнях размещены обмотки 4 и 5 управления, на среднем стержне - рабочая обмот- ка 6. Обмотки 4-6 соединяются между собой согласно последовательно. Обмотка 4 управления и рабочая обмоткл 6 зашунтирована тиристором 7, а об- О мотка 5 управления и рабочая обмотка 6 - с тиристором 8, Напряжение нагрузки 1 подается на измерительный блок 9, который соединен последователь 1. но с интегрирующим блоком 10 и блоком 11 формирования импульсов управления, выходы которого подключены к цепям 12 и 13 управления тиристоров 7 и 8 и к входу интегрирующего блока 1 О через коммутационный 2 О блок 14, Другой вход интегрирующего блока 10 соединен с преобразовательным блоком 15, который .подключен к силовым выводам 16-19 тиристорови 8. Для обеспечения эффективности работы 25 регулятора автоматической стабилизации выходного напряжения в преобразовательный блок 15 введены выпрямительные мосты 20 и 21. Зажимы переменного напряжения моста 20 подключены ЗО к выводам тиристора 8, а зажимы моста 21 - к выводам тиристора 7. Выходы постоянного тока мостов 20 и 21 объединяются между собой и подаются на вход блока 1 О.35Устройство работает следующим образом. При подключении осветительной нагрузки 1 к переменному напряжению питающей сети, до включения тиристоров 7 и 8 пусковой ток включения проходит по последовательно соединенным обмоткам 4-6 реактора 2, индуктивное сопротивление которого в этом режиме 45 максимальное, Поэтому наблюдается эффективное ограничение пусковых токов, что увеличивает срок службы осветительных приборов. Работа реактора 2 при закрытых тиристорах 7 и 8 эк вивалентна работе дросселя с одной обмоткой, число витков которой равно сумме чисел витков обмоток управления и удвоенному числу витков рабочей обмотки, если сечение средиеге стерж"55 ня реактора 2 в два раза выше сече" ния крайнего стержня магнитной системы 3. 83Таким образом, повышение. техникоэкономических показателей устройства(снижение размеров, массы, потерь,стоимости) при ограничении сетевогонапряжения достигается за счет полного использования индуктивного сопротивления как рабочей обмотки 6, таки обмоток 4 и 5 управления путем ихпоследовательного соединения.При полностью открытых тиристорах7 и 8 по обмоткам 4 и 5 управленияпротекает постоянный ток. Напряжениена реакторе 2 практически равно нулю,Наблюдаются лишь неболъшие всплескинапряжения в момент коммутации тирис.торов 7 и 3. По крайним стержням иярмам магнитной. системы 3 протекаетпрактически постоянный магнитныйпотокНаличие немагнитных зазоровв стержнях препятствует насьпцениюэлектротехнической стали магнитопровода реактора.Если напряжение на нагрузке 1меньше или равно заданной уставкенапряжения, то измерительный блок 9через интегрирующий блок 10 разрешает полное открытие тиристоров 7 и 8.Угол управления тиристоров близокк нулю.Если напряжение на нагрузке 1превьппает заданное действующее значение напряжения, то измерительныйблок 9 уменьшает постоянную времениинтегрирования блока 10, который управляет моментом подачи управляющихимпульсов с выхода блока 11 в цепях12 и 13 управления, тиристоров 7 и 8,Угол управления тиристоров возрастает, увеличивается индуктивное сопротивление реактора, а .напряжение нанагрузке 1 снижается до заданногоуровня,Снижение искажения тока и напряжения нагрузки достигается следующимобразом. При этом необходимо различать три режима работы тиристоров7 и 8: оба тиристора отКрыты, одиноткрыт (второй закрыт), оба тиристо"ра закрыты.Когда открыты оба тиристора 7и 8, напряжение на реакторе 2 минимальное и оно не вносит искажения вцепь из-за слабого влияния напряжения реактора на нагрузку.Когда один тиристор открыт, а другой закрыт, ток протекает как по обмотке управления, так и в короткозамкнутом контуре, образованном дру1104483 Составитель А. Чернышевадактор Л. Гратилло Техред М.Кузьма оррек емчик Подписи Тираж 842 дарственного комитета ССС изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб.Заказ 5210/34ВНИИПИ Гпо дел113035,4/5 Патент" Ужгород, ул. Проект гой обмоткой управления и рабочейобмоткой. Короткозамкнутый контуроказывает компенсирующее действиеи способствует улучшению формы токаи напряжения нагрузки,Когда оба тиристора закрыты, реактор 2 обладает линейными свойствами,так как работает на линейной частикривой намагничивания электротехнической стали, что обеспечивается немагнитными зазорами,Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить содержание 5 высших гармоник в токе и направлении,нагрузки, а также повысить техникоэкономические показатели путем снижения стоимости, уменьшения габаритов и повышения КПД.