Автоматический регулятор коэффициента мощности

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й инс ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Красник В.В. Автоматические устройства по компенсации реактивноймощности в электросетях предприятий.М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 135.Авторское свидетельство СССРВ 862311, кл. Н 02 1 3/18, 1981.Авторское свидетельство СССР11 871275, кл. Н 02 Л 3/18, 1981,(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ(57) Изобретениеотносится к областиэлектротехники и может быть использовано для автоматического регулирования коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения токавозбуждения синхронных двигателейлибо мощности конденсаторных батарей. Цель изобретения - повьппениеточности работы регулятора. С этойцелью в устройство введены второйтрансформатор напряжения 2, а фазочувствительный блок 4 и блок задания5 коэффициента мощности снабжены емкостными накопителями 13 и 17. Блокзадания 5 выполнен с управляемымвыпрямителем, работающим с углом открывания, обеспечивающим выходноенапряжение блока, пропорциональнымкоэффициенту мощности сети, равнымединице. В результате не требуетсяпредварительная настройка и повышается надежность работы регулятора.2 ил.1 131Изобретение относится к автоматическому регулированию коэффициента мощности в электрических сетях путем изменения тока возбуждения синхронных двигателей либо мощности конденсаторных батарей.Цель изобретения - повышение точности работы регулятора.На фиг, 1 изображена функциональная схема автоматического регулятора; на фиг. 2 - схема фаэочувствительного блока и блока задания коэффициента мощности с подключенными к ним трансформаторами напряжения и тока.Регулятор содержит трансформаторы 1 и 2 напряжения, трансформатор 3 тока, фазочувствительный блок 4, блок 5 задания коэффициента мощности, элемент 6 сравнения, блок "Включить" 7, блок "Отключить" 8, логическую схему 9 управления компенсирующим устройством. Фазочувствительный блок 4 содержит выпрямитель 10 с системой 11 управления, ыа вход которой подключена вторичная обмотка трансформатора 3 тока. Выход системы 11 управления подключен на управляющий электрод тиристора выпрямителя 10. Выход выпрямителя О подключен на нагрузочный резистор 12, соединенный с емкостным накопителем 13. Блок задания коэффициента мощности 5 содержит выпрямитель 14 с системой 15 управления, на вход которой подключена вторичная обмотка трансформатора 2 напряжения, первичная обмотка которого подключена в ту же фазу, что и трансформатор 3 тока. Выход системы 15 управления подключен на управляющий электрод тиристора выпрямителя 14. Выход выпрямителя подключен на нагрузочный резистор 16 .соединенный с емкостным накбпителем 17. Тиристоры выпрямителей 10 и 14 подключены к вторичной обмотке трансформатора 1 напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазе, сдвинутой на 120 в сторону опережения по отношению к фазе сети, на которую подключен трансформатор 2 напряжения. Системы 11 и 15 управления тиристорами 1 О и 14 состоят из известных усилителей-ограничителей входного сигнала, дифференцирующего звена и Формирователя импульсов. Блок "Включить" 7 и блок "Отключить" 8 представляют собой пороговые устройства, работающие на исполнительный орган, например, и,а,=( -") Цгде= - . -С, +С, фи - число импульсов (периодов)напряжения.Амплитуда импульса напряжения рав- на 45 11 -П, з хпсмаКс50 где П - максимальное напряжениеМаксвторичной обмотки трансформатора 1 напряжения;о - угол открывания тиристора.55 В установившемся режиме напряжениена конденсаторе 19 всегда равно амплитуде импульса, следовательно, характеристика ход-выход (П =Г(ЫВЬХоднозначно определяется углом откры 0790 2обмотку реле., причем блок Включить"срабатывает, когда напряжение рассогласования лП, равное разности напряжения задания П х и напряжения обратной связи 0 , больше нуля, аблок "Отключить" - когда Ю меньшенуля. Логическая схема 9 управлениякомпенсирующим устройством представляет известную релейно-контактную 1 О либо бесконтактную схему.Устройство работает следующим образом.Синусоидальный входной сигнал свторичной обмотки трансформатора 3тока поступает на вход системы 11управления выпрямителя 10. В моментперехода напряжения с отрицательногозначения на положительное формируется положительный импульс, который 20 усиливается и поступает на управляющий электрод тиристора, включенногона анодное напряжение, сдвинутое наа120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы, в которуювключен трансформатор тока. При открывании тиристора на баластном резисторе 12 выделяется импульс с амплитудой напряжения П . Под действием этого напряжения конденсаторы 18и 19 емкостного накопителя заряжаются через диод 20 до напряжения, обратно пропорционального их емкостям.При закрывании тиристора конденсатор18 быстро разряжается через резистор 35 12 и диод 21. Конденсатор 19 приэтом удерживает полученный заряд.При очередном открывании тиристораконденсаторы снова заряжаются и т.д.,а напряжение на конденсаторе С 2 нарастает ступенчато по закону3 1 З 107 вания с, т,е, углом сдвига Ю между током и напряжением фазы и не зависит от нагрузки выпрямителя. Время заряда конденсатора 19 характеризует инерционность системы регулирования, величину которой легко можно изменять выбором соответствующей величины емкости конденсатора 18. При кратковременных бросках или снижении напряжения сети изменяется только вре мя заряда или разряда конденсатора, что не сказывается на работе последующих блоков "Включить", "Отключить", Включение тиристора выпрямителя 10 на анодное напряжение, сдвинутое на 120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы сети, в которую включен трансформатор 3 тока, позволяет работать выпрямителю на участке характеристики У , =Е(о) с наибольшим 20 наклоном, т.е. с наибольшим коэффициентом усиления, обеспечивая тем самым большую чувствительность и точность регулятора. Синусоидальный сиг- нал с вторичной обмотки трансформа тора 2 напряжения поступает на вход системы 15 управления выпрямителя 4 блока 5 задания коэффициента мощности. В момент перехода напряжения с отрицательного значения на положи тельное системой 15 управления формируется положительный импульс, который усиливается и поступает на управляющий электрод тиристора 14, включенного также на анодное напряже- З 5 ние, сдвинутое на 120 в сторону опережения по отношению к напряжению фазы сети, в которую включен транс-.форматор 2 напряжения. Следовательно, тиристор всегда открывается с углом 40 управления, равным,120 , а выходное напряжение на конденсаторе 19 емкостного накопителя 17 является задающим напряжением, соответствующим коэффициентумощности, равному единице. 45 Такое включение тиристора позволяет формировать напряжение задания всегда соответствующее углу сдвига, рав-, ному нулю, независимо от изменяющихся параметров сети (частоты, напряжения). Сравнение напряжения задания и напряжения обратной связи происходит на накопительных конденсаторах 19 емкостных накопителей, и разность этих напряжений подается на блоки 55 "Включить" 7 и "Отключить" 8. Когда эта разность (напряжение рассогласования больше нуля, то срабатывает блок "Включить", вызывая включение 90 4конденсаторной батареи или увеличение тока возбуждения синхронного двигателя. Если эта разность меньше нуля, то срабатывает блок "Отключить", вызывая отключение конденсаторной батареи или уменьшение тока возбуждения синхронного двигателя.Предлагаемое устройство регулятора оказывается не критичным к колебаниям напряжения сети. При колебаниях напряжения сети изменяется амплитуда напряжения на выходе выпрямителей 1 О и 14, а разность этих напряжений дБ при этом остается практически неизменной.Пусть, например, напряжение сети увеличилось. В известном устройстве при работе от оперативного блока задания с постоянным напряжением задания сигнал рассогласования равен ьБ =У а - О 1дав )=дП Пвых 1 где дУ=Уьаз УеыВ предлагаемом устройстве=ЬП +дПъаа -дПеыхЮ фа было бто система была бы инвариантна по от. ношению к напряжению сети. В действительности дБне равно И 1 поэтому 1 д У а -дБ , 3 ФО, но она несоизмерима мала по сравнению с величиной ЬУ. Следовательно, влияние изменения напряжения сети на работу регулятора незначительно, что повышает точность его работы как в установившемся, так и в переходных режимах работы сети. Вследствие того, что напряжение задания оказывается привязанным к сети и величина этого напряжения соответствует углусдвига между током и напряжением, равным нулю, то регулятор работает на поддержание коэффициента мощности сети, равного единице. При этом исключается проведение мероприятий по предварительной настройке и регулярным поверкам в процессе эксплуатации, что обеспечивает малые эксплуатационные расходы.Кроме того, в регуляторе сигнал рассогласования,6,Б остается практически неизмейным и в переходных режимах, например в момент подачи напряжения в сеть. При подаче напряжения за счет введения одинаковой инерционности (емкостного накопителя) в фазочувствительный блок и блок задания коэффициента мощности напряжение0790 оставитель О.ехред И.Попови ктор Е. Копча б 4 каз 1890/4 Одписноер 4 ТирВНИИПИ Госудпо делам113035, Моск ственного комитета обретений и открыти Ж, Раушская наизводственно-полиграфическое предприяти Ужгород 1 роектна 5 131 обратной связи и напряжение задания нарастают во времени в соответствии с величиной инерционности, а разность этих напряжений лБ остается практически неизменной. Следовательно, в системе отсутствует явление форсировки,что исключает включение конденсаторных батарей или увеличение тока возбуждения синхронного двигателя в момент подачи напряжения, тем самым снижается общее число включений и отключений и повышается надежность устройства в целом.Таким образом, обеспечивается высокая точность и надежность работы предлагаемого регулятора в условиях горных предприятий, устраняются ложные срабатывания компенсирующего устройства, отпадает надобность в текущих поверках и настройках. Формула изобретения Автоматический регулятор коэффициента мощности, содержащий трансформатор напряжения и трансформатор тока, соединенные с входом фазочувствительного блока, выход которого подключен к входу элемента сравнения, к другому входу которого подключен выход блока задания коэффициента мощности, а выход элементасравнения через блоки управленияВключить" и Отключить подключен клогическому блоку управления компенсирующим устройством, о т л и ч а ющ и й с я тем, что с целью повышения точности работы регулятора, онснабжен дополнительным трансформато ром напряжения, первичная ,обмоткакоторого включена на ту же фазу,чтои трансформатор тока, а фазочувствительный блок и блок задания коэффициента мощности содержит однофазные 15 однополупериодные выпрямители на тиристорах, системы управления выпрями,телями и одинаковые емкостпые накопители подключенные к выхоцам выпрямителей, при этом вход системы управле ния выпрямителем блока задания коэффициента мощности подключен к вторичной обмотке дополнительного трансформатора, а тиристоры выпрямителейподключены к вторичной обмотке тран сформатора напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазе сеОти, сдвинутой на 20 в сторону опережения по отношению к фазе сети, накоторую подключен дополнительныйтрансформатор напряжения. казнаяКорректор С Черни