Устройство для регулирования напряжения

)9) 01)в) 4 Н 02,У 3/18л ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова(72) В,Я.Чаронов, Б.Н.Абрамович, К.А.Ананьев, В,П.Ганский, П.М.Каменев, Л.В.Макурова и С.В.Трухалева (53) 621.3 13,025-621.316,722(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР В 463190, кл. Н 02 Х 3/18, 1973.Авторское свидетельство СССР В 1089700, кл. Н 02 Ю 3/18, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к области электротехники и может быгь использовано в электрических линиях переменного тока для регулирования напряжения при изменении его в пироких пределах, например для регулирования напряжения на зажимах асинхронного двигателя, питающегося от сети через понижающий трансформатор, кроме того, устройство может быть использовано для сокращения времени пускового режима асинхронного двигателя. Целью иэобретения является расширение диапазонарегулирования и сокращение временипускового режима нагрузки . В предлагаемом устройстве введение блока 42реализации связи по пусковому току,порогового элемента связи 46 и блока49 электрической развязки обмоток силового трансформатора позволяет в период пуска нагрузки подключать последовательно с ней емкостное сопротивление, в два раза превьппающее сопротивление системы, Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоенного сопротивления системы сокращаетвремя пуска асинхронного двигателя.Кроме того, предлагаемое устройствопозволяет с помощью одной батареи конденсаторов и двух ключей получить триступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самых глубоких снижениях напряжения, т,е, при пуске асинхронного двигатепя, устройство с помо щью блока реализации связи по пусковому току максимально использует добавочное напряжение на нагрузке) про- райпорциональное току нагрузки и сопротивлению батареи конденсаторов. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических линиях переменного тока я регулирования напряжения при из ненни его в широких пределах, наимер, для регулирования напряжениязажимах асинхронного двигателя, тающегося от сети через понижающий ансформатор, кроме этого устрой- О во может быть использовано для соащения времени пускового режима синхронного двигателя,Целью изобретения является расшиение диапазона регулирования и сокраение времени пускового режима нагруз"- и.На чертеже представлена схема предаваемого устройства.Устройство для регулирования на ряжения содержит трансформатор 1 содом первичной обмотки 2 и выходом торичной 3, батарею кондейсаторов,4, остоящую из двух секций 5 и 6 с двувыводами 7, 8 и 9, 10 каждая, дваключа 11 и 12, с двумя силовыми 13,4 и 15, 16 и одним управляющим 17 и8 выводами каждый, датчик 19 уровяей напряжения сети с входом 20 и выодами 21 и 22 с двумя пороговыми 30 лементами 23 и 24 с двумя входами 25, 6 и 27, 28 и выходами 29 и ЗО, блок 1 логических элементов с двумя входа 32 (х 1), 33 (х ) и выходами 34 у), 35 (у), блок 36 управлениятремя входами 37 (х), 38 (х), 9 (х,) и двумя выходами 40 (у,) и 1 (у ),. блок 42 реализации связи по усковому току с входами 43 и 44 и ыходом 45, пороговый элемент 46 свяи с одним входом 47 и одним выходомблок 49 электрической развязкибмоток трансформатора с четырьмя входами 50, 51 и 52, 53 и тремя выходами 54, 55 и 56 и вспомогательный 45 источник 57 напряжения с входом 58 идвумя выходами 59 и 60, причем к тран. с 4 орматору 1 со стороны обмотки 2 высокого напряжения подсоединены одним вЬводом 8, 13 и 15 каждая первая секция 5 батареи конденсаторов 4, первый 11 и второй 12 ключи, второй вывод 7 первой секции 5 батареи конденсаторов 4 .соединен с одним выводом 9 второй секции 6 батареи конденсаторов 4, вторым силовым выводом 14 первого ключа 11 и входом 20 датчика 19 уровней напряжения сети, а второй вывод 10 второй секции 6 батареи конденсаторов 4 соединен с вторым силовымвыводом 16 второго ключа 12, обмотка3 низкого напряжения трансформатораподсоединена к первому выводу 43блока 42 реализации связи по пусковому току, второй вывод 44 которого под.соединен к нагрузке, выход 45 блока422 реализации связи по пусковому токуподсоединен к входу 47 пороговогоэлемента 46 связи, выход 48 которогоподсоединен к первому входу 39 блока36 управления, второй 37 и третий 38входы блока 36 управления подсоединены к первому 34 и второму 35 выходам блока 31 логических элементов,к входам 32 и 33 которого подсоединены выходы 29 и 30 первого 23 и втор ог о 24 пор ог о вых элементов, а выходы21 и 22 датчика 19 уровней напряжения сети соединены с входами 25, 26и 27, 28 первого 23 и второго 24 пороговых элементов, а первый 40 и второй 41 выходы блока 36 управлениячерез контакты 61 и 62 реле 63 и 64соединены с первым 50 и вторым 51входами блока 49 электрической развязки обмоток трансформатора, третий52 и четвертый 53 входы которого соединены с выходами 59 и 60 вспомогательного источника 57 напряжения, квходу 58 которого подведено вспомогательное напряжение, а выходы 54 и56 блока 49 электрической развязкиподключены к управляющим выводам 17и 18 первого 11 и вторОго 12 ключей,а выход 55 блока 49 электрической раэвязки подсоединен к точке соединенияодного вывода 8 первой секции 5 батареи конденсаторов 4, одного выводапервого 11 и одного вывода 15 второ-.го 12 ключей.Устройство работает следующим образом,При пуске нагрузки при .глубокихснижениях напряжения на первичной 3обмотке трансформатора 1 и пусковыхтоках во вторичной обмотке 3 и блоке42 реализации связи по току на. вход47 порогового элемента связи поступает сигнал, пропорциональный величинепускового тока и достаточный для срабатывания порогового элемента 46, который через выход 48 подает сигнал"1" на вход 39 (х= 1), блока 36 уп-равления, что приводит к запираниютранзисторов, формирующих сигналы навыходах 40 и 41 (У,1 = О ц У = 0),блока 36 управления, а это в своюочередь приводит к разрыву цепей реле 63 и 64, что обеспечивает сигналы "0" на выходах 54 и 56 блока 49 электрической развязки. Комбинация сигналов Уз и У на выходах 34 и 35 блока5 3 1 логич ес ких элементов и, ра вных им сигналов, (хз) и (х ) на входах 37 и 38 блока 36 управления в этом случае не имеет значения10С выходов 54 и 56 блока электрической развязки сигналы "0" йодаются на управляющие входы 17 и 18 ключей 11 и 12, что поддерживает их в разомкнутом состоянии, обеспечивая тем самым последовательное включение одной секции конденсаторов 5 с нагрузкой, т,е, пуск, происходит при сопротивлении конденсаторов, в два раза превьппающем сопротивление системы. 20Работа при пониженном напряжении сети.Ток нагрузки недостаточен для срабатывания порогового элемента 46 поэтому с его выхода 48 на вход 39 блока 36 управления поступает сигнал "0", т,е. х 1 = О. На вход 20 датчика 19 напряжения поступает напряжение сети, с выходов 21 и 22 сигналы,пропорциональные напряжению сети, поступают на входы 25-28 пороговых элементов 23 и 24, один из которых 23 настроен на пониженное напряжение сети и на его выходе 29, соединенном с входом 33 блока 3 1 логических элементов, сигнал35 "1", .т,е, Х= 1, сигнал на выходе 30 второго порогового элемента 24 и на соединенном с ним входе 32 блока 31 логических элементов, равен "0", т.е, х. = О, на выходе 34 блока 31 логических элементов и на соединенном с ним. входе 38 блока управления сигнал у = х = х(Хх) = 1, а на выходе 35 блока 31 логических элементов и на соединенном с ним входе 45 37 блока 36 управления сигнал у =Ъ = х =Х 1 Х="0". Эта комбинация2сигналов на входах 37-39 блока 36 управления формирует на его выходах 40 и 41 сигналы у, = х, х = "1" и у, = Х, Х= "0". Это приводит к тому, что цепЬ реле 64 замыкается, а реле 63 размыкаемся, при этом через замкнувшийся контакт 62 с входа 53 блока 49 электрической развязки напряжение подается на вход 50 выпрями 55 тельного трансформатора этого блока,что приводит к формированию на его выходе 54 сигнала "1", который подается на вход 1 Я ключа 12, что приводит к его замыканию и таким образомпоследсвательно с нагрузкой включеныдве 5 и 6 запараллеленные секции, эквивалентное сопротивление которыхравно сопротивлению системы, обеспечивая тем самым повышение напряженияна нагрузке,Работа при напряжении сети, равномили выше номинального. Напряжение,пропорциональное напряжению сети, свыходов 21 и 22 датчика 19 напряжения подается на входы 25-28 пороговых элементов 23 и 24, на выходах 29и 30 которых при этом формируютсясигналы 1, т.е. х, = Х= 1, этисигналы подаются на входы 32 и 33 бло"ка 31 логических элементов, что формирует на его выходах 34 и 35 и соединенных с ними входах 38 и 3 7 блока36 управления сигналы у з = х= Х 4.,.Х = 1; У= х = х (х 4 Х) = 0При этом на входе 39 блока 36 управления сигнал "1" (х з = 0), так какток нагрузки недостаточен для срабатывания порогового элемента 46 навход 47 которого подан с выхода 45датчика 42 тока сигнал, пропорциональный току нагрузки.Комбинация сигналов х= О, х= 1:,х = 0 на входах 37-39 блока 36 управления формирует на выходах 40 и 41сигналы у = х.х = 0 и у = хЪхх = "1", это приводит к тому, чтоцепь реле 63 замыкается, а цепь реле64 размыкается, что приводит к появлению напряжения на входе 52 блока49 электрической развязки, котороеподается через контакт 61 с вьщода60 вспомогательного источника 57 напряжения, а это приводит к формированию на выходе 56 блока 49 электрической развязки сигнала "1", которыйподается на управляющий зажим 17 ключа 11, что приводит к его замыканиюи батарея конденсаторов оказываетсязашунтированной и напряжение на нагрузке не превышает напряжения сети,Такое устройство позволяет с помощью одной батареи конденсаторов, состоящей из двух секций и двух ключей,получить три ступени уровней напряжения на нагрузке, причем при самыхглубоких снижениях напряжения, т.е.при пуске асинхронного двигателя,устройство с помощью блока реализации связи по пусковому току максимально использует основное достоин 14 10184ство продольной компенсации - обеслеч ение доб авочног о напряжения на нагрузке,пропорциональное току нагрузки и сопротивлению батареи конденсато 5 ров. Наличие связи по пусковому току позволяет .на период пуска делать сопротивление конденсаторной батареи в два раза больше допустимого, которое равно сопротивлению системы. 10Увеличение сопротивления батареи конденсаторов до удвоенного сопротивлений системы сокращает время пуска асинхронного двигателя в 1,4 раза по . сравнению с прямым пуском и в 1,2 ра за по сравнению с пуском с последовательными конденсаторами, сопротивление которых равно сопротивлению системы. При окончании процесса пуска сопротивление батареи конденсаторов 20 становится в 2 раза меньше и обеспеивает добавочное напряжение при напряжениях питающей сети 0,9-0,95 от номинального и при номинальном напряжении сети батарея конденсаторов шун тируется, обеспечивая номинальное напряжение на нагрузке и уменьшение потерь мощности в узле нагрузки,Таким образом, предлагаемое устойство расширяет диапазон регулирования и сокращает время пускового реима нагрузки, так как позволяет в пеиод пуска нагрузки подключать послеовательно с ней емкостное реактивное сопротивление, в два раза превышающее сопротивление системы, что поожительно сказывается на качестве напряжения, подводимого к нагрузке и сокращает время пуска, Кроме того, при минимальном количестве коммутирующих устройств (ключей) устройство обеспечивает три уровня напряжения на нагрузке.Использование предлагаемого уст- ,45 ройства возможно для сокращения времени пускового режима любого асинх,ронного привода в 1,6 раза. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства в сетях нефтедобычи, гео логоразведочных работ и открытых горньи работ, где наиболее эффективно используются установки продольной компенсации, которые при соответствующем секционировании могут обеспе щть и форсированный пуск и ступенча. регулирования напряжения на нагрузке. Формулаиэобретения Устройство для регулирования напряжения, содержашее трансформатор, батарею конденсаторов, состоящих иэ двух секций, и соединенные с ней два ключа с двумя сиповыми и одним управляющим выводами каждый, датчик уровней напряжения сети с двумя, пороговыми элементами и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и сокращения времени пускового режима нагрузки, оно снабжено блоком реализации связи по пусковому току, пороговым элементом связи, блоком электрической развязки обмоток трансформатора и вспомогательным источником напряжения, причем блок управления имеет входы первый Х 1, второй Х и третий Хз и выходы первый У, и второй У и реализует функции У 1 = Х 1 х Х, У = Х Х, а блок логических элементов имеет входы первый 3и второй Х и выходы первый Уз и второй У и реализует функции: У э = Х Х и У= Х(ХХ 5), к трансформатору со стороны обмотки высокого напряжения подсоединены одним выводом первая секция батареи конденсаторов, первый и второй ключи, второй вывод первой секции батареи конденсаторов соединен с одним выводом второй секции батареи конденсаторов вторым выводом первого ключа и входом датчика уровней напряжения сети, а второй вывод второй секции батареи конденсаторов соединен с вторым силовым выводом второго ключа, обмотка низкого напряжения трансформатора соединена с первым выводом блока реализации связи по пусковому току, второй вывод которого подсоединен к нагрузке, выход блока реализации связи по пусковому току соединен с входом порогового элемента связи, выход которого соединен с перВым входом блока управления, второй и третий входы блока управления соединены с первым и вторым выходами блока логических элементов, к входам которого подсоединены выходы первого и второго пороговых элементов, а выходы датчика уровней напряжения сети соединены с входами первого и второго пороговых элементов, а первый и второй выходы блока управления соединены с первым и вторым входами блока электрической развязки обмотокЗаказ 3491/53 Тираж 650 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 трансформатора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами вспомогательного источника напряжения, а выходы блока электрической раэвязки обмоток силового трансформатора подключены к управляющим выводам первого и второго ключей, а третийвыход блока электрической развязкиподсоединен к точке соединения одного вывода первой секции батареи конденсаторов, одного вывода первого иодного вывода второго ключей.