Комбинированный блок питания

(54) КОИБИН НОЙ БЛОК ПИТАНИ ше би Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамдля питания комплектов релейной защиты и автоматики; может быть применено на подстанциях с переменнымоперативным током.Известен трехстержневой трансформатор с подмагничиванием переменным током, в котором на среднемстержне расположена рабочая обмотка,на боковых стержнях - последовательно соединенные секции тормознойобмотки, а также секции вторичнойобмотки, соединенные последовательнос полярностью, при которой складываются ЭДС,индуктированные рабочейобмоткой, и вычитаются ЭДС, индуктированные тормозной обмоткой; приэтом к свободным зажимам секцийвторичной обмотки подсоединена нагрузка в виде электромагнитного ре.ле 1,Недостаток известного устройствазаключается в том, что его область применения ограничена дифференциальными магнитными трансформаторами реле с торможением,Наиболее близким техническим рением к предлагаемому является комнированный феррорезонансный блокпитания с магнитным суммированием,содержащий клеммы для подключениятрансформатора тока, клеммы рляподключения трансформатора наопряжения и узел, состоящий из дросселя, выпрямительного моста, конденсатора и промежуточного насыщающегося трансформатора (ПНТ), однаиз первичных обмоток которого вклю 5чена в цепь трансформаторов тока,другая первичная обмотка черездроссель подсоединена к зажимамтрансформатора напряжения, а ко20вторичной обмотке подсоединены конденсатор и выпрямительный мост снагрузкой на выходе 23.Недостатки известного устройствасостоят в большой зависимости вь од 3 90ного напряжения на нагрузке от сдвига по фазе между входными электрицескими величинами на ПНТ, а такжев воэможности наводок через ПНТ изцепей тока в цепи напряжения, чтоснижает стабильность выходного напряжения,ель изобретения - увеличениестабильности выходного напряжениягпутем уменьшения зависимостивыходного напряжения от сдвига фазмежду входными величинами и устранения взаимных наводок между цепямитока и напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в известный комбинированный блок питания введен второй узел,идснтичный первому, причем две первичные обмотки промежуточных насы-щающихся трансформаторов обоих узлов включены последовательно и подсоединены к клеммам для подключениятрансформатора тока, вторые первичные обмотки промежуточных трансформаторов имеют одинаковое направление намотки и соединены с основнымиобмотками дросселя по схеме сбалансированного трансформаторного моста,к выходной диагонали которого подсоединены клеммы для подключениятрансформатора напряжения, крометого, другой выходной вывод выпрямительного моста одного из узлов через введенную обмотку подмагничивания другого узла соединен со второйклеммой для подключения нагрузки.Дроссели обоих узлов могут бытьснабжены дополнительными обмотками,соединенными последовательно-встречно и подключенными к питающей диагонали сбалансированного трансформаторного моста, причем дополнительная и основная обмотка каждого дросселя включены разнополярно,Промежуточные насыщающиеся трансформаторы могут быть выполнены надвухстержневых магнитопроводах илина одном общем трехстержневом магнитопроводе.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.Устройство содержит два одинаковых комплекта, в которые входят соответственно промежуточные насыщающиеся трансформаторы (ПНТ) 1 и 2,У трансформатора 1 и 2 первичныетоковые обмотки 3 и 1 соединеныпоследовательно и годклюцены в цепь 5807трансформатора тока к клеммам 5.11 ервицные обмотки напряжения 6 ичерез основные обмотки дросселей8 и 9 подсоединены к клеммам 10 5трансформатора напряжения (илитрансформатора собственных нужд),образуя сбалансированный трансформаторный мост, к выходной диагонали которого подсоединены упомянутые клеммы 10. Соединение первицных обмоток3 и 6 в трансформаторе 1 обеспечивает выцитание их ампервитков,еслипринять обозначенную точками полярность клемм 5 и 10, а у первицныхобмоток ч и 7 трансФорматора 2сложение их ампервитков, Ко вторич,ным обмоткам 11 и 12 трансформаторови 2 соответственно подсоединеныконденсаторы 13 и 11, а также выпрямительные мосты 15 и 1 б, выходыкоторых через обмотки подмагницивания 17 и 18 дросселей 8 и 9 подклюцены параллельно к нагрузке 19, состоящей из устройств релейной защитыи автоматики подстанции. При этомвыпрямительный мост 15 первогокомплекта подсоединен через обмоткуподмагничивания 18 в дросселе 9второго комплекта и наоборот, Через зопереключатель 20 дополнительныеобмотки 21 и 22 дросселей 8 и 9подсоединены к питающей диагоналиупомянутого трансформаторного мостапоследовательно между собой и разнополярно с основной обмоткой своегодросселя.Устройство работает следующимобразом.При режиме одиночного питания оттрансформатора напряжения оба одинаоковых комплекта работают на нагрузку 19 параллельно с одинаковой загрузкой, как два стабилизатора систочником напряжения, основанные наферрореэонансе токов, Основные обмотки дросселей 8 и 9 помогают стабилизировать напряжение на нагрузке 19 при колебаниях входного напряжения Б. Вспомогательные обмотки21 и 22 дросселей 8 и 9, подключен- О ные через переключатель 20, не обтекаются током, поскольку в точкахих подсоединения равна нулю разностьпотенциалов. Обмотки подмагничивания17 и 18 в дросселях 8 и 9 при увели чении нагрузки уменьшают в небольших пределах индуктивное сопротивление основных обмоток и этим способствуют стабилизации, Поскольку каж5 90580 дый выпрямительный мост подмагницивает своим током дроссель соседнего комплекта, то происходит также выравнивание нагрузки обоих мостов, В последовательно соединенных токо 5 вых первичных обмотках 3 и 4 трансФорматоров 1 и 2 индуктируются две встрецно направленные и одинаковые по величине ЭДС, вследствие чего отсутствуют наводки из цепей напряжения в цепи тока. При подъеме напряжения Б, начиная с нулевого значения, пока У ( И , где Цт - напряжение стабилизации Феррорезонансных контуров (все напряжения рассматривают приведенными к виткам обмоток 6 и 7), напряжение на конденсаторах 13 и 14 и на нагрузке 19 - И больСнм ше Б из-эа компенсирующего действия индуктивности дросселей 8 и 9.го При 0 ) Цг вследствие значительного увеличения тока намагницивания в трансформаторах 1 и 2 их суммарное входное сопротивление становится активно-индуктивным, а потому упомянутое соотношение изменяется: 0 Сцы,Ц. Переход через уровень стабилизации происходит без скачка даже при отсутствии нагрузки, так как в контуре с Феррорезонансом токов зависимость общего тока от задающего напряжения является однозначной. При режиме одиночного гитания от трансформатора тока оба одинаковых комплекта работают на нагрузку 1935 параллельно с одинаковой загрузкой как два стабилизатора с источником тока, основанные на феррорезонансе токов. В первичных обмотках напряжения 6 и 7 индуктируются две одинаковые по величине ЭДС, из которых одна, например, в обмотке 7 направлена от клеммы 1 О с точкой к общей клемме обмоток 6 и 7, а в обмотке 6 - в обратном направлении. Упомянутые ин 45 дуктированные ЭДС создают ток через основные обмотки дросселей 8 и 9. Поскольку дроссели одинаковы и одинаковы по величине индуктированные ЭДС, то трансформаторный мост из элементов 6-9 сбалансирован, т.е. между50 клеммами 10 нет разности потенциала.Таким образом, отсутствует наводка из цепей тока в цепи напряжения.Кроме функции устранения наводки, основные обмотки дросселей 8 и 9 выполняют также функцию дросселя,который необходим потому, что недостаточно индуктивное сопротивление 7 6от магнитных потоков рассеяния у вторичной обмотки ПНТ, Увеличение индуктивного сопротивления до суммарной величины хр 0,25 .где х- величина емкостного сопротивления конденсатооа в контуре, требуется, цтобы предотвратить феррорезонанс на второй и более высоких гармониках, Такой Феррореэонанс сопровождается опрокидыванием Фазы этих гармоник и резким увеличением амплитуды выходного напряжения. Вспомогательные обмотки 21 и 22 дросселей 8 и 9 облегчают получение требуемой суммарной величины индуктивности х.При появлении и увеличении нагрузки сопротивление основных и вспомогательных обмоток дросселей 8 и 9 немного уменьшается иэ-за подмагницивания обмотками 17 и 18, но это не вызывает недопустимого резонанса на высших гармониках, поскольку само увеличение активной нагрузки ограничивает остроту резонансных явлений в электрических цепях.При подъеме токаначиная с нулевого значения, напряжение на обмотках до наступления стабилизации емкостное или активно-емкостное, если включена нагрузка, а после возникновения стабилизации станет активно-индуктивным. Переход через уровень стабилизации происходит скачком до тех пор, пока сопротивление нагрузки не уменьшится до равенства сопротивлению конденсатора; при этом отдача мощности на нагрузку максимальная (в условиях неизменной емкости конденсатора) .При режиме комбинированного питания при сдвиге фаз на 90 о между токами в первичных обмотках тока и напряжений в трансформаторах 1 и 2 суммарные ампервитки первичных обмоток одинаковы по величине,но сдвинуты по фазе от 0 или 180 до 90 О (в зависимости от величины скла ,дываемых токов). Поскольку на нагрузку подаются выпрямленные напряжения, то сдвиг по фазе на 180 о не изменяет результатов по сравнению со сдвигом .0 , а сдвиг на 90 прио одинаковых амплитудах повышает среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке до 404, как и в комбинированном блоке, составленном на известных блока питания током (БПТ) и напряжением (ЕПН). Эти колебания напряжения уменьшаются включением905807 50 двух дросселей, роль которых здесь по совместительству выполняют обмотки подмагничивания 17 и 18 дросселей 8 и 9Следовательно, в этом режиме выпрямительные мосты 15 и 16 аналогично одиночному питанию работают параллельно с одинаковой загрузкой, причем и выше и ниже уровня стабилизации. 1 ОПри режиме комбинированного питания при сдвиге фаз Ооили 1800 между токами в обмотках тока и напряжения, В одном из трансформаторов 1 и 2 ампервитки первичных обмоток арифметически складываются, а в другом- вычитаются, Если при этом состояние обоих трансформаторов выше уровня сгабилизации, то напряжения на вторичных обмотках 11 и 12 отличаются мало, а выпрямители 15 и 16 работают на нагрузку параллельно, но их выходные токи не г динаковы, причем подмагничивание дросселя в соседнем комплекте уменьшает различие в токах нагрузки, Если же трансформатор, в котором ампервитки первичных обмоток вычитаются, переходит в состояние ниже уровня стабилизации, то напряжение на его вторичной обмотке значительно уменьшается и соответствующий выпрямительный мост перестает подавать ток, но другой комплект продолжает питать нагрузку, При этом тот ПНТ, где состояние ока 35 залось ниже уровня стабилизации, косвенно помогает тем, что его общее сопротивление станет емкостным, а емкость цастично компенсирует и ток в цепях напряжения и напряжение40 в цепях тока у работающего на нагрузку ПНТ, содействуя удержанию последнего в состоянии стабилизации.Входная характеристика работающего комплекта при сдвиге фаз Оо и 180 О45 между токами в обмотках тока и напряжения такая же, как у известного при сдвиге Фаз 0 , цто весьма значительно уменьшает колебания выходного напряжения. Формула изобретенияКомбинированный блок питания, содержащий клеммы для подключения трансформатора тока, клеммы для подключения трансформатора напряжения и первый узел, состоящий из дросселя, выпрямительного моста, конденсатора и промежуточного насыщающегося трансформатора с двумя первичными обмотками и одной вторичной, причем ко вторичной обмотке подключен конденсатор и входные выводы выпрямитель- ного моста, один из выходных выводов которого соединен с первой клеммой для подключения нагрузки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения стабильности выходного напряжения путем уменьшения зависимости выходного напряжения от сдвига Фаз между входными величинами токов в обмотках промежуточного насыщающегося трансформатора и устранения взаимных наводок между цепями тока и напряжения,в него введен второй узел, идентичный первому, причем две первые первичные обмотки промежуточных насыщающихся трансформаторов обоих узлов включены последовательно и подсоединены к клеммам для подключения трансформатора тока, вторые первичные обмотки промежуточных трансформаторов имеют одинаковое направление намотки и соединены с основными обмотками дросселя по схеме сбалансированного трансформаторного моста, к выходной диагонали которого подсоединены клеммы для подклюцения трансформатора напряжения, кроме того, другой выходной вывод выпрями- тельного моста одного из узлов через введенную обмотку подмагничивмния другого узла соединен со второй клеммой для подключения нагрузки.2. Блок по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дроссели обоих узлов снабжены дополнительными обмотками, соединенными последовательно-встречно и подключенными к питающей диагонали сбалансированного трансформаторного моста, причем дополнительная и основная обмотка каж Таким образом, отличительныепризнаки предложенного устройства обеспечивают ему по сравнению с известным значительное уменьшение зависимости выходного напряжения от 55 сдвига фаз между входными величинами, устранение взаимных наводок между цепями тока и напряжения. дого дросселя включены разнополярно,3 Блок питания по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждый иэдвух промежуточных насыщающихсятрансформаторов выполнен на двухстержневом магнитопроводе,4. Блок питания по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что оба проме.9 905807 1жуточных насыщающихся трансформатора в релейной защите, М., "Энергия",выполнены на общем трехстержневом 1965, с. 166, рис. 8-1.магнитопроводе. 2. Гельфанд Я.С., Голубев М,Л.,Источники информации, Царев М.И. Релейная защита и электропринятые во внимание при экспертизеавтоматика на переменном оператив 1, Дроздов.А.Д. Электрические ном токе. М "Энергия", 1973,цепи с ферромагнитными сердечниками с. 128-129, рис. 6"11. Составитель С, Чернышеваактор Л. Повхан Техред С.Мигунова Корректор М Аемчи Зака Тираж 907 НИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 35, Москва, И, Раушска