Устройство для компенсации емкостных токов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 224 А 1 4 Н 02 НЯОКЛт уэ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ЕНИЯ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7) Челябинский политехнический институт им,Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССРУ 930400, кл. Н 01 Г 29/14, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 915101, кл. Н 01 )= 29/14, 1980.Валеев Г.С. и др. Упрощенная конструкция дугогасящего реактора с подмагничиванием. - В кн.: Электробезопасность на открытых и подземных горных работах. /Тезисы докладов 1 П Всесоюзной научно-технической конференции: Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР. Днепропетровск, 1982,с.142-145.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях или для плавного регулирования коэффициента трансформациитрансформаторов для управляемых пара"метрических источников тока. Цельизобретения - уменьшение потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижение содержания высших гармоник и потерь активной мощности вцепи переменного тока при наличииплавного управления индуктивным током устройства компенсации. Конструкция реактора выполнена таким образом,что магнитные потоки У, и Р, основной частоты, создаваемые токами,протекающими соответственно в обмотках"4 и 5 переменного тока, остаются по1269224амплитуде неизменными, тогда как маг- ного тока в обмотках 4 и 5. Т.к. четнитный поток Р , создаваемый током, .вертый стержень и стержень, содержа- протекающим по обмотке 6 переменно- щий воздушные зазоры, не подмагниго тока, в результате переключения чиваются, то при Фиксированном ответ- ответвлений 7 изменяется. Поэтому с влении 7 обмотки 6 магнитные сопроцелью снижения потоков рассеяния, тивления укаэанных стержней остаютобусловленных разностью магнитных по ся практически неизменными. Соответ- токов Ф и (Р, + Ф ) , магнитопровод ственно неизменным остается и ток в реактора снабжен четвертым стержнем. третьей обмотке 6 переменного тока. Таким образом, в четвертом стержне Т.к. в устройстве снижена активная будет проходить магнитный поток У = мощность в цепи переменного тока ре+ Ф - Ф . При протекании тока актора, то при его использовании в подмагничивания в обмотках 2 и 3 под- электрической сети будет снижена вемагничиваются стержни, охваченные личина остаточного тока в месте зауказанньви обмотками, что приводит мыкания на землю и тем самым улучйек изменению магнитного сопротивления ны условия электробезопасности для потокам 9 и Ф, а сл-но, и перемен- персонала. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике, в частности к ферромагнитным устройствам, управляемым как подмагничиванием, так и переключением ответвлений и может быть использовано, например, для компенсации емкост. ных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях или для плавного регулирования коэффициента трансФормации трансформаторов для уп О равляемых параметрических источников тока.Цель изобретения - уменьшение потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижение содержания выс ших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при наличии плавного управления индуктивным током устройства компенсации,На Фиг. 1 изображена принципиаль ная схема предлагаемого устройства компенсации; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления устройством компенсации; на Фиг. 3 - схема генератора импульсов; на фиг, 4 - ха-рактеристики зависимости выходного напряжения блока управления устройст-. вом компенсации Ои , и индуктивного тока реактора 3от напряжения зада 13ЗОУстройство для компенсации емкостных токов содержит электрический реактор с продольным подмагничиванием,выполненный на четырехстержневом магнитопроводе 1, на двух соседнихстержнях которого расположены по одной обмотке 2 и 3 подмагничивания,включенных между собой последовательно и согласно, и по одной обмотке4 и 5.переменного тока, которые включены параллельно и согласно с третьейобмоткой 6 переменного тока, расположенной на третьем стержне магнитопровода, имеющем воздушные зазоры.Обмотки 2 и 3 подмагничивания реактора расположены поверх соответствующих обмоток 4 и 5 переменного тока, а третья обмотка 6 переменноготока выполнена с ответвлениями 7,которые соединены с соответствующимвыводом 8 этой обмотки через ключи 9.Кроме того, устройство содержит тиристорный преобразователь 1 О (например, трехфазный однополупериодньп ),подключенный к обмоткам 2 и 3 подмагничивания реактора, блок 1 управления тиристорным преобразователемподключенный к входу тиристорногопреобразователя 10, трансформатор12 тока, установленный в цепи переменного тока реактора, а также последовательно соединенные элемент 13задания и блок 14 управления устройством компенсации (Фиг.1),Блок 14 управления устройствомкомпенсации состоит из последователь24 4на управляющий вход указанного блока от элемента 13 задания поступаетнапряжение задания (управления ) О == О . Через дугогасящий реактор протекает переменный ток, который обус.ловливает на вторичной стороне трансформатора 12 тока, включенного в цепь1реактора, импульсы 3 Р , поступающиена формирователь 20 прямоугольных импульсов. Прямоугольные импульсы через делитель 21 частоты, логическиеэлементы ИЛИ 22 и И 17 воздействуют,на вход реверсивного счетчика 18, который, например, считают на сложение,увеличивая выходной кодовый сигнал.фЧерез цифроаналоговый преобразователь 26 сигнал обратной связи (1 поступает на второй вход элемента 15сравнения. Реверсивный счетчик будетработать на сложение до тех пор,пока 00, При изменении задающего сигнала 0 станет меняться сигнал цо, и, следовательно, кодовыйвыходной сигнал реверсивного счетчика 18. При этом реверсивный счетчикбудет работать на сложение либо вычитание в зависимости от соотношениясигналов 0 и 0, и соответствующегоположения триггера 16 направления.Таким образом, блок управления устройством компенсации работает какследящая система. При увеличении 1от 0 до максимального значения 11 фс,выходное напряжение 0, блока изменяется по характеристике, представленной на фиг, 4,а. Это значит, что токподмагничивания 3 реактора от 0 домаксимального значения 1 , , затем уменьшается до О, снова возрастает до 3,С, и т.д. В точках 1,2и 3 происходит включение и отключениесоответствующих ключей 9 ответвлений7 обмотки 6 реактора вследствие изменения выходного сигнала 0 дешифратора 25. В результате индуктивныйток реактора увеличивается от минимального до максимального значенияпо характеристике, представленной нафиг, 4 О. Если в сети возникло однофазное замыкание на землю, то счетные импульсы поступают от трансформа"тора 12 тока. При этом генератор 24импульсов блокируется (не работает),Если в сети нормальный режим, то начинает работать генератор 24 импульсов, вызывая счетные импульсы и обеспечивая работу блока 14 управленияустройством компенсации,3 12692но включенных элемента 15 сравнения,триггера 16 направления, первого логического элемента И 17, реверсивного счетчика 18 и первого цифроаналогового преобразователя 19, Кроме того, в блок 14 управления входят последовательно соединенные формирователь 20 прямоугольных импульсов, делитель 21 частоты, логический элементИЛИ 22 и второй логический элемент 1 ОИ 23, а также генератор 24 импульсов,вход которого соединен с выходом делителя 21 частоты, а выход - с вторым входом логического элементаИЛИ 22, дешифратор 25, вход которого 15соединен с первым выходом реверсивного счетчика 18 (фиг.2), а выход -с управляющими входами ключей 9(фиг.1), и второй цифроаналоговыйпреобразователь 26. Два его входа 20подключены к соответствующим выходамреверсивного счетчика 18, а выход -к второму входу элемента 15 сравнения (фиг.2), Вход первого цифроаналогового преобразователя 19 подключен к второму выходу реверсивногосчетчика 18 (фиг.2), а выход - квходу блока 11 управления тиристорным преобразователем (фиг,1),. Генератор 24 импульсов состоитиз логических элементов НЕ 27,И-НЕ 28,операционного усилителя 29, резисторов 30-34, емкостей 35 и 36 и стабилизатора 37 (фиг. 3).На элементах 27, 28, 30 и 35(фиг.3) выполнен формирователь коротких импульсов, а на операционномусилителе 29 и других, связанных сним элементах - генератор прямоугольных импульсов. Если на входы элементов 27 и 28 поступает нулевой сигнал (нормальный режим сети), то навыходе элемента 28 будет единичный.При этом генератор прямоугольных импульсов вырабатывает прямоугольныеимпульсы определенной частоты. Ониснимаются со стабилизатора 37 и пос-,тупают через элемент ИЛИ 22 (фиг.2),элемент И 17 или И 23 на вход реверсивного счетчика 18.50Если на входы элементов .27 и 28поступают прямоугольные импульсы( режим однофазного замыкания на землю), то колебания генератора импульсов срываются и на выходе его будетнулевой сигнал,Рассмотрим работу блока 14 управления устройством компенсации. Пусть269224 Ь ся напряженность поля постоянного тока Нс Б, /И, где Нпн.пр, - номинальное значение напряженности поля постоянного тока в известном устройстве; Й - число ответвлений обмотки переменного тока в реакторепредлагаемого устройства,СледовательеЕО, во столько же идаже большее число раз по сравнению10 с известным устроиством уменьшитсямасса медиобмоток 2 и 3 подмагничивания и обмоток 4 и 5 переменного тока и,как следствие, активная мощность в цепиподмагничивания,15Предлагаемое устройство компенсации емкостных токо:в по сравнению сизвестным имеет пониженный расходматериалов (меди, Охладительной арматуры, трансформаторного масла) ималый расход активной энергии в цепиподмагничивания. Так как активнаямощность в цепи переменного тока реактора предлагаемого устройства меньше чем у известного, то при его ис 25пользовании в электрической сети будет снижена величина остаточного тока в месте замыеания на землю и темОамьем улучшены условия электробезопасности для персо 11 ала, обслуживающего электроустановки. Так как плавное регулирование индуктивного тока реактора за счет0 подмагнцчивания в предлагаемом уст ройстве осуществляется только в пре-делах изменения тока реактора обусловленного переключением соседних ответвлений 7 обмотки 6, то для обеспечения того хе диапазона регулирования индуктивного тока, что и в известном, в предлагаемом устройстве компенсации емкостных токов требуетКонструкция реактора выполнена таким образом, что магцитЕпые потокии Р основной частоты, создаваемые токами, протекаю 111 име 1 соответственно в обмотках 4 и 5 переменного тока, остаются по амплитуде неизмецЕЕЫМиа ТОГДЯ КЯК МЯГНИТЕ 1 ый ПОТОК создаваемый током, протекающим по обмотке б переменного тока в результате переключения ответвлений 7, изменяется. Поэтому с целью сцихения потоков рассеяния, обусловленных разностью магнитных потоков Уе е 1(1 Р,е 11,), магнитопровод реактора снабяен четвертым стержнем. Таким образом, в четвертом стержне будет гроходить мяГе 1 итцый пОтОк 1,1 = Ю,е + ф 1При Отсутствии подмагничивания, т,е. Ц= О, ток реактора в основном9определяется током третьей обмотки б переменного тока, что Объсцяется наличием воздушных зазоров в стержне, где расположена указанная обмотка. Для проведения через эти зазоры магнитного потока Р 1 требуется большая МДС, тогда как для проведения магнитных потоков РР и Р+ по трем другим стержням, це содержащим воздуш 1 еые зазоры, требуется значительно меньшая МДС.При протека 1 цц 1 тока 13 обмотках 2 и 3 подмагцичцвяцця (, О ) подмагце 1 чиваются стернеОб 13 Я 1 ецные ука." заниыми обмотками, и связывающие их ярма что приводит к измецени 10 маг " нитного сопротивления потокам Е 1, и еа следовательно и иремзпеЕОГО тока в обмотках 4 и 5. Тяк как четвертый стержень и стержень, содержащий воздушные зазоры, не подмагничиваются, то при фиксе 11 овяццом ответвлении 7 обмотки б магегитные сопротивления указяцееых стерхцей остаются практически неиз 1 еццыме 1. Соответственно практически неизменнь.м остается и ток в третьей обмотке 6 переменного тока. Формула. изобретения Устройство для компенсации емкостееых токов однофазного замыкания на землю в электрической сети, содержащее магнитопровод, на первом и втором стержнях которого расположено по одной обмотке подмагничивания, включенных последовательно и согласно, и по одной обмотке переменного тока, которые включены параллельно и согласно с третьей обмоткой переменного тока, расположенной на третьем стержне магнитопровода, имеющем воздушные зазоры, тиристорный преобразователь, подключецные 1 к обмоткам подмагничивания, к входу которого подсоединен блок управления тиристорнья 1 преобразователем, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшенеея потерь активной мощности в цепи подмагничивания и снижения содержания высших гармоник и потерь активной мощности в цепи переменного тока при наличии плавного управления индуктивным током устройства компенсации, магнитопровод реактора снабжен7 2 четвертым стержнем, третья обмотка переменного тока имеет ответвления, соединенные с соответствующим выводом этой обмотки через ключи кроме того, в устройство введены последовательно соединенные элемент задания и блок управления устройством компенсации, включающий последовательно соедийенные элемент сравнения, триггер направления, первый логический элемент И, реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, а также последовательно соединенные, подключенные к трансформатору тока, установленному в цепи переменного тока, формирователь прямоугольных импульсов, делитель частоты, логический элемент ИЛИ, второй логический элемент И, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчи 69224 8ка, а также генератор импульсов, дешифратор и второй цифроаналоговыйпреобразователь, причем два входапоследнего подключены к соответствую 5щим выходам реверсивного счетчика,а выход - к второму входу элементасравнения, выход делителя через генератор импульсов соединен с вторымвходом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И,выход триггера направления соединенс вторым входом второго логическогоэлемента И, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен свходом блока управления тиристорнымпреобразователем, соответствующий выход реверсивного счетчика через дешифратор соединен с управляющим вхо 2 О дом ключей,Составитель О,Наказная ТехредЛ.Олейник Корректор М, Максимишинец Редактор С.Пекарь Заказ 6044/56 Тираж 612 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д,4/5