Устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменного тока

Устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

А. П. Инешин (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИММЕТРИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ИСТОЧНИКА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Устройство обеслечения симметрии выходных линейных напряжений относится к технике построения замкнутых систем автоматического регулирования и стабилизации напряжений трехфазных источников питания переменного тока, например, синхронных генераторов или статических преобразователей, применяемых в бортовом электрооборудовании судов и самолетов.

Известны устройства обеспечения симметрии .Я выходных напряжений трехфазных источников переменного. тока, отличающиеся алгоритмами управления, схемами подключения применяемых симметрирунлцих элементов (1) .

Из известных устройств обеспечения симмет15 рии выходных напряжений трехфазных источников наиболее близким по своей технической сущности н предназначению к изобретению является устройство, предназначенное для симметрирования выходных напряжений трехфаз20 ного. источника для тех, наиболее часто встречающихся на практике случаев, когда трехфазяая несимметричная нагрузка имеет известное регулярное распределение по фазам, и содер2 жнт общий регулятор напряжений симметрируемого источника, подключенный своим входным измерительным органом к наиболее нагруженной выходной фазе. К линейным напряжениям двух других (менее нагруженных) фаз подключены в качестве симметрирующих погрузочных элементов выходные рабочие обмотки двух магнитных усилителей, изменяющих свое эквивалентное индуктивное сопротивление под воздействием двух дополнительных регуляторов симметрии, связанных своими входными измерительными органами с линейными напряжениями этих фаз источника.

Недостатком такого устройства являются: низкие энергетические показатели, обусловленные применением индуктивных нагрузочных элементов, обеспечивающих необходимое симметрирование токов несимметричной трехфазной нагрузки при общем индуктивном коэффициенте мощности — cos 9 — 0,5 и ограниченные возможности симметрирования.

Цель изобретения — усовершенствование устройства обеспечения симметрии выходных линейных напряжений трехфазных автономных

729749

45 источников переменного тока, в котором при сохранении простой исходной двухэлементной схемы включения симметрирующих элементов реактивного типа обеспечивались бы повышение энергетических показателей и расширение пределов симметрирования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменного тока, к которому подсоединена трехфазная 10 несимметричная нагрузка, содержащее общий регулятор напряжения, два магнитных усилителя, снабженных регуляторами симметрий и подключенных на линейное напряжение сети, параллельно каждому магнитному усилителю >5 подсоединен конденсатор.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема включения предлагаемого устройства обеспечения симметрии; на фиг. 2 — регулировочная характеристика используемого g0 подгрузочного элемента; на фиг. 3 — 5 — векторные диаграммы для различных режимов работы.

На фиг, 1-трехфазный источник 1 напряжения переменного тока с выходными фазами 25

А, В, С имеет общий регулятор 2 напряжений, подключенный своим входным измерительным органом к линейному напряжению А — В и стабилизирующий линейное напряжение этой фазы с высокой степенью точности на заданном 30 уровне, Эквивалентная несимметричная трехфазная нагрузка 3, образованная совокупностью компенсированных однофазных и симметричI ных трехфазных нагрузок известного типа, питается трехфазным напряжением источника 1, 35 причем составляющие ее нагрузок сгруппированы так, что наибольшее количество часто включаемых однофазных нагрузок, требующих к тому же высокой точности питающего напряжения, подключено именно к опорной фазе 40

А — В, создавая детерминированную однофазную несимметрию нагрузки 3 в наиболее вероятном и загруженном режиме работы источника питания 1.

Двухканальный регулятор 4 симметрии, связанный своими измерительными входными цепями с линейными напряжениями всех трех фаз источника 1, изменяет в соответствии с возникающим характером и величиной несимметрии этих напряжений величины токов уп- 50 равления магнитных усилителей дроссельного типа, выходные рабочие обмотки которых совместно с параллельно включенными конденсаторами образуют два симметрирующих погрузочных элемента, образованных парал- 55 лельно соединенными усилителем 5 и конденсатором 6,подключенными иа линейные напряжения фаз С вЂ” А и  — С, нестабилизированными общим регулятором 2 напряжений.

При отсутствии несимметрии выходных линейных напряжений источника 1 величина токов обмоток управления магнитных усилителей выбирается в соответствии с поясняющей регулировочной характеристикой (фиг. 2) на половинном о" номинального значения уровнем с тем, чтобы обеспечить равенство емкостного и индуктивного сопротивления weментов

5 — 6 с переводом их в исходный режим резонанса тоКов, при котором эквивалентное сопротивление каждого такого параллельного контура весьма велико и носит активный характер. При появлении же несимметрии напряжений источника 1 соответствующее увеличение (или уменьшение) тока управления приводит к уменьшению (или увеличению) индуктивного сопротивления выходной рабочей обмотки магнитного усилителя и росту индуктивного (или емкостного) тока., потребляемого элементом 5 или 6.

Возможные варианты возникновения несимметрии и соответствующие им состояния реактивных элементов 5 — 6 предлагаемого устройства обеспечения симметрии поясняются так же упрощенными схемами замещения и векторными диаграммами токов и линейных напряжений, представленными на фиг. 3, 4, 5, где для упрощения показана лишь однафазная часть несимметричной нагрузки 3.

Так, при наиболее вероятном и нагруженном режиме, когда большая часть однофазных нагрузок подключена к опорной фазе Л вЂ” Б, стабилизированной действием общего регулятора 2, регулятор 4 симметрии переводит элемент 5 в индуктивный режим работы, а элемент 6 — в емкостный режим при равных модулях реактивных токов, составляющих 1/3 от величины тока эквивалентной несимметричной нагрузки (фиг. 3). Реализуемая в этом случае схема симметрирования соответствует известной схеме симметратора штейметца и обеспечивает высокое значение коэффициента мощности (созМ =1), т.е. повышенные по срав" нению с прототипом энергетические показатели.

При возникновении же других (менее вероятных и ненагруженных) режимов работы источника 1, когда однофазная эквивалентная несимметричная нагрузки 3 проявляется по фазе  — С (фиг. 4) или фазе С вЂ” А (фиг. 5), симметрирующие подгрузочные элементы 5 -6 одновременно переводятся регулятором 4 симметрии в одинаковые режимы работы: емкостный — для случая, отображенного на фиг 4 ч индуктивный — для случая на фиг. 5. Обеспечиваемое в этих случаях симметрирование линейных токов и напряжений трехфазного источника 1 сопровождается, однако, как и в устройстве прототипа, уменьшением коэффициента мощности go О,5, v70 соответствует углу

729749

6 ройство неработоспособно, однако, этот случай практически невозможен при заданном регулярном распределении нагрузок по фазам питающего источника, когда большая часть его наиболее часто включаемых и ответственных однофазных нагрузок подсоединяется к фазе

А — В, линейное напряжение которой стабилизируется действием общего регулятора 2.

Положительный технико-зкономический эффект, создаваемый изобретением, определяется повышением энергетических показателей и расширением пределов возможности симметрирования предлагаемого устройства обеспечения симметрии.

5 сдвига в 60 между направлениями векторов линейных токов н фазных напряжений на векторных диаграммах фиг. 4 — 5. Ухудшение энергетических показателей предлагаемого устройства в таких менее вероятных режимах работы симметрируемого трехфа-.ного источника 1 не имеет, однако, существенного значения, так как здесь возникают нагруженные режимы его работы, когда большая часть его однофаэных нагрузок, создающих несимметрию и нормально подключаемых к опорной фазе

А — В, отключена.

Предлагаемое устройство обеспечения симметрии (в отличии от устройства прототипа) работоспособно и в случаях проявления двухфазной несимметрии, когда активные составляющие однофазных несимметрирующих нагрузок одновременно появляются на фазах А — В и  — С или фазах  — А и С вЂ” А питающего источника. Поскольку эти случаи являются промежуточными по сравнению с граничными случаями проявления однофазной несимметрии, рассмотренными на фиг. 3, 4, 5, то необхо-. димые параметры элементов 5 и 6 (автоматически выставляемые в реальной системе регулятором симметрии 4) могут быть, например, найдены методом суперпозиции (наложения) путем сведения этих случаев двухфазной несимметрии к двум, одновременно существующим случаям однофазной несимметрии см. фиг. 3 — 4 или 3 — 5. Лишь в одном случае проявления двухфазной несимметрии (одновременной на фазах  — С и С вЂ” A) предлагаемое устФормула изобретения

Устройство для симметрирования выходного напряжения трехфазного источника переменно2а го тока, к которому подсоединена трехфазная несимметричная нагрузка, содержащее общий регулятор напряжения, два магнитных усилителя, снабженных регуляторами симметрии и подключенных на линейное напряжение сети, 25 отличающееся тем,что,сцелью расширения пределов симметрирования, параллельно каждому магнитному усилителю подсоединен конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубев П, В., Карпенко В. М. и др.

Проектирование статических преобразователей.

М., Энергия, 1974, с. 232 — 238.

729749

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная. 4

Редактор H. Катаманина

Заказ 1299/49

Составитель Л. Дементьева

Техред M.Петкл Корректор М. Вигул

Тираж 783 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР .

bio делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5