12 @ -фазная компенсированная система электропитания

 

12К-ФАЗНАЯ КОМПЕНСИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая регулировочный трансфо адатор с трех-; фадными первичной подключенной к питающей сетхи, и вторичной обмотками . Преобразовательные блоки, каждый из которых состоит из трансформатора с одной трехфазной первичной tt несколькими трехфазньми вторичными обмйтками, к Каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде .трехфазного реактора, зашунтированно-) го в каждой фазе конденсаторной ба/ . --/ .. ;-- -| . I тареей, отличающаяся тем что, с целью повышения коэффициента Ающности и упрощения за счет обеспечения равномерного деления тока между всеми выпрямителж и, трехфазные вторичные обмотки трансформаторов всех преобразовательных блоков выпол иены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по iCxeMcM, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформат;оров на угол , равный 3l/6K, причем ректоры .компенсирующих устройств, включенных в каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряi жения трансформаторов которых сдвинуты на угол Jf/6, в каждой фазе вы (Л полнены в виде одной обмотки с выводом от средней точки, каждый из. концов которой соединен с соответствующей фазой первичиой обмотки одного § из трансформаторов указанной пары преобразовательных блоков, а ее вывод от средней точки подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного трансформатора. СП бЬ со со о:)

СО)Оф СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) ()!) 3(Я) Н 02 И 7 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ kOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

«г» > Р..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;: .:-, >8(Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:(21) 3224732/24-07 (22) 29.12.80 (46) 23. 11. 83. Бюл. )) 43 (7.2 ) lO È. Хохлов (71). Челябинский политехничесКий институт им.Ленинского комсомола .(53) 621.314.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2437102/24-07, кл. Н 02 М 7/12, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 922970, кл. Н 02 М 7/12, 1980. (54) (57) 12К-ФАЗНАЯ КОМПЕНСИРОВАННАЯ

СИСТЕМА ЭЛЕКГРОПИТАНИЯ, содержащая регулировочный трансформатор с трек-,: фаэньв(и первичной, подключенной к питающей сети, и вторичной обмотками, преобразовательные блоки, каждый из которых состоит ив трансформатора с одной трехфаэной первичной а несколькими трехфаэныии вторичными обмстками, к Каждой иэ которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде .трехфазного реактора, эашунтированно

ro в каждой фазе конденсаторной батареей,отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности и упрощения за счет обеспечения равномерного деления тока между всеми выпрямителями, трехфазные вторичные обмотки трансформаторов всех преобразовательных блоков выполнены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформаторов на угол, равный Ж/6К, причем ректоры компенсирующих устройств, включенных в каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряжения трансформаторов которых сдви- Е нуты на угол %/6, в каждой фазе вы" полнены в виде одной обмотки с выводом от средней точки, каждый из концов которой соединен с соответствующей фазой первичной обмотки одного

as трансформаторов указанной пары преобразовательных блоков, а ее вывод от средней точки подключен к . : соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного трансформатора.

1056 39ь 20

Изобретение относится к системам . электропитания мощных потребителей. выпрямленным постоянным, импульсным или реверсивным токам и может быть использовано в электродной промышлен-., ности для питания печей графитацин,, в цветной металлургии и химической промышленности для питания электролизных серий, в черной металлургии для питания ферросплавных и сталеплавных печей, в злектроприводе 10 для питания мощных двигателей и др, а также для обратного преобразования постоянного тока в переменный.

Известна компенсированная система электропитания, которая содержит ряд включенных, по отношению к нагрузке, параллельйо полукомпенсированных выпрямителей. За счет одностороннего включения в выпрямительные мосты компенсирующих устройств и одностороннего дроссельного упРавления система имеет высокий коэффициент, мощности и обеспечивает передачу через преобразовательные трансформаторы в нагрузку активной мощности, практически равной суммарной полной мощности трансформаторов Г1 ).

Недостатком этой системы является то, что в установках электротехнологии, осуществляемой на низким напря- 30 женин и больших токах (электролиэ ряда цветных металлов, процесс графитации, ферросплавное и сзалеплавное производство ), реакторы компенсирую õ устройств и подключающая их ошиновка рассчитываются на большие токи (десятки тысяч ампер )из-за установки их на вторичной стороне преобразовательных трансформаторов. В результате реакторы и ошиновка имеют тяжелую и громоздкую конструкцию, создают 40 значительные потери электроэнергии, ухудшают компоновку и увеличивают строительную часть подстанций.

Известна 12к-фазная компенсиро,45 ванная система электропитания, содержащая регулировочный трансформатор с трехфазными первичной, подключенной к питающей сети, и вторичной обмотками, преобразовательные блоки, каждый из которых состоит из трансформатора с одной трехфазной первичной и несколькими трехфазными вторичными обмотками, к каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде трехфазного реактора, эашунтированного в каждой фазе конденсаторной батареей. Система имеет повышенный коэффициент мощности, обеспечивает равномерное деление тока между первым и 60 вторым преобразовательными блоками, а компенсирующее устройство выполняется на существенно меньшие токи (2).

Недостатбк системы состоит в том, что иэ-за различной схемы соединения 65 вторичных обмоток трансформаторов (звезда и треугольник ) не удается обеспечить равномерное деление тока между выпрямительными мостами внутри каждого из преобразовательных блоков без специальных уравновешивающих средств. Другой недостаток связан с возможной степенью компенсации реактивной мощности. Известно, что в компенсированных преобразователях с повышенной частотой напряжения на конденсаторах, кривая обратного напряжения на вентилях формируется так, что в непроводящую часть периода появляются положительные напряжения, и вентили повторно эа период ЭДС сети проводят рабочий ток. Режим с повторной проводимостью вентилей ограйичинает величину генерируемой компенсирующим устройством реактивной мощности, т.е. уменьшает степень ее компенсации. Степень компенсации уменьшается с возрастанием частоты напряжения на конденсаторах. В известной системе конденсаторы перезаряжаются токами одиннадцатой, тринадцатой, двадцать третьей, двадцать пятой и т.п. гармоник. В результате степень компенсации реактивной мощности такова, что возможное повышение коэффициента мощности системы составляет лишь 3-5%. В ряде практических случаев такое повышение коэффициента мощности может оказаться недостаточным.

Целью изобретения является повышение коэффициента мощности и упрощение за счет обеспечения равномерного деления тока между всеми выпрямительньми мостами.

Поставленная цель достигается тем, что в 12к-фаэной компенсированной системе электропитания, содержащей регулировочный трансформатор с трехфаэными первичной, подключенной к питающей сети, и вторичной обмотками, преобразовательные блоки, каждый из которых состоит иэ трансформатора с одной трехфазной первичной и несколькими трехфазными вторичными обмотками, к каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде трехфазного реактора, эашунтированного в каждой фа=- е конденсаторной батареей, трехфазные вторичные обмотки трансформаторов всех преобразовательных блоков выполнены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформаторов на угол, равный .1 Jt/6, причем реакторы компенсирующих уст„-. ройств, включенных в каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряжения трансформаторов

105б 396 которых сдвинуты на угол У/б, в каждой фазе выполнены в виде одной обмотки с вынодом от средней точки, каждый иэ концов которой соединен с соответствующей фазой первичной обмотки одного иэ трансформаторон указанной пары преобразовательных блоков, а ее вывод от средней точки подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного трансформатора.

Выпрямительные мосты могут быть неуправляемыми, управляеьелми и реверсивными. По отношению к нагрузке они могут соединяться параллельно, последовательно и комбиниронанно.

Схема преобразования может быть как мостовая, так и нулевая.

На чертеже представлена принципиальная схема одного иэ возможных вариантов предложенной 12к-фазной 2О системы (двадцатичетырехфазный вариант (К 2) с четырьмя вторичными обмотками у преобразовательных трансформаторов и соотнетстненно с четырьмя выпрямителями в каждом блоке ). 25

Система содержит регулировочный трансформатор 1, четыре преобразовательных блока 2-5, состоящих из преобразовательных трансформаторов

6-9 и групп выпрямителей 10-13, и два компенсирующих устройства 14 и

15.

- При работе групп ныпрямителей

10-13 на первичной стороне трансформаторон 6-9 каждого из блоков 2-5

35 протекают токи первой, пятой, седьмой и т.п. гармоник. Эти гармоники про-.. текают и по фазным обмоткам реакторов компенсирующих устройств 14 и 15.

Магнитные потоки пятой и седьмой ,гармоник в каждом стержне этих реакторов складываются, а первые гармоники вычитаются.

В результате на конденсаторах компенсирующих устройств 14 и 15 возникают напряжения пятой и седьмой гармоник. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь и контуры коммутации вентилей, обеспе чивают их искусственную коммутацию с опережением против момента естественной коммутации. Благодаря этому компенсируется потребляемая системой реактивная мощность и повышается коэффициент мощности. Токи, потребляемые иэ сети парами блоков 2,3 и 4,5, содержат лишь одиннадцатую, тринадцатую, двадцать третью, двадцать пятую и т.п. гармоники. Пятые и седьмые гармоники тока протекают внутри пар блоков 60

2,3 и 4,5. Аналогично, одиннадцатая и тринадцатая гармоники протекают между этими парами блоков и не попадают но вторичную обмотку регулировочного трансформатора 1. Следо- 65 вательно, в питающей сети системы появляются лишь двадцать третья, двадцать пятая И более высокие гармоники, т.е. по отношенню к питающей сети система днадцатичетырехфаэная.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения состоит н следующем:

1. Обеспечивается равномерное деление тока между всеми выпрямительными мостами системы без использования каких-либо дополнительных выравнивающих средств (ураннинающих дросселей). Этот эффект обеспечивается за счет следующих особенностей предлагаемой системы: а) равное деление тока между выпрямителями внутри каждого блока обеспечивается одинаковой схемой соединения вторичных обмоток преобразовательного трансформатора. В существующих преобразователях за счет соединения вторичных обмоток в звезду и треугольник разбаланс токов между мостами, подключенными к обмоткам, соединенным в звезду и треугольник, достигает десяти и более процентов, 6) равномерное деление тока, между блоками 2 и 3, 4 и 5 обеспечивается их общим компенсирующим устройством; и) равномерное деление тока между парами блоков 2,3 и 4,5 обеспечинается подстройкой емкостей ком-. пенсирующих устройств 14 и 15 при пуске агрегата н эксплуатацию.

2. Обеспечивается большая степень компенсации реактивной мощности.

Так, н днадцатичетырехфазной неуправляемой системе (К=2), имеющей

cos Ч = 0,92 в некомпенсированном режиме, использование компенсирующих устройств с перезарядом конденсаторных батарей пятой и седьмой гармониками тока, по сравнению с известной системой, где перезаряд осуществляется н основном одиннадцатой и тринадцатой гармониками,позволяет увеличить генерируемую ком енсирующими устройствами реактивную мощность примерно н три раза. Действительно, при перезаряде конденсаторов токами одиннадцатой и тринадцатой гармоник коэффициент сднига может быть повышен примерно на 4%, а при перезаряде токами пятой и седьмой гармоник — примерно на 8% (далее возникает укаэанный режим с повторной проводимостью вентилей, ограничивающий увеличение коэффициента сдвига). Следовательно, компенсируемая в известной системе реактннная мощность ° составляет @.л — Рд (4g Ð -1 )=

- Р (0,426-0,292) = 0,134 Р, . Та же мощйость в предлагаемой системе электропитания равна Й2 =Р (1 Р -)

=Р (0,426-0) 0,426 Р, 1056 396 где

Составитель и, Мерзляков

Техред И. Лсталош Корректор Г. Решетник

Редактор A. Иишкина

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 9334/53

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

Р— акФнвйая мощность, потребляемая нагрузкой

1 Р— тангенс "фи" некомпенсиъ 6 рованной системы; gY — тангенс "Фи" системы с к 5 перезарядом токами одиннадцатой и тринадцатой гармоник, Ь Ч вЂ” тоже токами пятой и к2 седьмой гармоник. увеличение генерируемой рективной мощности в предлагаемой системе по сравнению " известной составляет

3,2 раза.

0 О -426

3, упрощается конструкция преобразовательных трансформаторов за счет одинаковой схемы и конструктивного использования пх тяжелых вторичных обмоток, l