Статический компенсатор реактивной мощности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Caao3 Сййтскйх

Социалистических

Ребпубдик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 27.1Х.1965 (№ 1029632/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.IX.1967. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 8.XII.19á7

Кл. 21d2, 42/03

21d>, 12/03

МПК Н 02j

Н 02гп

УДК 621.314.6: 621.316. .761.2 (088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

С. М. Кацнельсон

Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта

Заявитель

СТАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к статическим компенсаторам реактивной мощности. Известны статические компенсаторы реактивной мощности нагрузки, представляющие собой выпрямитель, содержащий трансформатор и две руппы управляемых вентилей, замкнутые накоротко на обмотки сглаживающего дросселя, и контур искусственной коммутации, содержащий коммутирующий конденсатор и вспомогательные управляемые вентили.

Предлагаемый компенсатор проще известных благодаря применению меньшего числа вентилей в контуре искусственной коммутации и отличается автоматическим пуском.

Это достигается тем, что два вспомогательных вентиля включены каждый между катодами одной группы вентилей выпрямителя и обкладкой коммутирующего конденсатора, соединенной с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора другой гручшы вентилей, а между коммутирующим конденсатором и фазным выводом вторичной обмотки трансформатора включен пусковой управляемый вентиль.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— диаграммы токов и напряжений.

Статический компенсатор реактивной мощности состоит из выпрямителя, выполненного на вентилях 1 — б, присоединенных к обмоткам трансформатора 7, сглаживающего дросселя 8, на обмотки которого замкнуты накоротко две группы выпрямителя, узла искусственной коммутации, содержащего конденсатор 9, управляемые вентили 10 и 11 и пусковой вентиль 12.

На управляющие электроды основных вентилей 1 — б выпрямителя подаются управляющие импульсы длительнос1ью около 90 эл., 10 фаза которых сдвинута на угол равный примерно 90 эл. в сторону опережения по сравнению с фазой, которая обычно имеет управляющие импульсы при работе выпрямителя с углом регулирования, равным нулю.

15 Известно, что выпрямитель, замкнутый накоротко на сглаживающий дроссель, в этом случае работает как компенсатор реактивной мощности.

Обмотки трансформатора 7 соединены по

20 принципу звезда — две обратные звезды, либо преугольник — две обратные звезды, поэтому фазные напряжения вторичных обмоток сдвинуты на 60 эл. друг относительно друга. На фиг. 2, а и 2, б приведены линейные диаграм25 мы фазных напряжений обеих звезд вторичной обмотки трансформатора. Напряжение, приложенное к соответствующей обмотке дросселя 8 (заштриховано), имеет основную гармонику тройной частоты по отношению к

30 частоте сети, причем намагничивающие силы, 202312 создаваемые постоянным током, протекающим по обмоткам дросселя и гармоник, кратных шести, встречны, а намагничивающие силы, создаваемые токами тройной частоты и нечетных гармоник, кратных трем, согласны.

Все это предотвращает подмагничивание сердечника, что значительно снижает габариты дросселя. При этом дроссель имеет большое индуктивное сопротивление для нечетных гармоник, кратных трем.

При включении статического компенсатора реактивной мощности в сеть переменного тока на вторичных обмотках трансформатора появляется напряжение.

В момент времени 1, когда напряжение на фазе 1, пройдя через нуль, становится положительным, включается вентиль 1, так как на его управляющем электроде (фиг. 2, д) уже имеется положительный отпирающий импульс. В моменты времени tq, 4, 4 ток nooseредно переходит на вентили 8, б и снова на вентиль 1 как при работе обычного выпрямителя с углом регулирования, равным нулю.

В результате в начальный период пуска выпрямитель оказывается в режиме короткого замыкания с нулевым углом регулирования, что обеспечивает нарастание постоянной составляющей тока, текущего через дроссель

8, и накопление в нем необходимого запаса энергии для нормальной работы схемы.

В момент времени t4 на управляющий электрод пускового вентиля 12 подается короткий отпирающий импульс — происходит быстрый заряд конденсатора 9 от фазы II c полярностью, указанной на фиг. 1. Конденсатор 9 заряжается до напряжения, более высокого, чем фазовое, за счет индуктивности рассеяния обмотки трансформатора или за счет дополнительной индуктивности, которая в случае необходимости включается последовательно с вентилем 12 в зарядную цепь.

В момент времени 15 коммутирующий вентиль 10 зажечься не может, несмотря на наличие отпирающего импульса, так как заряженный конденсатор 9 создает на его аноде отрицательный потенциал.

В момент времени 1, включается коммутирующий вентиль 11 (потенциал на аноде положительный) и гасит горящий в этот момент вентиль 1. Тогда ток, протекающий через обмотку дросселя 8, потечет через коммутирующий вентиль 11, конденсатор 9, который перезаряжается до напряжения, несколько больше фазового, и отпираемый в этот момент вентиль 8 включается, несмотря на то, что напряжение фазы III отрицательно. С этого момента схема статического компенсатора реактивной мощности заканчивает пусковой процесс и переходит в нормальное состояние генерирования реактивной мощности.

Процесс нарастания тока в одной из вторичных обмоток трансформатора 7 во время пуска изображен на фиг. 2, е.

40

В случае если включение компенсатора произойдет в другой момент времени, например

lз или t4, то может оказаться, что из-за малого запаса энергии в дросселе 8 компенсатор не сможет войти в нормальный режим в момент времени 18. Тогда процесс пуска затянется, но не больше, чем на один период.

Пусковой вентиль 12 в установившемся режиме не работает, если коммутирующий конденсатор 9 заряжается нормально. В случае, если напряжение на коммутирующем конденсаторе понизится ниже амплитуды фазового напряжения, то вентиль 12 включается и дозаряжает конденсатор.

В стационарном режиме генерирования реактивной мощности каждый из вентилей 1 — 6 гасится с помощью вентилей 10 или 11 в моменты времени, когда соответствующее фазовое напряжение вторичной обмотки положительно, а включается в моменты времени, когда соответствующее фазовое напряжение, пройдя отрицательный максимум, имеет достаточно большое отрицательное значение.

Моменты включения и погасания вентилей, а также длительность их горения в установившемся режиме показаны на фиг. 2, б и 2, г.

С целью улучшения формы кривой тока целесообразно последовательно с основным дросселем 8 включить дополнительный дроссель с двумя изолированными обмотками. В этом дросселе обмотки намотаны таким образом, что намагничивающие силы гармоник тока, кратных шести, в обеих обмотках направлены согласно, в результате чего этот дроссель будет иметь большое индуктивное сопротивление для этих гармоник.

Предмет изобретения

Статический компенсатор реактивной мощности, представляющий собой выпрямитель, содержащий трансформатор, выполненный по схеме звезда — две обратные звезды или треугольник — две обратные звезды, две группы управляемых вентилей, замкнутые накоротко на обмотки сглаживающего дросселя, и кон ур искусственной коммутации, включающий коммутирующий конденсатор, включенный между катодами групп вентилей выпрямителя; и вспомогательные управляемые вентили, отличиющийся тем, что, с целью упрощения и обеспечения автоматического пуска, два вспомогательных вентиля включены каждый между катодами одной группы вентилей выпрямителя и обкладкой коммутирующего конденсатора, соединенной с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора другой группы вентилей, а между коммутирующим конденсатором и фазным выводом вторичной обмотки трансформатора включен пусковой управляемый вентиль.

2(!23 2 а

Е ; бе з ец

©uz Z

Составитель И, Казанская

Редактор П. Вербова Техред А. А. Камышникова Корректоры; И. Л. Кириллова и Е. Н. Гудзова

Заказ 36!7)7 Тираж 535 Подписное

Ц!!ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совеre Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2