Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой



Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой
Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой

Владельцы патента RU 2583051:

Общество с ограниченной ответственностью "Эльмаш (УЭТМ)" (RU)

Изобретение относится к трансформаторно-тиристорным устройствам для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой. Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой содержит в каждой фазе регулировочную обмотку с ответвлениями, избиратель с входными и двумя выходными контактами. Два выходных контакта, подключенных к двум ответвлениям, образуют с двумя симметрично расположенными тиристорными ключами и токоограничивающими реакторами контур ступени регулировочной обмотки, который подключен к концу фазы. В контуре ступени регулировочной обмотки каждой фазы два токоограничивающих реактора выполнены в виде блока реакторов, обмотки которых расположены концентрично с максимальным приближением друг к другу и со встречной намоткой обмоток. При этом каждый токоограничивающий реактор блока выполнен в виде первой и второй частей обмоток. Первые части обмоток свободными концами подключены к соответствующему выходному контакту избирателя. Каждая вторая часть обмотки последовательно подключена к одному тиристорному ключу и зашунтирована быстродействующим предохранителем. Свободные концы тиристорных ключей соединены между собой и с концом фазы. Изобретение позволяет минимизировать потери электроэнергии за счет шунтирования части обмотки токоограничивающих реакторов в контуре коммутации тиристоров и снизить себестоимость устройства за счет выполнения двух токоограничивающих реакторов в виде блока реакторов. 1 ил.

 

Изобретение относится к трансформаторному оборудованию с регулированием напряжения под нагрузкой, в частности к трансформаторно-тиристорным устройствам для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой.

Из источников [1], [2] известен трансформаторно-тиристорный регулятор переменного напряжения, в котором для ограничения аварийных и коммутационных токов используют расщепленные первичные обмотки трансформатора с однонаправленным протеканием тока (Лоскутов А.Б., Чивенков А.И., Нажимов А.В., Солдатова М.С. Снижение токовых коммутационных перегрузок в трансформаторно-тиристорных регуляторах переменного напряжения. Промышленная энергетика №9, 2010 г., стр. 38-41 [1]. Патент на полезную модель №88863, МПК6 H02J 3/00, опубликовано 20.11.2009, Бюл. 32 [2]).

Использование расщепленных обмоток в трансформаторно-тиристорном регуляторе переменного напряжения приводит к увеличению габаритной мощности, а следовательно, и его себестоимости на 20%.

Известен также трансформаторно-тиристорный регулятор, обеспечивающий ступенчатое или плавноступенчатое регулирование напряжения трансформатора под нагрузкой (Аржанников Б.А., Фролов Л.А. Автоматическое регулирование напряжения в системе электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ. Курс лекций, г. Екатеринбург: Федеральное агентство железнодорожного транспорта. Издательство: УрГУПС, 2009 г., стр. 11, рис. 1.6). Указанный трансформаторно-тиристорный регулятор для каждой фазы содержит регулировочную обмотку с ответвлениями, переключатель (избиратель) с входными контактами для каждого ответвления и двумя выходными контактами. Переключатель (избиратель) обеспечивает выборочное подключение ступени регулировочной обмотки с помощью двух выходных контактов, которые с одной стороны подключают два ответвления ступени регулировочной обмотки, а с другой стороны каждый выходной контакт избирателя подключен к одному из двух тиристорных ключей и токоограничивающих реакторов. При этом свободные концы токоограничивающих реакторов соединены между собой, замыкая контур ступени регулировочной обмотки. Общий конец обмоток токоограничивающих реакторов соединен с концом фазы.

Использование постоянно включенных токоограничивающих реакторов в контуре коммутации ступени регулировочной обмотки повышает себестоимость на 10-15% и увеличивает потери электроэнергии работающего трансформатора. При этом подключение двух соседних ответвлений регулировочной обмотки через два выходных контакта избирателя к тиристорным ключам усложняет монтажную схему устройства, что приводит к повышению себестоимости устройства.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении потерь электроэнергии и себестоимости трансформаторно-тиристорного устройства для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой.

Техническим результатом изобретения является минимизирование потерь электроэнергии за счет шунтирования части обмотки каждого токоограничивающего реактора в контуре коммутации тиристоров и снижение себестоимости устройства за счет выполнения двух токоограничивающих реакторов в виде блока реакторов.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что в трансформаторно-тиристорном устройстве для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой, содержащем в каждой фазе регулировочную обмотку с ответвлениями, избиратель с входными и двумя выходными контактами, при этом два выходных контакта, подключенных к двум ответвлениям, образуют с двумя симметрично расположенными тиристорными ключами и токоограничивающими реакторами контур ступени регулировочной обмотки, который подключен к концу фазы, согласно изобретению, в контуре ступени регулировочной обмотки каждой фазы два токоограничивающих реактора выполнены в виде блока реакторов, обмотки которых расположены концентрично с максимальным приближением друг к другу и со встречной намоткой обмоток, при этом каждый токоограничивающий реактор блока выполнен в виде первой и второй частей обмоток, первые части которых свободными концами подключены к соответствующему выходному контакту избирателя, а каждая вторая часть обмотки подключена к одному тиристорному ключу и зашунтирована быстродействующим предохранителем, при этом свободные концы тиристорных ключей соединены между собой и с концом фазы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Выполнение двух токоограничивающих реакторов в контуре ступени регулировочной обмотки каждой фазы в виде блока реакторов, обмотки которых расположены концентрично с максимальным приближением друг к другу и со встречной намоткой обмоток, обеспечивает их электромагнитное взаимодействие и реактивное сопротивление контура максимально возможных значений, что позволяет за счет уменьшения количества витков обмоток уменьшить себестоимость блока реакторов и соответственно снижает себестоимость всего трансформаторно-тиристорного устройства.

Выполнение каждого токоограничивающего реактора блока в виде первой и второй частей обмоток, первые части которых свободными концами подключены к соответствующему выходному контакту избирателя, а каждая вторая часть обмотки токоограничивающего реактора последовательно подключена к одному тиристорному ключу и зашунтирована быстродействующим предохранителем, позволило с помощью первых частей обмоток реакторов получить необходимое реактивное сопротивление контура ступени регулировочной обмотки для обеспечения надежной коммутации тиристоров и шунтированием второй части обмотки каждого реактора быстродействующим предохранителем ограничить параметры тока коммутации.

Вторая часть обмоток токоограничивающих реакторов вступает в работу после срабатывания быстродействующих предохранителей и вместе с первой частью обмоток реакторов обеспечивает снижение уровней токов внешнего короткого замыкания и токов короткого замыкания в контуре ступени регулировочной обмотки. В результате только первая часть обмоток токоограничивающих реакторов работает во всех режимах устройства и обеспечивает снижение амплитуды и уменьшение крутизны фронтов коммутационных токов при работе тиристоров.

Шунтирование второй части обмоток токоограничивающих реакторов быстродействующими предохранителями позволяет включать вторую часть обмоток токоограничивающих реакторов только в аварийных режимах, что приводит к минимизации потерь электроэнергии в номинальных режимах работы трансформатора и позволяет ограничить аварийные токи в случае срабатывания предохранителя.

Подключение выходных контактов избирателя в контуре ступени регулировочной обмотки к свободным концам первой части обмоток токоограничивающих реакторов, а второй части каждой обмотки к соответствующему тиристорному ключу позволяет упростить монтажную схему предлагаемого устройства.

Силовая электрическая схема трансформаторно-тиристорного устройства для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой приведена для одной фазы.

Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой содержит в каждой фазе регулировочную обмотку 1 с ответвлениями, механический избиратель 2 с двумя выходными контактами 3, 4, два токоограничивающих реактора, образующих блок 5 реакторов, и два симметрично расположенных тиристорных ключа 6.

Конструкция механического избирателя 2 известна из источников информации. Например, Порудоминский В.В. Устройства переключения трансформаторов под нагрузкой. Издание, М., «Энергия» 1974 г.

Все ответвления регулировочной обмотки 1 подключены к входным контактам механического избирателя 2. При этом два соседних ответвления регулировочной обмотки, выборочно, через избиратель 2 подключены к выходным контактам 3, 4 и образуют с двумя токоограничивающими реакторами блока 5 и последовательно подключенными к ним симметрично расположенными тиристорными ключами 6 контур коммутации ступени регулировочной обмотки, который связан с концом X фазы.

Обмотки двух токоограничивающих реакторов блока 5 расположены концентрично с максимальным приближением друг к другу и со встречной намоткой обмоток. При этом каждая обмотка блока 5 реактора выполнена из двух частей 7 и 8. Первые части 7 обмоток подключены к выходным контактам 3 и 4 избирателя 2. Каждая вторая часть 8 обмоток зашунтирована соответствующим быстродействующим предохранителем 9 и подключена к одному из тиристорных ключей 6.

Тиристорные ключи 6 выполнены в виде двух встречно-параллельно включенных тиристоров. Свободные концы тиристорных ключей 6 соединены между собой и с концом X фазы.

Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой работает следующим образом.

При выполнении ступенчатого регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой избирателем 2 выбирается его требуемое положение, заданное величиной напряжения. Затем с помощью коммутации тиристорных ключей 6 выбирается одно из двух ответвлений ступени регулировочной обмотки 1, по которому должен протекать ток. Этим выбором ответвления регулировочной обмотки 1 обеспечивается заданный уровень напряжения при ступенчатом регулировании напряжения.

При плавном регулировании напряжения в пределах контура коммутации ступени регулировочной обмотки 1 работают два тиристорных ключа 6, осуществляя коммутацию токов двух ответвлений ступени регулировочной обмотки 1 поочередно в пределах каждого полупериода переменного тока (напряжения). Для обеспечения необходимых параметров токов коммутации тиристорных ключей 6 постоянно включена первая часть 7 обмотки каждого токоограничивающего реактора в контуре коммутации ступени регулировочной обмотки 1 с целью выполнения задачи электромагнитной совместимости тиристоров в режиме регулирования напряжения, которые увеличивают до требуемого значения величину реактанса контура коммутации ступени регулировочной обмотки 1.

Для ограничения токов коротких замыканий ступени регулировочной обмотки и внешних коротких замыканий трансформатора после срабатывания быстродействующих предохранителей 9 включаются обе части 7, 8 обмоток блока 5 реакторов.

Таким образом, первая часть 7 обмоток реакторов работает во всех режимах устройства и обеспечивает снижение амплитуды и уменьшение крутизны фронтов коммутационных токов при работе тиристоров, а вторая часть 8 обмотки каждого токоограничивающего реактора ответвлений ступени регулировочной обмотки 1, зашунтированная быстродействующим предохранителем 9, в номинальных режимах устройства обеспечивает повышение энергетических показателей трансформатора.

В аварийных режимах при срабатывании (разрыве цепи) быстродействующих предохранителей 9 за время всего нескольких единиц миллисекунд обеспечивается полное включение частей 7, 8 обмоток блока 5 реакторов, после чего сопротивление каждого токоограничивающего реактора становится больше и равно сумме сопротивлений его частей 7 и 8 обмоток.

Реактивное сопротивление токоограничивающих реакторов совместно с реактансом обмотки ступени регулировочной обмотки 1 служат для защиты тиристорных ключей 6 и ступени регулировочной обмотки 1 от сверхтоков в режимах короткого замыкания ступени регулировочной обмотки или внешнего короткого замыкания трансформатора, которые могут достигать пределов от 10 до 100 крат от номинального тока нагрузки. Благодаря выполнению обмоток токоограничивающих реакторов из двух частей, вторая из которых зашунтирована быстродействующим предохранителем, обеспечивается снижение потерь электроэнергии, а выполнение обмоток в виде блока позволяет снизить себестоимость трансформаторно-тиристорного устройства.

Предложенное техническое решение может быть использовано для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой как в трансформаторно-тиристорных устройствах с одной фазой, так в трансформаторно-тиристорных устройствах с большим количеством фаз, например тремя фазами.

Внедрение предлагаемого изобретения позволяет обеспечить более высокий технический уровень трансформаторно-тиристорных устройств с плавноступенчатым регулированием напряжения.

Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой, содержащее в каждой фазе регулировочную обмотку с ответвлениями, избиратель с входными и двумя выходными контактами, при этом два выходных контакта, подключенных к двум ответвлениям, образуют с двумя симметрично расположенными тиристорными ключами и токоограничивающими реакторами контур ступени регулировочной обмотки, который подключен к концу фазы, отличающееся тем, что в контуре ступени регулировочной обмотки каждой фазы два токоограничивающих реактора выполнены в виде блока реакторов, обмотки которых расположены концентрично с максимальным приближением друг к другу и со встречной намоткой обмоток, при этом каждый токоограничивающий реактор блока выполнен в виде первой и второй частей обмоток, первые части которых свободными концами подключены к соответствующему выходному контакту избирателя, а каждая вторая часть обмотки последовательно подключена к одному тиристорному ключу и зашунтирована быстродействующим предохранителем, при этом свободные концы тиристорных ключей соединены между собой и с концом фазы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения трансформатора. Техническим результатом является повышение надежности и точности регулирования даже при отказе отдельных переключающих элементов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой. Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой, снижение величины коммутационных экстратоков регулировочной ступени обмотки трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам промышленного, городского и тягового энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях, в том числе для железнодорожного и городского (трамваи, троллейбусы, эскалаторы) электрифицированного транспорта.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах привода переключателей отводов регулируемых трансформаторов. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для регулирования напряжения под нагрузкой силовых и преобразовательных трансформаторов с помощью тиристоров.

Изобретение относится к тиристорному ступенчатому выключателю для непрерывного переключения между разными отводами обмотки ступенчатого трансформатора под нагрузкой, состоящему из механического ступенчатого искателя для производимого без затрат мощности предварительного выбора соответствующего отвода обмотки, на который должно быть произведено переключение, и из силового выключателя с тиристорами в качестве коммутационных средств для собственно непрерывного переключения с первоначального на предварительно выбранный новый отвод обмотки под нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для стабилизации напряжения питания радиоэлектронной аппаратуры, питающейся от сети с большим диапазоном изменения напряжения и с нестабильным напряжением электросети. Стабилизатор напряжения сети переменного тока содержит автотрансформатор с несколькими обмотками, блок управления, первый вход которого соединен с входными выводами, а выходы - с управляющими входами соответствующих коммутирующих элементов, и обходной путь протекания тока в нагрузку в процессе коммутации. Обходной путь протекания тока в нагрузку содержит выходное реле, электронный ключ, шунтирующий выходное реле, и электронный ключ, включающий обходной путь протекания тока в нагрузку через низкоомные резисторы. Отводы обмоток автотрансформатора через соответствующие коммутирующие реле и отводы обходного пути протекания тока в нагрузку подключены к входным выводам, а выходные отводы соответственно к выходным выводам. Техническим результатом является повышение надежности стабилизатора за счет исключения образования электрической дуги, точечного спекания в начальном процессе коммутации и иных повреждающих факторов, разрушающих контакты реле при переключении под нагрузкой. 1ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Техническим результатом является обеспечение широких функциональных возможностей благодаря введению пофазного регулирования напряжения в полном диапазоне регулирования путем переключения тиристорных ключей поочередно в каждой фазе первичной обмотки. Устройство для регулирования напряжения содержит трансформатор, одна из обмоток которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно основную и регулировочную части, по крайней мере, два коммутирующих узла, один из которых соединен с ответвлением регулировочной части, а другой коммутирующий узел соединен с крайним выводом регулировочной части. Каждый коммутирующий узел содержит тиристорный ключ, а концы коммутирующих узлов соединены между собой, образуя общую точку, соединенную с общими точками коммутирующих узлов других фаз. В устройство в каждой фазе введен трансформатор тока, включенный между ответвлением регулировочной части и тиристорным ключом; кроме того, в устройство в каждой фазе могут быть включены последовательно реактор и блок отключения реактора, соединенные параллельно с тиристорным ключом, соединенным с крайним выводом регулировочной части. В устройство введен блок управления тиристорными ключами каждой из фаз и тиристорными ключами других фаз. В способе регулирования напряжения по одному варианту регулирование осуществляют путем открытия тиристорных ключей, переключение тиристоров тиристорных ключей с одного коммутирующего узла на другой осуществляют путем предварительного закрытия тиристоров тиристорных ключей одного коммутирующего узла с последующим открытием тиристоров тиристорных ключей другого коммутирующего узла, не прерывая проходящий через реактор в момент переключения рабочий ток трансформатора. По другому варианту в способе регулирования напряжения регулирование осуществляют путем открытия тиристорных ключей, тиристорных ключей по фазам на повышение напряжения осуществляют следующим образом: в исходном положении тиристорные ключи, подключенные к крайним выводам регулировочной части, оставляют открытыми во всех фазах, затем закрывают тиристорный ключ, подключенный к крайнему выводу регулировочной части первой фазы, и открывают тиристорный ключ, подключенный к ответвлению регулировочной части этой фазы, затем переключают тиристорные ключи последовательно в других фазах, аналогично переключению тиристорных ключей в первой фазе; при этом переключение тиристорных ключей на понижение напряжения осуществляют в обратной последовательности. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления комбинированными источниками реактивной мощности, построенными на основе статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности. Технический результат - улучшение характеристик и параметров реакторной группы, повышение дискретности уровней регулируемого тока, повышение качества электрической энергии при регулировании тока, упрощение устройства в целом за счет исключения из его состава фильтров высших гармоник. Реакторная группа, коммутируемая тиристорами, состоящая из трех параллельно подключенных к выводам реакторной группы ветвей, каждая из которых содержит последовательное соединение реактора и встречно-параллельно соединенных тиристоров, снабжена дополнительными встречно-параллельно соединенными тиристорами, выводы встречно-параллельно соединенных тиристоров двух из трех ветвей соединены вместе и подключены к одному из выводов реакторной группы, а вывод встречно-параллельно соединенных тиристоров третьей ветви подключен ко второму выводу реакторной группы, при этом реакторы параллельных ветвей снабжены промежуточными внутренними выводами обмоток, а промежуточный внутренний вывод обмотки реактора в третьей ветви соединен соответственно с каждым из промежуточных внутренних выводов обмоток реакторов первой и второй ветвей с помощью дополнительных встречно-параллельно соединенных тиристоров. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулировочному трансформатору, выполненному в виде фазосдвигающего трансформатора, причем в регулировочной обмотке (2, W1, W2, W3) с несколькими частями (W1, W2, W3) обмотки для каждой фазы предусмотрены полупроводниковые переключающие элементы, при этом в каждой фазе (U, V, W) предусмотрена дополнительная линия (L1, L2) связи с дополнительным электронным переключающим элементом (S1, S2), каждая из этих линий связи соединяет модуль (М3) соответствующей фазы с концом основной обмотки (2) соседней фазы. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей регулировочных трансформаторов путем изменения режимов работы с продольным и поперечным регулированием. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Устройство регулирования напряжения содержит трехфазный трансформатор, в первичные обмотки каждой фазы которого включены соединенные последовательно сетевая и регулировочная части, при этом в каждой из трех фаз первые выводы регулировочной части соединены с выводом сетевой части, образуя общую точку, а вторые выводы регулировочной части соединены с первыми выводами неуправляемого реактора каждой из фаз, вторые выводы неуправляемых реакторов всех трех фаз соединены между собой, образуя первую нейтраль, к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первой и второй фаз подключены первые выводы тиристорных ключей, вторые выводы тиристорных ключей первой и второй фаз объединены между собой, образуя вторую нейтраль, к которой подключена общая точка соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки третьей фазы. Технический результат состоит в упрощении конструкции, улучшении регулировочных характеристик и повышении надежности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Принцип наложения формы сигнала основан на непрерывности формы сигнала и гибком регулировании напряжения, что обеспечивает, соответственно, гибкое преобразование переменного тока, гибкую передачу и преобразование электроэнергии и гибкое регулирование напряжения. Плавное регулирование напряжения в соответствии с гибким ступенчатым регулированием напряжения осуществляется: электронным переключателем регулирования переменного напряжения трансформатора с переходным импедансом и быстродействующим регулировочным трансформатором напряжения и обеспечивает возможность подключения высоковольтных электрических сетей шестью способами, в том числе подключения к электрической сети трансформатора с переходным импедансом или повышающего автотрансформатора. Это обеспечивает надежную компенсацию реактивной мощности. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-05-10 2016-05-10T17:05:54
Наверх