Пропорциональное перераспределение действующего электрического напряжения для конечных потребителей

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности использования электрической энергии. Способ пропорционального перераспределения действующего электрического напряжения для группы потребителей заключается в перераспределении включения и выключения каждого потребителя к рабочему напряжению последовательно друг за другом с помощью индивидуальных или групповых силовых ключей пропорционально задаваемой мощности и выбранному временному диапазону, для того чтобы равномерно задействовать весь временной диапазон периода действующего электрического напряжения. 16 ил.

 

Наша электрическая сеть переменного напряжения - частота 50 Гц, действующее напряжение 220 В (Рис. 1.1).

Очень часто приходится применять электрические устройства, регулируя их потребляемую мощность. Это связано с нашими запросами и потребностями (например: регулирование яркости освещения, скорости вращения двигателя). Делается это примерно так. Осуществляется контроль перехода напряжения через точку нулевого значения (Рис. 1.2). Затем, происходит временная задержка включения нагрузки от 0 до 10 мс (до следующего перехода напряжения через нулевое значение). Значение задержки включения нагрузки определяет регулирование мощности потребителя: значение задержки 0 мс - мощность максимальная, значение задержки 10 мс - мощность потребления стремится к нулю (для частоты сетевого напряжения 50 Гц). Когда режим включения сформирован пятимиллисекундной задержкой, на нагрузку подается половина от максимального действующего значения напряжения (Рис. 2.1, участок 1). Включение происходит с помощью электронного ключа. Чаще всего это полупроводниковый элемент четырехслойной или более сложной структуры, такой как тиристор или симметричный тиристор (Рис. 2.2). По команде на управляющем электроде элемент открывается, и проводит электрический ток до потребителя. Закрывается он в результате прекращения протекания электрического тока, то есть при переходе подаваемого переменного напряжения через нулевое значение (Рис. 1.2). Эта система регулирования потребления электрической энергии очень давно и широко используется в мире. Это самый распространенный способ регулирования.

Недостатком данного технического решения является частичное использование подаваемого напряжения. Например, группа однотипных потребителей включается на половинную мощность (Рис. 2.1). Таким образом, потребление электрической энергии происходит на второй половине полуволны подаваемого напряжения. Рис. 3.1 демонстрирует протекание электрического тока в этой группе устройств. Линия 1 отражает протекание электрического тока одной нагрузки, включенной на половинную мощность. Линия 2 - две нагрузки. Линия 3 - три нагрузки, включенные на половинную мощность. И так далее. Первая половина полуволны остается неиспользуемой, и электрический ток не протекает. Зато вторая половина включается по полной схеме, и подключение большого числа потребителей приводит к искажению формы сетевого напряжения, вызванному неравномерным потреблением (Рис. 3.2). То есть при уменьшении энергопотребление в два раза эффективность использования электроэнергии понижается в два раза. Если энергопотребление уменьшить в три раза, то эффективность упадет в три раза (Рис. 4.1, Рис. 4.2).

Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является использование всего диапазона напряжения, то есть добиться максимальной эффективности использования электрической энергии за счет перераспределения действия электрического напряжения в группе потребителей, индивидуально для каждого элемента или на заранее определенную группу. Делается это примерно так. При снижении потребляемой мощности на 50% делаем перераспределение включения потребителей (Рис 5.1). Одну часть устройств включаем в диапазоне задержки от 0 до 5 мс, участок 1, другую часть - от 5 до 10 мс, участок 2. Протекание электрического тока в этой цепи выглядит примерно как на Рис. 5.2. Также половинная мощность потребления может выглядеть как на Рис. 6.1.

Если есть необходимость снижения энергопотребления более чем в два раза, это делается путем пересчета, необходимая мощность - временной диапазон. И самое главное использовать весь временной диапазон действующего напряжения, не перегружая отдельные его участки. Например, нагрузка потребляет 30% мощности. Выглядит это как на Рис. 6.2

Данная задача решается за счет того, что заявленное пропорциональное перераспределение действующего электрического напряжения для конечных потребителей осуществляется с помощью индивидуального или группового контроллера, запрограммированного на определенный режим работы и имеющего возможность дистанционного управления, который управляет индивидуальным силовым ключом (Рис. 7.1). В качестве силового элемента можно использовать транзисторы любой структуры, например, биполярные, полевые, комбинированные (IGBT). Это дает возможность перераспределить действие электрической энергии на потребителей таким образом, чтобы избежать сильных бросков электрического тока в линии и эффективным образом расходовать электрическую энергию в режимах снижения энергопотребления.

Предлагается еще одно возможное применение этого метода. До этого момента говорилось о применении переменного напряжения, но сегодня приходящее переменное напряжение к потребителю в большей части выпрямляется и преобразовывается. Преобразователи применяются разных мощностей. Очень широкое применение получили преобразователи малой мощности за миниатюрные габариты и низкий вес. Так вот данное предложение касается именно преобразователей малой мощности. И в этом предложении основной мыслью является не экономия электроэнергии, а нормальное, безаварийное функционирование преобразователя.

К сожалению, наши электрические сети не могут называться идеальными. Электрическое напряжение на линии может изменяться по ряду причин. Например, погодные условия, количество и мощность потребителей, качество или распределения самой сети. Так вот преобразователи маленькой мощности стараются сделать как можно меньше, чаще всего за счет уменьшения предельных характеристик используемых электронных компонентов, отдавая предпочтение минимизации. И эксплуатация таких преобразователей при идеальном напряжении может быть долгой, или даже бесконечной, но при снижении или при увеличении напряжения меняются режимы работы преобразователей. И если с понижением напряжения можно справиться достаточно простыми способами, то с повышением напряжения удается справиться не всегда. А особенно при большом увеличении, когда напряжение возрастает до 380 В вследствие специфики доставки электрической энергии к потребителю и нарушения подводящих электрических сетей.

Таким образом, предлагается способ программного включения выпрямительного моста для преобразователя (Рис. 7.2). Устройство анализирует входное напряжение и дает команду на включение или выключение подачи сетевого напряжения на преобразовательное устройство. В случае отсутствия нормального напряжения на входе преобразователя, а в нашем случае - это напряжение, превышающее предельно допустимое, устройство дает сигнал на включение в тот момент, когда напряжение на входе удовлетворяет нашим граничным условиям и выключает подачу электричества, когда граничные условия превышаются, то есть перераспределяя входное напряжение, исключая опасные участки. Используются участки 1 (Рис. 8.1).

Получая необходимое количество электричества, устройство продолжает нормально работать. В этом случае, когда указанное устройство работает при повышенном напряжении на входе, можно сделать индикацию или сигнализацию превышения сетевого напряжения.

Способ пропорционального перераспределения действующего электрического напряжения для группы потребителей, заключающийся в перераспределении включения и выключения каждого потребителя к рабочему напряжению последовательно друг за другом с помощью индивидуальных или групповых силовых ключей пропорционально задаваемой мощности и выбранному временному диапазону, для того чтобы равномерно задействовать весь временной диапазон периода действующего электрического напряжения.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для включения, отключения и регулирования или поддержания на заданном уровне напряжения трансформаторной подстанции.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство комплексного управления перетоками мощности и ограничения токов короткого замыкания, содержащее три управляемых трансформатора, состоящих из трех обмоток, связанных магнитной связью.

Изобретение относится к энергетике и энергетическому машиностроению, в частности к электрическим и электронным аппаратам, и может быть использовано при включении и выключении трехфазного промышленного электрооборудования.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования переменного напряжения или тока в переменное напряжение или ток без промежуточного пеобразования в постоянное напряжение или ток.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного напряжения в регулируемое по величине переменное напряжение, и может быть использовано для регулирования и стабилизации переменного напряжения на нагрузке в бортовых системах электроснабжения автономных объектов, а также в устройствах плавного пуска двигателей переменного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве и способе управления, используемых при шунтировании блоков питания. Технический результат - уменьшение пульсации выходного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве регулирующего органа стабилизаторов напряжения, к форме выходного напряжения которых предъявляются повышенные требования.

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким.

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество выходного тока остается высоким.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение потерь энергии, обусловленных пульсациями, представляющими собой кратковременный дефицит или избыток мощности.

Использование – в области электротехники. Технический результат – предотвращение нежелательных срабатываний защиты от перегрузки путем обеспечения координированного управления конфигурацией электрической сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение гибкости и простоты ассоциирования процессов переключения с переключающими устройствами.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение нагрузки на сеть электроснабжения, снижение стоимости эксплуатации бытового прибора и ускорение его включения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара.

Изобретение относится, в том числе, к центральному устройству (110) для системы (100) управления для управления системой (10) передачи энергии, имеющей генераторы (30-32) энергии и потребители (40-45) энергии, причем центральное устройство выполнено с возможностью, на основе текущего и/или прогнозируемого потребления энергии, определять, какое количество энергии должно генерироваться генераторами энергии.

Стабилизатор напряжения трансформаторных подстанций предприятий относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использован для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара.

Изобретение относится к способу и устройству управления электрической системой для подачи электрического тока в розетки для пассажиров летательного аппарата. Технический результат заключается в обеспечении возможности электропитания большого числа потребителей в условиях ограниченной электрической мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вспомогательном устройстве подачи энергии бытовых электроприборов, использующем интеллектуальную сеть.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности подключения оборудования, превышающего лимит установленной мощности без модернизации электрической сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и стабильности поддержания заданного номинального энергопотребления центром обработки данных, а также сокращение необходимого количества измерений мощности. Согласно способу задают и запоминают значение номинальной усредненной мощности энергопотребления - Рном, после чего для момента времени ti оценивают значение полной усредненной мощности Рiполн=Рiв+Рiи+Рiд, где Рiв - энергопотребление вычислительным оборудованием, Рiи - энергопотребление инженерным оборудованием, Рiд - энергопотребление дополнительным оборудованием, затем вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi=Рiполн-Рном, затем для момента времени ti+1=ti+tп, где tп - период регулировки нагрузки вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi+1=Рi+1полн-Рном, после этого при превышении по модулю значений отклонений |ΔРi|≥ΔРдоп и |ΔРi+1|≥ΔРдоп от заданного допустимого отклонения ΔРдоп вычисляют приращение отклонения и изменяют производительность вычислительного оборудования таким образом, чтобы текущая полная усредненная мощность энергопотребления Рl+1полн при отрицательных или положительных значениях ΔРi+1 и соответственно увеличилась или уменьшилась на их значения таким образом, чтобы полная усредненная мощность на следующем периоде Рi+2полн соответствовала номинальной усредненной мощности энергопотребления Рном. 3 ил.
Наверх