Устройство для межфазного распределения тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных и трехфазных потребителей, путем рекуперации потребляемой энергии за счет циркуляции ее части между потребителем и предлагаемым устройством межфазного распределения тока (МРТ). Устройство для межфазного распределения тока содержит три однофазных трансформатора, обмотки которых выполнены каждая со средним выводом, соединены крайними выводами в «треугольник», вершины которого подключены к фазным входным выводам, нулевой входной вывод, потребитель, подключенный к нулевому входному выводу и, по крайней мере, к одному фазному входному выводу, уравнительный реактор с тремя идентичными обмотками, подключенными одноименными выводами к нулевому входному выводу, а свободными выводами - к средним выводам обмоток трансформаторов. Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в устранении непроизводительных потерь мощности на нагрев обмоток МРТ. Дополнительный технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в уравнивании величин потребляемых фазных токов. Кроме того, устройство может быть использовано для рекуперации энергии как в случае подключения потребителя между тремя фазными и нулевым входными выводами, так и в случае его подключения между одним из фазных и нулевым входными выводами. Это происходит за счет циркуляции трети энергии между МРТ и потребителем, минуя питающую сеть. Магнитопроводы трансформаторов МРТ и уравнительного реактора могут иметь различную конфигурацию, в том числе витую ленточную кольцевидной формы. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных и трехфазных потребителей, путем рекуперации потребляемой энергии за счет циркуляции ее части между потребителем и устройством межфазного распределения тока (МРТ).

Известно устройство по авт.св. №860238, кл. Н02М 7.12 от 02.08.79 г. к основному авт. св. №752681, кл. Н02М 7/06, от 04.02.76 г., содержащее дополнительно введенный трехфазный трансформатор, первичные фазные обмотки которого соединены в подключенную к фазным входным выводам «звезду», общей точкой которой образован нулевой входной вывод, а группа дополнительных обмоток соединена в треугольник.

Это устройство является межфазным распределителем тока (МРТ) и предназначено для защиты сети от тока нулевой последовательности. Дополнительной функциональной возможностью МРТ является рекуперация потребляемой энергии. Недостатком данного устройства МРТ является необходимость в 3-стержневом магнитопроводе трехфазного трансформатора и повышенная расчетная мощность.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что соединение первичной обмотки МРТ в «звезду» на групповом трансформаторе резко увеличивает ее индуктивное сопротивление для замыкающегося через нее тока нулевой последовательности. В случае 3-стержневого магнитопровода через каждую фазную обмотку трансформатора МРТ замыкается треть его общего тока, что может повышать расчетную мощность трансформатора МРТ до ~ 30% от мощности, выделяемой на нагрузке (потребителе).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип) является устройство для межфазного распределения тока (МРТ), содержащее три однофазных трансформатора, обмотки которых выполнены каждая со средним выводом, соединены крайними выводами в «треугольник», вершины которого подключены к фазным входным выводам, нулевой входной вывод, образованный общей точкой упомянутых средних выводов, потребитель, подключенный к нулевому и фазным входным выводам (патент №2379818 от 15.07.2008).

Недостаток данного устройства МРТ заключается в том, что, в случае несимметрии напряжений сети их сумма в замкнутом на промежуточные выводы внутреннем контуре обмоток не равна нулю. Поэтому в каждом из этих контуров могут циркулировать паразитные токи.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в непроизводительных потерях мощности на нагрев обмоток от паразитных токов.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в устранении непроизводительных потерь мощности на нагрев обмоток.

Эта задача решается тем, что устройство для межфазного распределения тока, содержит три однофазных трансформатора, обмотки которых выполнены каждая со средним выводом, соединены крайними выводами в «треугольник», вершины которого подключены к фазным входным выводам, нулевой входной вывод, потребитель, подключенный к нулевому входному выводу и, по крайней мере, к одному фазному входному выводу, уравнительный реактор с тремя идентичными обмотками, подключенными одноименными выводами к нулевому входному выводу, а свободными выводами - к средним выводам обмоток трансформаторов.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в устранении непроизводительных потерь мощности на нагрев обмоток МРТ.

Дополнительный технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в уравнивании величин потребляемых фазных токов. Кроме того, устройство может быть использовано для рекуперации энергии как в случае подключения потребителя между тремя фазными и нулевым входными выводами, так и в случае его подключения между одним из фазных и нулевым входными выводами. Это происходит за счет циркуляции трети энергии между МРТ и потребителем, минуя питающую сеть.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для межфазного распределения тока трехфазного потребителя, где стрелками показаны направления протекания долей потребляемого тока I в его положительный полупериод с утроенной частотой питающей сети. На фиг. 2 приведена принципиальная схема устройства для межфазного распределения тока однофазного потребителя, где стрелками показаны направления протекания долей потребляемого тока I0 в его положительный полупериод с частотой питающей сети.

Устройство (фиг. 1) содержит три однофазных трансформатора 1, 2 и 3 с обмотками соответственно 4, 5, 6, 7 и 8, 9. Эти обмотки соединены в «треугольник», а их числа витков равны. Начало (конец) обмотки 4 (8) трансформатора 1 (3) подключено к входному выводу фазы А. Начало (конец) обмотки 6 (5) трансформатора 2 (1) подключено к входному выводу фазы В. Начало (конец) обмотки 9 (7) трансформатора 3 (2) подключено к входному выводу фазы С. Общие точки разноименных выводов пар обмоток 4, 5; 6, 7 и 8, 9, составляющих каждая пара соответствующую фазную обмотку трансформатора, подключены соответственно к началам обмоток 10, 11, 12 уравнительного реактора 13. Концы обмоток 10, 11, 12 подключены к нулевому входному выводу 0. Потребитель подключен к нулевому входному выводу 0 и фазным входным выводам А, В, С. Потребитель выполнен в виде соединенной в «звезду» первичной обмотки магнитно неуравновешенного трехфазного трансформатора, генерирующего в сеть ток нулевой последовательности I0. Такая генерация может быть следствием работы трансформаторного выпрямителя с неравной нулю суммой первичных фазных токов.

К каждому из замкнутых нулевым входным выводом 0 контуров, содержащих, например, обмотки 5, 6 прикладываются три равных по величине UЛ/2 и сдвинутых друг относительно друга на 120 эл. град. напряжения, где UЛ - линейное напряжение сети. Поэтому их сумма в каждом из этих замкнутых контуров равна нулю, а нулевой входной вывод 0 - искусственный ноль. Однако, на практике строгая симметрия сети отсутствует, и в рассматриваемом контуре замыкаются паразитные токи, препятствующие разветвлению тока I0 на три равные части. Этот дисбаланс устраняется взаимоиндуктивностью обмоток 10, 11, 12 уравнительного реактора 13.

На фиг. 1 показаны величины разветвляющихся частей тока I0 при положительной разности потенциалов между фазным входным выводом А и нулевым входным выводом. При смене полярности на входном выводе фазы А, все показанные на фиг. 1 токи замыкаются в обратном направлении. Если сумма линейных напряжений сети не равна нулю, то она прикладывается к обмоткам уравнительного реактора 13, стремясь внести неравенство в токи обмоток трансформаторов 1, 2, 3. Уравнительный реактор 13, для баланса ампер-витков его обмоток обеспечивает равенство токов в обмотках 5 и 6, 4 и 8, 7 и 9, тем самым, устраняя паразитный ток.

Как видно из фиг. 1, большая часть потребляемого тока замыкается через искусственно образованный внутренний контур с обмотками 10, 4 и 12, 8, а меньшая - через внешнюю цепь, включающую обмотки 10, 5; 12, 9; 11, 6, 7 и фазные входные выводы В и С. Таким образом, мощность, отбираемая потребителем от сети, без учета мощности МРТ, составляет ~2/3 от мощности, выделяемой в потребителе. Расчетная мощность трансформаторной группы на фиг. 1, с учетом автотрансформаторной связи между обмотками каждого однофазного трансформатора, в 4/√3 раз меньше, чем в прототипе (без учета обмотки трансформатора, соединенной в "треугольник»), т.е. составляет (√3/4)⋅100% = 43, 3% от мощности МРТ в прототипе для одного и того же потребителя. Что касается расчетной мощности уравнительного реактора, то она нивелируется реактансами однофазных трансформаторов независимо от величины несимметрии сети и зависит, в основном, от замыкающегося через его обмотки тока.

Устройство на фиг. 2 схемотехнически отличается от устройства на фиг. 1 только тем, что потребитель в виде нагрузки любого вида подключен только к одной фазе А сети и к нулевому входному выводу. В обоих случаях циркуляция энергии между МРТ и потребителем уменьшает величину потребляемой из сети энергии. Однако во втором случае (фиг. 2), верхний предел мощности потребителя ограничен возможностью «перекоса» напряжений сети, вследствие неравной нагрузки ее фаз.

Магнитопроводы трансформаторов МРТ и УР могут иметь различную конфигурацию, в том числе витую ленточную кольцевидной формы.

Устройство для межфазного распределения тока, содержащее три однофазных трансформатора, обмотки которых выполнены каждая со средним выводом, соединены крайними выводами в «треугольник», вершины которого подключены к фазным входным выводам, нулевой входной вывод, потребитель, подключенный к нулевому входному выводу и, по крайней мере, к одному фазному входному выводу, отличающееся тем, что содержит уравнительный реактор с тремя идентичными обмотками, подключенными одноименными выводами к нулевому входному выводу, а свободными выводами - к средним выводам обмоток трансформаторов.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики, в системах управления устройств (1), выполняющих функцию симметрирования трехфазного напряжения, например тиристорно-реакторных групп (ТРГ) статических тиристорных компенсаторов (СТК) или транзисторных преобразователей в составе СТАТКОМов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах преобразования энергии трехфазной сети в энергию для питания однофазной нагрузки.

Изобретение может быть использовано в устройствах преобразования энергии трехфазной сети в энергию для питания однофазной нагрузки. Техническим результатом является упрощение устройства, повышение технологичности изготовления, снижение материалоемкости и массогабаритных параметров, а также повышение КПД.

Использование: в области электротехники. Технический результат – увеличение достоверности симметрирования фазных токов трехфазной линии, уменьшение объема аппаратных средств и повышение долговечности контактов электрических реле коммутатора фазных токов.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности компенсации третьей гармоники.

Использование: в области электротехники. Технический результат – равномерное распределение однофазной нагрузки по фазам трехфазной сети и повышение энергетических характеристик.

Использование: в области электротехники. Технический результат – расширение функциональных возможностей путем исключения одновременного включения трехфазного и однофазного магнитных пускателей при низких температурах окружающей среды, обеспечения сигнализации работы однофазного нагревателя и сигнализации обрыва фазы питающей сети трехфазного потребителя.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение совместной компенсации реактивной мощности, подавления токов высших гармоник и симметрирования токов тяговой нагрузки.

Использование – в области электротехники. Технический результат, заключающийся в предотвращении несимметричности электрической нагрузки трехфазной питающей сети при питании двух разных секций контактной сети, достигается благодаря тому, что устройство (40) для подключения системы тягового электроснабжения (PF1, PF2, NF1, NF2) участка железнодорожного пути к трехфазной питающей сети (L1, L2, L3) содержит трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) и симметрирующее устройство (41) для равномерной электрической нагрузки трех фаз трехфазной питающей сети (L1, L2, L3), причем трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) с первичной стороны подходит для соединения с трехфазной питающей сетью (L1, L2, L3), а с вторичной стороны – с симметрирующим устройством (41), причем трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) подходит для подключения к системе тягового электроснабжения, содержащей автотрансформаторную систему с двумя контактными проводами (PF, PF2) и двумя протянутыми изолированно вдоль участка пути проводниками (NF1, NF2).

Изобретение относится к области электротехники. Трехфазное симметрирующее устройство содержит трехфазный трехстержневой трансформатор с первичными обмотками, включенными встречно в «зигзаг».

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение несимметрии фазных напряжений сети относительно сети и повышение надежности электрооборудования. Устройство симметрирования фазных напряжений электрической сети включает подключенный к сети присоединительный трансформатор и дугогасящий реактор, рабочая обмотка которого включена между нейтральным выводом трансформатора и «землей». К вторичной обмотке реактора подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается со вторичной либо дополнительной обмотки дугогасящего реактора. Во втором варианте устройства параллельно выводам рабочей обмотки дугогасящего реактора подключена первичная обмотка дополнительного трансформатора, к выводам вторичных обмоток которого подключен охваченный отрицательной обратной связью усилитель мощности, причем выход усилителя соединен с вторичной обмоткой дополнительного трансформатора через токоограничивающее устройство, а сигнал обратной связи снимается с выводов вторичной обмотки дополнительного трансформатора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных и трехфазных потребителей, путем рекуперации потребляемой энергии за счет циркуляции ее части между потребителем и предлагаемым устройством межфазного распределения тока. Устройство для межфазного распределения тока содержит три однофазных трансформатора, обмотки которых выполнены каждая со средним выводом, соединены крайними выводами в «треугольник», вершины которого подключены к фазным входным выводам, нулевой входной вывод, потребитель, подключенный к нулевому входному выводу и, по крайней мере, к одному фазному входному выводу, уравнительный реактор с тремя идентичными обмотками, подключенными одноименными выводами к нулевому входному выводу, а свободными выводами - к средним выводам обмоток трансформаторов. Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в устранении непроизводительных потерь мощности на нагрев обмоток МРТ. Дополнительный технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в уравнивании величин потребляемых фазных токов. Кроме того, устройство может быть использовано для рекуперации энергии как в случае подключения потребителя между тремя фазными и нулевым входными выводами, так и в случае его подключения между одним из фазных и нулевым входными выводами. Это происходит за счет циркуляции трети энергии между МРТ и потребителем, минуя питающую сеть. Магнитопроводы трансформаторов МРТ и уравнительного реактора могут иметь различную конфигурацию, в том числе витую ленточную кольцевидной формы. 2 ил.

Наверх