Фильтр симметричных составляющих напряжения

 

пц У526!8

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Oоито Воввтских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 157007 (22) Заявлено 21.11.77 (21) 2545227)24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (51) M. Кл з

Н 02J 3/26

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.761. .2.072.6 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.07.80, (72) Авторы изобретения

А. Н. Милях, В. А. Барабанов и А. А. Щерба

Институт электродинамики AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОС 1АВЛЯ1ОЩИХ

НА Г1 РЯЖЕ Н ИЯ

Изобретение относится к устройствам преобразования и распределения электрической энергии, используемым преимущественно для устранения несимметрии в многофазных сетях и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св. ¹ 157007.

В основном изобретении по авт. св, № 157007 описан фильтр симметричных составляющих, используемый в многофазных сетях, преимущественно для фильтрации напряжений прямой или обратной последовательностей. Этот фильтр выполнен в виде асинхронного двигателя с заторможенным ротором, с расположенными на статоре и роторе симметричными обмотками. Концы одноименных фазных обмоток статора и ротора соединены и к местам соединения подключены «звездой» три активных сопротивления, равные по величине сопротивлению взаимоиндукции между обмотками статора и ротора при совпадении их осей.

Входная система напряжений подводится к свободным концам статорных обмоток, а симметричная трехфазная нагрузка подключается к свободным концам роторных обмоток (или наоборот).

1lри использовании такого устройства в качестве фильтра обратной последовательности оси обмоток ротора сдвигают по отПОШЕПИ10 К ОСЯМ ОДПОИМЕППЫХ OOiv10k Oli Ств ора на плюс Уо э. ектрпческих градусов. i kl kkiTP ПРЯМОЙ llOC.iCPOild PliblIOClll МОЖНО получи ь, поменяв местамп вход и выход фильтра напряжении ооратнои последовательности и.ш сдвинув оси оомогок ротора

k1O OlÍOØÅÍlkÞ К ОС а ОДНОИМЕННЫХ ООМО lo>i сгатора на минус 90 электрических градусов. .. сдует отметить, что при преобразова нии фильтра однои последовате. ьносгп в фильтр друl оп пос; едовательносгп основные параметры ус роиства не меняются.

lBK как трехфазные оомотки Hd сl àòîðñ: и роторе выполняются cllivlMåkðlk÷íûìkk, гo практически пск»uvderckl напряжение «еоаланса и асимм "lpkk5k системы напряжении ооратнои последовательности.

Однако, прп раооте такого фильтра Hd активную нагрузку, а на практике такои режим является напоолее распространенным, коэффициент гтолезного депствия (11Д) не превышает 0,828, а коэффициент мощности не превышает 0, 0(, что затрудняет применение такого фильтра в силовых сетях.

Целью дополнительного изобре ения яьляется повышение коэффициента полезного действия и коэффициента мощност при работе фильтра на активную нагрузку.

752618

Это достигается тем, что в фильтре симметричных составляющих по авт. св.

¹ 157007 последовательно с каждой фазной обмоткой статора и ротора включены конденсаторы, емкость которых выбирается из условий резонанса с полной индуктивностью соответствующей обмотки.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема описываемого устройства; на фиг. 2 — кривые зависимости

КПД предлагаемого фильтра и КПД фильтра по авт. св, ¹ 157007 от сопротивления активной нагрузки.

Описываемый фильтр симметричных составляющих содержит асинхронный двигатель с фазным заторможенным ротором, расположенными на статоре 1 и роторе 2 симметричными обмотками, являющийся по сути трехфазным трансформатором с вращающимся магнитным полем.

Оси одноименных обмоток статора и goтора сдвинуты в пространстве на угол равный 90 электрическим градусам.

Последовательно с каждои фазной обмоткой с гатор а включены конденсаторы Сь последовательно с каждой фазной обмоrкой ротора — конденсаторы С>. Емкости включенных таким образом конденсаторов

С и С выбираются из условий резонанса с полной индуктивностью фазных обмоток статора и ротора соответственно.

Одноименные фазные обмотки статора и ротора соединены. К местам соединения А, В и С подключены «звездой» три активных сопротивления, равные по величине сопротивлению взаимоиндукции между одноименными фазными обмотками статора и ротора при совпадении их осей.

Входная система напряжений подводится к свободным концам А, В и С обмоток статора, асимметричная трехфазная нагрузка подключается к свободным концам А, В и

С обмоток ротора (или наоборот).

Г1ри сдвиге осей обмоток ротора относительно осей одноименных обмоток статора на плюс 90 электрических градусов предлагаемое устройство используется в качестве фильтра напряжений обратной последовательности. Фильтр прямой последовательности можно получить, поменяв местами вход и выход фильтра обратной последовательности или сдвинув оси обмоток ротора относительно одноименных обмоток статора на минус 90 электрических градусов.

Отметим, что при преобразовании фильтра одной последовательности в фильтр другой последовательности основные параметры устройства не меняются. И, посколь«у трехфазные обмотки на статоре и рото50

5

45 ре выполнены симметричными, то практически исключены напряжение небаланса и асимметрия сисгемы выходных напряжений.

Входные и выходные обмотки предложенного фильтра можно разместить только на статоре или только на роторе. В этом случае отпадает необходимость в выполнении пазов соответственно на роторе или на статоре.

На фиг. 2 кривая 3 изображает зависимость КПД предлагаемого фильтра от активной нагрузки, а кривая 4 — зависимость

КПД фильтра по авт. св. ¹ 157007 От такой же нагрузки. Активная нагрузка при этом определена отношенисм фазного сопротивления Я„трсхфазной нагрузки на выходе фильтра к фазному компенсирующему сопротивлению R, равному по величине полному сопротивлению взаимоиндукции между одноименными фазными обмотками статора и ротора при совпадении их осей.

Из графика (кривые 3 и 4) следует, что

К11Д описываемого фильтра значительно выше, чем КПД фильтра по авт. св. № 157007, а при отклонениях от режима согласования фазного сопротивления активной нагрузки с фазным компенсирующим сопротивлением не больших 25% (точнее при 0,75(— — (1,32) КПД >0,98. 11ри этом, во всем возможном диапазоне нагрузок коэффициент мощности на входе филыра равен «единице».

Использование новых элементов — конденсаторов, значительно уменьшает потери мощности в фильтре при его работе на активную нагрузку, обеспечивая на входе фильтра потребление только активной мощности, которая практически вся поступает в нагрузку. В результате значительно увеличивается КПД и коэффициент мощности, что расширяет сферу применения фильтра симметричных составляющих на силовые цепи, оставляя его таким же конструктивно простым как фильтр симметричных составляющих по авт. св. № 157007.

Формула изобретения

Фильтр симметричных составляющих напряжения по авт. св. № 157007, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности при работе фильтра на активную нагрузку, последовательно с каждой фазной обмоткой статора и ротора включены конденсаторы, причем емкость конденсатора удовлетворяет условию резонанса с полной индуктивностью соответствующей обмотки.

752618 с

1.1 ф ю

= -г - С!

Доз 1

1 " (/

/ пк<

/ /

Составитель Л. Дементьева

Техред А. Камышникова

Редактор В. Левятов

Корректор Н. Федорова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1223/2 Р!зд. ¹ 390 Тираж 798 По тписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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