Спосіб живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік і пристрій для його здійснення

1 Спосіб живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік, що включає вирізання основної гармоніки і повернення и в мережу, а також ВІДВІД І фільтрацію вищих гармонік, який відрізняється тим, що відфільтровані вищі гармоніки подають на окремі групи люмінесцентних ламп 2 Пристрій для живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік, що включає фільтр основної гармоніки і фільтри вищих гармонік, причому вихід фільтра основної гармоніки підключений до мережі, який відрізняється тим, що вихід кожного фільтра вищих гармонік підключений до окремої групи люмінесцентних ламп Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до способів і пристроїв для боротьби зі шкідливими впливами вторинних потоків вищих гармонік, генеруючіх нелінійними навантаженнями У системах електропостачання нелінійні навантаження є джерелами, що генерують вторинні потоки енергії вищих гармонік, що погіршують форму кривої напруги і створюють коливань напруги й асиметрію Потік енергії від генератора, що розподіляється по мережі і споживаемий навантаженнях, називається основним потоком, а його потужність потужність основного потоку Та частина енергії, що перетвориться навантаженнями, що спотворюють, і передається назад у мережу, визначає перекручування і приводить до погіршення якості електроенергії Цей потік і його потужність, що поширюються від навантажень, що спотворюють, по енергосистемі, називається вторинним потоком енергії і потужністю вторинного чи потоку просто вторинною потужністю Нелінійні навантаження є джерелами вищих гармонік Основний потік енергії визначається першими гармоніками напруги і токи, вторинний потік - вищими гармоніками Сумарні активні і реактивні потужності навантажень будуть складатися з потужностей основного потоку і вторинних потужностей Для нелінійних навантажень вторинні потужності будуть негативними, тому що потоки енергії гармонік будуть зво ротними основному потоку енергії, обумовленому першими гармоніками напруги і токи Для ЛІНІЙНИХ навантажень потоки енергії, обумовлені вищими гармоніками, будуть позитивними, тобто енергія вищих гармонік споживається ЛІНІЙНИМИ навантаженнями Нелінійні навантаження є генераторами вищих, гармонік, одержуючи енергію із системи по каналі першої гармоніки, вони частково перетворять її в енергію вищих гармонік, що повертається назад у мережу Вторинна потужність визначається потужністю модуляції при ріезкозмінних навантаженнях, потужностями зворотної і нульової послідовностей при асиметрії режимів, потужностями вищих гармонік при нелінійних чи навантаженнях їхніх комбінаціях Вторинна потужність характеризується додатковими втратами енергії, що виникають при перекручуваннях режимів Відомий спосіб зниження рівня вищих гармонік («Якість електроенергії на промислових підприємствах» И В Жежеленко, М Л Рабинович, В М Божко, К, «Техніка», 1981 р , 160с), шляхом вибору схеми живильної мережі, що полягає в тім, що збільшується потужність короткого замикання в загальній крапці приєднання нелінійного й іншого навантаження Недоліком цього способу є великі втрати потужності при зниженні рівня вищих гармонік Відомий також спосіб виключення впливу ви СО 00 (О щих гармонік на живильну мережу (Забродш Ю С , «Промислова електроніка», М , «Вища школа», 1982р), що полягає втім, що застосовують мережні фільтри Недоліком зазначеного способу є втрата потужності при зниженні рівня вищих гармонік Найбільш близьким по технічній сутності і технічному результаті, що досягається, і обраним як прототип є «Спосіб виключення впливу вищих гармонійних складових на живильну мережу» (патент України № 23356, МПК - 6 H02J 1/02, БИ-4-98 р), що містить ВІДВІД і фільтрацію гармонік, причому частоту відфільтрованих гармонік поділяють на номер гармонік, отримані складові через фазозсуваючі пристрої підводять до мережі Недоліком прототипу є складність процесу перетворення гармонійного складових і пристрою для його реалізації Задачею винаходу є розробка нового способу перетворення вторинного потоку енергії вищих гармонік і пристрою для його здійснення з досягненням технічного результату - спрощення способу і пристрою для живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік Поставлена задача вирішується тим, що в способі живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік , що включає вирізання основної гармоніки і повернення її в мережу,а також ВІДВІД І фільтрацію вищих гармонік, відфільтровані вищі гармоніки подають на окремі групи люмінесцентних ламп, а в пристрої для живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік, що включає фільтр основної гармоніки і фільтри вищих гармонік, причому вихід фільтра основної гармоніки підключений до мережі, вихід кожного фільтра вищих гармонік підключений до окремої групи люмінесцентних ламп Новим у способі, що заявляється, є те, що вищі гармоніки, що містяться у вторинному потоці енергії й погіршують форму кривої напруги, що створюють коливання напруги й асиметрію, виділяються вузькосмуговими фільтрами, набудованими на визначену гармоніку, а потім подаються на окрему групу СВІТИЛЬНИКІВ З люмінесцентними лампами Спосіб, що заявляється, значно простіше прототипу, тому що не вимагає додаткового перетворення вторинного потоку енергії у виді розподілу частоти і зрушування фази гармоніки, а дозволяє використовувати виділену гармонійну складову вторинного потоку енергії вищих гармонік безпосередньо для харчування навантажень власних потреб споживача, у даному випадку - люмінесцентні лампи Пристрій, якій заявляється, для реалізації способу, що заявляється, також значно простіше прототипу, тому що в його складі відсутні дільники частоти і фазозсуваючі пристрої Відомо також, що харчування люмінесцентних ламп напругою підвищеної частоти поліпшує світловіддачу і зменшує параметри і габарити компонентів схем люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ, тому реалізація способу і пристрою, що заявляються, дозволять вирішити задачу, поставлену в даному 49683 технічного результату - спрощення способу і пристрою для живлення люмінесцентних ламп споживача вторинним потоком енергії вищих гармонік Суттєвими ознаками способу, якій заявляється, співпадаючими з прототипом є наступні ознаки - вирізання основної гармоніки, - повернення основної гармоніки в мережу, - ВІДВІД вищих гармонік, фільтрація вищих гармонік ВІДМІТНИМИ ВІД прототипу суттєвими ознаками способу, якій заявляється, є наступні ознаки - відфільтровані вищі гармоніки подають на окремі групи люмінесцентних ламп Суттєвими ознаками пристрою, якій заявляється, співпадаючими з прототипом є наступні ознаки - фільтр основної гармоніки, фільтри вищих гармонік, - вихід фільтра основної гармоніки підключений до мережі ВІДМІТНИМИ ВІД прототипу суттєвими ознаками пристрою, якій заявляється є наступні ознаки - вихід кожного фільтра вищих гармонік підключений до окремої групи люмінесцентних ламп Між суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок Дійсно, у всіх відомих технічних рішеннях вторинні потоки енергії вищих гармонік намагаються будь-яким способом компенсувати, знищити, отфільтрувати і замкнути на «землю» У прототипі вторинний потік енергії вищих гармонік «виправляють» і посилають назад у мережу, однак технічно досить складно проробити такі операції з потужностями в сотні і тисячі кіловатів У той же час відомо, що вторинні потоки енергії вищих гармонік складають близько 3-7% від потужності основного потоку енергії Для великих споживачів енергії потужністю понад 100 тисяч кВт, що мають нелінійні навантаження, вторинний потік енергії вищих гармонік може складати по потужності більш 7 тисяч кВт Якщо «компенсувати» таку потужність відомими способами чи перетворювати и по прототипі, то втрати енергії чи вартість устаткування і перетворення енергії настільки великі, що такі витрати ДОЦІЛЬНІ В умовах обмеженого надходження додаткової енергії, наприклад, космічний корабель, велике судно, атомний підводний крейсер і т п автономні об'єкти Пропонований же спосіб виділення і використання вторинного потоку енергії вищих гармонік настільки простий і дешевий, що його можна використовувати практично на будь-яких промислових об'єктах, тому що на них маються крім основних навантажень, що споживають велику частину енергії, що надходить, і, на жаль, що спотворюють форму синусоїдального сигналу вищими гармоніками, цілий ряд допоміжних навантажень, так званих власних потреб споживача, наприклад, висвітлення, опалення, гаряче водопостачання, двигуни постійний і перемінний токи різних регуляторів і тп Тому економічно доцільно не виправляти форму вищих гармонік, не «компенсувати» їх, а отфільтрувати і захарчувати окремо кожною відфільтрованою гармонікою свою групу люмінесцентних 49683 СВІТИЛЬНИКІВ власних нестатків споживача Причому кожноювідфільтрованою гармонікою варто живити окрему групу люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ, щоб максимально використовувати частотні властивості саме цієї гармоніки, настроївши ВІДПОВІДНИМ чином допоміжну апаратуру цих СВІТИЛЬНИКІВ у резонанс із частотою даної гармоніки для одержання максимального ефекту від використання вторинного потоку енергії вищих гармонік Суть способу, що заявляється, і пристрою для його здійснення пояснюється кресленням, на якому показана структурна схема пристрою На кресленні зображене пристрій, що заявляється, що складається з фільтра 1 основної (першої) гармоніки і фільтрів 2-4 ВІДПОВІДНО 3-ІЙ - 7-ий гармонік Входи усіх фільтрів підключені до мережі, що харчує основне нелінійне навантаження споживача (умовно не показана) Вихід фільтра 1 підключений у живильній мережі, тобто потужність основної гармоніки, відфільтрована фільтром 1, повертається в мережу, аналогічно тому, як це виконано в прототипі Виходи фільтрів 2-4, набудованих кожний на свою частоту (ВІДПОВІДНО третьої, пятой і сьому гармоніки), підключені кожний до своєї групи 5-7 люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ власних нестатків споживача Спосіб, що заявляється, реалізується наступним чином У лінії електропередачі, що живить основне нелінійне навантаження споживача, у якій присутні вищі гармоніки, генеруючі нелінійним навантаженням, за допомогою фільтрів 1-4 виділяють ВІДПОВІДНО першу (основну), третю, п'яту і сьому гармоніки Першу гармоніку повертають у мережу, а ІНШІ гармоніки після фільтрації за допомогою фільтрів 2-4 подають на окремі групи 5-7 люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ власних потреб споживача Як указувалося раніше, живленя люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ власних нестатків споживача напругою підвищеної частоти (150Гц - третя гармоніка, 250Гц - п'ята гармоніка, 350Гц - сьома гармоніка) сприяє зменшенню габаритів і поліпшенню експлуатаційних показників цих СВІТИЛЬНИКІВ, тому що загальновідомий факт поліпшення світловіддачі і стабільності роботи люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ на підвищених частотах Крім того, відомо, що на підвищених частотах суттєво зменшуються габарити і номінали компонентів схемотехніки цих СВІТИЛЬНИКІВ, що також дозволить зменшити габаритні, вагові і вартісні показники люмінесцентних СВІТИЛЬНИКІВ І = 50 Гц І ВІД НСПІНІЙНОГО ** в мереж) наиатаження f=lSO Гц 2 ґ" 250 Ги 3 ' 6 1;г 2 гр t = 350 Ги 4 Зф Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71