Пристрій для підтримки якості параметрів електричних мереж підприємств

1. Пристрій для підтримки якості параметрів електричних мереж підприємств, що містить регулятор напруги, що має датчики кута фазового зсуву напруги й струму, регулятор шпаруватості, формувач імпульсів, силові вентилі, логічну схему 3 трансформатори струму автономних інверторів напруги. При цьому перші входи блоку обчислення активної і реактивної потужності підключені до вторинних обмоток однофазних вимірювальних трансформаторів струму, а другі входи - до вторинних обмоток трифазного вимірювального трансформатора напруги і до перших входів блоку обчислення заданих значень струмів. Виходи випрямляча пов’язані з першими входами блоку автономних інверторів, напруги, виходи яких підключені до навантаження через первинні обмотки вимірювальних трансформаторів струму автономного інвертора напруги, вторинні обмотки яких пов’язані з першими входами блоку керування автономними інверторами напруги, а виходи блоку керування автономними інверторами напруги з’єднані із другими входами блоку автономних інверторів напруги. Виходи блоку обчислення активної і реактивної потужностей через блок обчислення змінної складової активної і реактивної потужностей з’єднані із другими входами блоку обчислення заданих значень струмів, виходи якого зв’язані із другими входами блоку керування автономними інверторами напруги (патент Росії №2251192; МПК H02J3/87). Трифазний компенсатор реактивної потужності забезпечує досить повну компенсацію реактивної потужності за рахунок всіх факторів, що впливають на компенсацію реактивної потужності: поліпшення форми сіткової напруги при одночасному поліпшенні форми споживаного струму, а також збереження симетрії і величини напруги на навантаженні, але в той же час вимагає громіздкого встаткування і не надає інформативний сервіс обслуговуючому персоналу. За прототип обраний регулятор напруги, що складається із силової частини, виконаної з повністю керованими напівпровідниковими ключами двосторонньої провідності, що приєднані, по ланцюзі керування, до системи керування, і яка містить датчик кута фазового зсуву напруги і струму навантаження, а також формувачі імпульсів керування регулятором напруги. Датчик кута фазового зсуву, у свою чергу, містить датчики напруги і струму, які через відповідні формувачі підключені до логічної схеми типу «І-НІ», вихід якої приєднаний до системи формування керуючих імпульсів, що містить регулятор шпаруватості, наприклад, одновібратор і формувач імпульсів типу генератора Ройера. Входи керування силових вентилів регуляторів напруги зашунтовані зустрічно включеними стабілітронами. Регулятор напруги працює в такий спосіб: з подачею силової напруги з мережі змінного струму на силові вентилі, на електричному індуктивному навантаженні з’являється змінна напруга із частотою мережі і величиною обумовленою регулятором шпаруватості і формувачем імпульсів. Включення датчика кута фазового зсуву напруги і струму навантаження змінює роботу регулятора напруги, а саме стає рівною тривалості знакопостійного інтервалу вхідних струму і напруги формованого логічною схемою типу «I-НІ». Ця відмінність приводить до появи нової властивості регулятора напруги, що приводить до повного 27499 4 усунення контуру обміну реактивної потужності між мережею і навантаженням. По команді датчика кута зсуву, відбувається комутація повністю керованого вентиля в момент закінчення інтервалу протікання активної складової повного вхідного струму навантаження, що усуває контур протікання реактивного струму через мережу і навантаження. В результаті енергія, що запасена в індуктивності першого контуру навантаження трансформується у вторинний контур, приєднаний до корисного навантаження. Після закінчення знакозмінного інтервалу датчик кута зсуву знову дає команду на включення силового повністю керованого вентиля і процес повторюється. Регулювання напруги і активної потужності навантаження здійснюється регулятором шпаруватості в інтервалі знакопостійності вхідного струму і напруги. Таким чином, функції регулювання і стабілізації вихідної напруги і споживаної потужності у регулятора напруги зберігаються. Стабілітрони знімають короткочасні перенапруги в силових вентилях при їхній комутації. Завдяки усуненню контуру обміну реактивної потужності між індуктивним навантаженням і мережею досягається ефект автоматичної стабілізації вхідного коефіцієнта потужності на рівні близьким до одиниці при зміні характеру і величини навантаження в широких межах, що приводить до значної економії електроенергії (заявка Росії на винахід №2004134418 із пріоритетом від 26.11.04.). Недоліком технічного рішення є те, що регулятор напруги не вирішує в комплексі всіх проблем мережі змінного струму яка має реактивну потужність. Завданням даній корисної моделі є створення високоефективного пристрою для компенсації реактивної потужності навантаження із застосуванням додаткових пристроїв, що підтримують параметри мережі відповідно до ДСТУ для того, щоб винахід міг бути широко і з користю застосований у будь-яких електричних ланцюгах, де використовуються реактивні елементи. Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для електричних мереж підприємств, що містить регулятор напруги, який включає датчики кута фазового зсуву напруги і струму, регулятор шпаруватості (скважности), формувач імпульсів, силові вентилі, логічну схему «І-НІ», стабілітрони, згідно корисної моделі, підключений через електронне реле контролер, до якого, у свою чергу, підключений датчик чергування фаз, блок датчиків величини струму, блок датчиків величини напруги, датчик наявності у електричної мережі вищих гармонік, універсальний LC фільтр гармонік, блок визначення cosj у кожній з фаз для контролю роботи пристрою для електричних мереж по цьому параметру. Таким чином, зазначений вище технічний результат, що досягається в процесі експлуатації корисної моделі, що заявляється, забезпечується ознаками, які відрізняють її від ознак подібних пристроїв. Завдяки оснащенню регулятора напруги додатковими опціями, запропонована 5 корисна модель дозволяє вирішувати проблеми електричної мережі змінного струму, що має реактивну потужність, комплексно. На Фіг. 1 зображена схема запропонованого пристрою. Пристрій для електричних мереж встановлено в електричну мережу - 1, та має електричне індуктивне навантаження - 2, регулятор напруги 3, контролер - 4, електронне реле - 5, блок датчиків величини струму - 6, блок датчиків величини напруги - 7, датчик послідовності чергування фаз - 8, датчик наявності вищих гармонік - 9, універсальний LC фільтр - 10, блок визначення cosj - 11, силові вентилі - 12, регулятор шпаруватості -13, формувач імпульсів 14, датчики кута фазового зсуву напруги і струму 15, логічну схему типу «І-НІ» -16, стабілітрони -17. Пристрій працює наступним чином: З подачею силової напруги з електричної мережі 1 змінного струму на регулятор напруги 3, зокрема, на його силові вентилі - 12, на електричному індуктивному навантаженні 2 з’являється змінна напруга із частотою мережі і величиною обумовленою регулятором шпаруватості - 13 і формувачем імпульсів - 14. Включення датчиків кута фазового зсуву напруги і струму навантаження - 15 змінює роботу регулятора напруги - 3, а саме стає рівною тривалості знакопостійного інтервалу вхідних струму і напруги формованого логічною схемою типу «І-НІ» - 16. Ця відмінність дає можливість появи нової властивості регулятора напруги - 3, що приводить до повного усунення контуру обміну реактивної потужності між мережею - 1 і навантаженням - 2, Дійсно, по команді датчиків кута фазового зсуву - 15 відбувається комутація повністю керованого силового вентиля 12 в момент закінчення інтервалу протікання активної складової повного вхідного струму навантаження, що усуває контур протікання реактивного струму через мережу і навантаження. У результаті енергія, що запасена в індуктивності першого контуру навантаження трансформується у вторинний контур, приєднаний до корисного навантаження. Після закінчення знакозмінного інтервалу, датчики кута фазового зсуву знову дають команду на включення силового повністю керованого вентиля 12 і процес повторюється. Регулювання напруги і активної потужності навантаження здійснюється регулятором шпаруватості 13 в інтервалі знакопостійності вхідного струму і напруги. Таким чином, функції регулювання і стабілізації вихідної напруги і споживаної потужності у регулятора напруги зберігаються. Стабілітрони - 17 знімають короткочасні перенапруги в силових вентилях 12 при їхній комутації. Завдяки усуненню контуру обміну реактивної потужності між індуктивним навантаженням і мережею досягається ефект автоматичної стабілізації вхідного коефіцієнта потужності на рівні, близьким до одиниці при зміні характеру і величини навантаження в широких межах, що приводить до значної економії електроенергії. Значиме місце в пристрої займає контролер 4, що видає на дисплей інформацію про 27499 6 типи несправностей у вигляді кодів. Контролер - 4 контролює опір ізоляції в електричної мережі 1, наприклад, обмоток електродвигунів і при зниженні опору до 5% інформує про це за допомогою дисплея оператора, а при зниженні опору понад 5%, відключає дане встаткування із блокуванням від повторного пуску. Контролер - 4 також відключає встаткування, із блокуванням від повторного пуску, у випадку обриву фази. На дисплеї контролера 4 також відображається інформація про холостий хід електроустаткування. Крім того, контролер 4, за допомогою електронного реле 5, підключений до блоків датчиків величини струму 6. Блок датчиків струму 6 видає інформацію контролеру 4 про коротке замикання, після чого контролер відключає дане встаткування із блокуванням від повторного пуску, про тривале перевантаження по струму і про перевищення поточним струмом номінального значення на задану величину з вищевикладеними наслідками. Блок датчиків величини напруги 7 інформує контролер 4 про перевищення напругою заданого значення і про зниження напруги нижче заданого значення з видачею закодованої інформації на дисплей контролера - 4 з наступним відключенням і блокуванням від повторного пуску. Датчик, що інформує про порушення послідовності чергування фаз 8, дозволяє контролеру 4 блокувати включення споживача. Датчик вищих гармонік 9 повідомляє контролеру 4 про наявність вищих гармонік і змушує ввімкнутися універсальному LC фільтру 10 у їхню ліквідацію. Блок визначення cosj 11 ставиться на кожну фазу і, по суті, контролює роботу пристрою для електричних мереж підприємств. При відхиленні величини cosj від заданого значення більш ніж на 1%, закодована інформація про це передається на дисплей контролера - 4. Таким чином, запропонований пристрій для електричних мереж підприємств, відображений на блок-схемі Фіг. 1 оптимізує роботу електричної мережі і дозволяє як компенсувати реактивну потужність для поліпшення вхідного коефіцієнта потужності мережі стосовно даного навантаження, так і за допомогою додаткових пристроїв підтримувати параметри електричної мережі відповідно до ДСТУ. Таким чином, технічним результатом запропонованого винаходу є комплексне рішення проблем електричної мережі змінного струму, що має реактивну потужність. 7 27499 8