Пристрій для автоматичного підключення однофазного споживача до трифазної мережі

1. Пристрій для автоматичного підключення однофазного споживача до трифазної мережі, що містить блок виявлення несиметрії, блок порівняння та блок комутації, при цьому блок виявлення несиметрії включає в себе блок живлення, гальванічну розв'язку та аналого-цифровий перетворювач, блок комутації включає в себе симістори, причому перший, другий, третій та четвертий входи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з фазами А, В, С та нульовим проводом N, який з'єдна C2 2 94885 1 3 ра напруг нульової послідовності та складається із трьох опорів, блок порівняння складається із трьох ідентичних ланцюжків, які підключені до фаз А, В і С та мають відповідно послідовно з'єднані тиристори, котушки реле та розмикаючі контакти реле двох інших фаз, керуючі електроди тиристорів через діоди з'єднані з виходом фільтра напруги нульової послідовності, блок комутації складається із контактів замкнення, реле блока порівняння та трьох пар зустрічно-паралельних тиристорів, які підключені з однієї сторони до фаз А, В та С, а з іншої до споживача. Недолік прототипу - низькі функціональні можливості пристрою, а саме: пристрій не враховує коефіцієнти несиметрії, що регламентуються державним стандартом на якість електричної енергії. Задача винаходу - розширення функціональних можливостей пристрою для автоматичного підключення однофазного споживача до трифазної мережі за рахунок додаткового урахування коефіцієнтів несиметрії. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій, що містить блок виявлення несиметрії, блок порівняння та блок комутації, при цьому блок виявлення несиметрії включає в себе блок живлення, гальванічну розв'язку та аналого-цифровий перетворювач, блок комутації включає в себе симістори, причому перший, другий, третій та четвертий входи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з фазами А, В, С та нульовим проводом N, який з'єднаний з навантаженням, перший та другий вхід блока живлення з'єднані з фазою А та нульовим проводом N, перший вихід блока живлення з'єднаний з четвертим входом аналогоцифрового перетворювача, причому перший, другий та третій виходи гальванічної розв'язки з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами аналого-цифрового перетворювача, вихід якого з'єднаний з другим входом блока порівняння, другий вихід блока живлення з'єднаний з першим входом блока порівняння, другий вхід першого симістора з'єднаний з фазою А, другий вхід другого симістора з'єднаний з фазою В, другий вхід третього симістора з'єднаний з фазою С, виходи першого, другого та третього симісторів з'єднані в зірку та приєднані до навантаження, додатково введено блок контролю несиметрії, який складається із мікроконтролера та блока спряжень, причому вихід блока порівняння з'єднаний з першим входом мікроконтролера, третій вихід блока живлення з'єднаний з другим входом мікроконтролера, четвертий вихід блока живлення з'єднаний з четвертим входом блока спряження, перший, другий та третій виходи мікроконтролера з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами блока спряження, перший, другий та третій виходи якого з'єднані відповідно з першими входами (керуючими електродами) першого, другого та третього симісторів. Введення вказаних ознак дозволяє розширити функціональні можливості пристрою за рахунок додаткового урахування коефіцієнтів несиметрії. Суттю винаходу є розширення функціональних можливостей пристрою. Це досягається за раху 94885 4 нок можливості додаткового урахування коефіцієнтів несиметрії. На кресленні представлена структурна схема запропонованого пристрою для автоматичного підключення однофазного споживача до трифазної мережі, яка складається із блока виявлення несиметрії, блока порівняння, блока контролю несиметрії та блока комутації, де: 1 - блок живлення; 2 - аналого-цифровий перетворювач; 3 - спеціалізована мікросхема; 4 - мікроконтролер; 5 - гальванічна розв'язка; 6 - блок спряження; 7 - перший симістор; 8 - другий симістор; 9 - третій симістор; 10 - навантаження. Перший, другий, третій та четвертий входи гальванічної розв'язки 5 з'єднані відповідно з фазами А, В, С та нульовим проводом N, який з'єднаний з навантаженням 10, перший та другий вхід блока живлення 1 з'єднані з фазою А та нульовим проводом N, перший вихід блока живлення 1 з'єднаний з четвертим входом аналого-цифрового перетворювача 2, причому перший, другий та третій виходи гальванічної розв'язки 5 з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами аналого-цифрового перетворювача 2, вихід якого з'єднаний з другим входом блока порівняння 3, другий вихід блока живлення 1 з'єднаний з першим входом блока порівняння 3, другий вхід першого симістора 7 з'єднаний з фазою А, другий вхід другого симістора 8 з'єднаний з фазою В, другий вхід третього симістора 9 з'єднаний з фазою С, виходи першого 7, другого 8 та третього 9 симісторів з'єднані в зірку та приєднані до навантаження 10, блок контролю несиметрії, який складається із мікроконтролера 4 та блока спряжень 6, причому вихід блока порівняння 3 з'єднаний з першим входом мікроконтролера 4, третій вихід блока живлення з'єднаний з другим входом мікроконтролера, четвертий вихід блока живлення 1 з'єднаний з четвертим входом блока спряження 6, перший, другий та третій виходи мікроконтролера 4 з'єднані відповідно з першим, другим та третім входами блока спряження 6, перший, другий та третій виходи якого з'єднані відповідно з першими входами (керуючими електродами) першого 7, другого 8 та третього 9 симісторів. Пристрій функціонує таким чином. Значення напруги від фаз А, В, С та нульового проводу N надходить на перший, другий, третій та четвертий входи гальванічної розв'язки 5, далі з гальванічної розв'язки 5 напруга надходить з першого, другого та третього виходів надходить на перший, другий та третій входи аналого-цифрового перетворювача 2, з виходу якого значення напруги у цифровому вигляді надходять до другого блока порівняння 3, який порівнює значення напруги та визначає напругу нульової та зворотної послідовностей за формулами: 1 U0  UA  UB  UC , (1) 3 де U0 - напруга нульової послідовності; UA, UB, UC - модулі фазних напруг відповідно фаз А, В, С. 2 U2=UA+aUB+a UC, (2) 5 94885 де U2 - вектор напруги зворотної послідовнос2 j  e3 . ті;а - фазовий оператор a  З виходу блока порівняння 3 отримані значення надходять на перший вхід міроконтролера 4. Мікроконтролер 4 виконує обчислення коефіцієнтів прямої та зворотної послідовності за формулами: U k н0  0 100%, (3) Uн де kн0 - коефіцієнт нульової послідовності; UH номінальна напруга мережі. U k н2  2 100%, (4) Uн де kн2 - коефіцієнт зворотної послідовності. Після обчислень мікроконтролер 4 дає команду на перемикання однофазного споживача на фазу з найвищою напругою (на найменш завантажену фазу) за умови kн0>2% та kн2>2%. З метою дотримання нормативних значень показників якості електричної енергії на затискачах споживача в мікроконтолер 4 додатково введено обмеження на перемикання на менш завантажену фазу, якщо kн0  2% та kн2  2%. Мікроконтролер 4, блок порівняння 3, аналогоцифровий перетворювач 2 та блок спряження 4 живляться від блока живлення 1, входи якого приєднані до фази А та нульового проводу N. Перший вихід блока живлення 1 підключений до аналогоцифрового перетворювача 2, другий вихід - до першого входу блока порівняння 3, третій вихід до мікроконтролера 4, четвертий вихід - до четвертого входу блока спряження 6. 6 Мікроконтролер 4 через перший, другий та третій виходи дає керуючий сигнал на перемикання з найбільш завантаженої фази на найменш завантажену, сигнали надходять на перший, другий та третій блоки спряження 6. Із першого, другого та третього виходів блока спряження 6 керуючий сигнал надходить на перші входи (керуючі електроди) симісторів 7, 8 та 9, другі входи яких відповідно з'єднані з фазами А, В, С, а виходи з'єднані в зірку та підключені до навантаження 10. Наприклад, якщо мікроконтролер 4 дасть сигнал на перемикання з фази А на фазу В, то відповідно симістор 7 закриється, тобто не пропустить сигнал через вихід, а симістор 8 відкриється, тобто пропустить сигнал через вихід до навантаження 10. Таким чином відбудеться переключення з фази А на фазу В. Переключення інших фаз відбувається аналогічним чином. В запропонованому пристрої гальванічна розв'язка наприклад, може бути виконана на основі трансформатора напруги, мікроконтролер та аналого-цифровий перетворювач можуть бути фірми Atmel, в ролі блока контролю несиметрії може бути використана мікросхема ADE7758, а як блок спряження може бути використаний блок комутації силових симісторів і транзисторів (БКСТ1). Таким чином, за рахунок додаткового урахування коефіцієнтів несиметрії значно розширюються функціональні можливості пристрою для автоматичного підключення однофазних споживачів до трифазної мережі. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 94885 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601