Регулятор напруги на основі вольтододаткового трансформатора

Реферат: Винахід належить до обладнання електричних мереж і може використовуватись для підвищення якості напруги в лініях електропередачі змінного струму, в розподільчих пристроях підстанцій, а також в системах електропостачання промислових підприємств. Регулятор напруги на основі вольтододаткового трансформатора включає трифазний вольтододатковий трансформатор, який має одну обмотку, що ввімкнена послідовно з навантаженням, і другу обмотку (збудження), яка отримує живлення від тієї самої мережі. Вольтододатковий трансформатор має третю обмотку (збудження) в кожній фазі включену зустрічно з другою обмоткою (збудження) і підключену до тієї ж мережі з однієї сторони, а з другої сторони обмотки підключені до двох трифазних мостових випрямлячів, окрім того, вольтододатковий трансформатор має четверту додаткову обмотку (збудження) в кожній фазі, яка ізольована від мережі і комутується електронним ключовим пристроєм для замикання обмотки накоротко в моменти, коли дві основні обмотки збудження відключені від електричної мережі і струми в цих обмотках збудження відсутні. До діагоналей трифазних мостових випрямлячів другої та третьої обмоток під'єднано електронний ключовий пристрій. Четверта додаткова обмотка (збудження) в кожній фазі з'єднана в схему "зірки", причому ланцюг між четвертою додатковою обмоткою (збудження) та електронним ключовим пристроєм містить трифазний мостовий випрямляч, до діагоналі якого і під'єднано електронний ключовий пристрій. Як електронні ключові пристрої використані польові транзистори. Пристрій безінерційний і може використовуватися для зменшення коливань напруги в мережі. UA 104080 C2 (12) UA 104080 C2 UA 104080 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до обладнання електричних мереж і може використовуватись для підвищення якості напруги в лініях електропередачі змінного струму, в розподільчих пристроях підстанцій, а також в системах електропостачання промислових підприємств. Відомий регулятор напруги [Электротехнический справочник: Т.2, / Под общ. ред. И.Н. Орлова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 712 с.]. Недоліками зазначеного пристрою є обмежена галузь використання, внаслідок низьких техніко-економічних показників. За найближчий аналог вибрано регулятор напруги на основі вольтододаткового трансформатора, що включає трифазний вольтододатковий трансформатор, який має одну обмотку, що ввімкнена послідовно з навантаженням, і другу обмотку (збудження), яка отримує живлення від тієї самої мережі і комутується електронним ключовим пристроєм [Патент України на винахід № 84582, H02J 3/12. - Спосіб імпульсного регулювання трифазної напруги в пристроях з тристрижневим магнітопроводом.] Недоліком прототипу є те, що вказаний регулятор напруги погіршує баланс реактивної потужності. В основу винаходу поставлено задачу створення регулятора напруги на основі вольтододаткового трансформатора, який би дозволяв підтримувати напругу в межах ГОСТ 13109-97 і не споживав би реактивної потужності при роботі. Поставлена задача вирішується тим, що в регуляторі напруги на основі вольтододаткового трансформатора, що включає трифазний вольтододатковий трансформатор, який має одну обмотку, що ввімкнена послідовно з навантаженням і другу обмотку (збудження), яка отримує живлення від тієї самої мережі, вольтододатковий трансформатор має третю обмотку (збудження) в кожній фазі, включену зустрічно з другою обмоткою (збудження) і підключеною до тієї ж мережі з однієї сторони, а з другої сторони обмотки підключені до двох трифазних мостових випрямлячів, вольтододатковий трансформатор має четверту додаткову обмотку (збудження) в кожній фазі, яка ізольована від мережі і комутується електронним ключовим пристроєм для замикання обмотки накоротко, в моменти, коли дві основні обмотки збудження відключені від електричної мережі і струми в цих обмотках збудження відсутні, відповідно до винаходу, до діагоналей трифазних мостових випрямлячів другої та третьої обмоток під'єднано електронний ключовий пристрій, а четверта додаткова обмотка (збудження) в кожній фазі з'єднана в схему "зірки", причому ланцюг між четвертою додатковою обмоткою (збудження) та електронним ключовим пристроєм містить трифазний мостовий випрямляч, до діагоналі якого і під'єднано електронний ключовий пристрій, а як електронні ключові пристрої використані польові транзистори. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом. Більшість електроприймачів надзвичайно чутливі до якості напруги. Централізоване регулювання напруги здійснюють генераторами електростанцій, трансформаторами, лінійними регуляторами і синхронними компенсаторами. Але вказане регулювання дієве тільки для однорідних споживачів. При різнорідних споживачах необхідно застосовувати локальні регулятори. Запропонований регулятор напруги є прикладом радикального вирішення проблеми регулювання напруги. В запропонованому пристрої трифазний вольтододатковий трансформатор, який має одну обмотку, що ввімкнена послідовно з навантаженням і другу обмотку (збудження), яка отримує живлення від тієї самої мережі, вольтододатковий трансформатор має третю обмотку (збудження) в кожній фазі, включену зустрічно з другою обмоткою (збудження) і підключеною до тієї ж мережі з однієї сторони, а з другої сторони обмотки підключені до двох трифазних мостових випрямлячів, вольтододатковий трансформатор має четверту додаткову обмотку (збудження) в кожній фазі, яка ізольована від мережі і комутується електронним ключовим пристроєм для замикання обмотки накоротко, в моменти коли дві основні обмотки збудження відключені від електричної мережі і струми в цих обмотках збудження відсутні, до діагоналей трифазних мостових випрямлячів другої та третьої обмоток під'єднано електронний ключовий пристрій, а четверта додаткова обмотка (збудження) в кожній фазі з'єднана в схему "зірки", причому ланцюг між четвертою додатковою обмоткою (збудження) та електронним ключовим пристроєм містить трифазний мостовий випрямляч, до діагоналі якого і під'єднано електронний ключовий пристрій, а в якості електронних ключових пристроїв використані польові транзистори. Технічна суть запропонованого пристрою пояснюється кресленням, на якому зображено принципову схему регулятора на основі трифазного вольтододаткового трансформатора (ВДТ). Тут ВДО - вольтододаткові обмотки, підключені послідовно з навантаженням кожної фази, 031 та 032 – друга і третя обмотки збудження, підключені до мережі живлення, 03 3 – четверта 60 1 UA 104080 C2 5 10 15 20 25 30 обмотка збудження, ізольована від електричної мережі, S1, S2 та S3 - електронні ключові пристрої. Основним призначенням регулятора напруги є підтримка по певному закону напруги на виході агрегата при зміні напруги на вході, відхилення та коливання якої є випадковою функцією часу. Регулювання напруги здійснюється шляхом подачі добавки напруги в електричну мережу за допомогою вольтододаткового трансформатора (ВДТ). Складова напруги через послідовно підключену вольтододаткову обмотку ВДТ безпосередньо подається в коло навантаження і регулюванню не підлягає. Друга складова напруги на виході подається в коло навантаження через обмотки збудження 031 та 032 ВДТ та вольтододаткову обмотку ВДО. Обмотка 03 1 підключена погоджено з обмоткою ВДО. Якщо по цій обмотці проходить струм, створюється позитивна добавка напруги Е, і напруга на виході регулятора зростає Uвих=Uвх+Е, де Uвх - напруга на вході регулятора, Е - добавка напруги. Якщо струм проходить по обмотці 032, створюється від'ємна добавка напруги і напруга на виході регулятора знижується. Uвих=Uвх-Е. Плавне регулювання напруги здійснюється імпульсним способом. При цьому створюється послідовність імпульсів, висота яких змінюється по синусоїдальному закону, а ширина - по лінійному. У відповідності із загальноприйнятою класифікацією дану напругу можна розглядати як один із видів амплітудно-імпульсної модуляції (AIM) із змінною шириною імпульсів та стабільною амплітудою модулюючої напруги. Здійснити такий вид модуляції можна за допомогою ВДТ з додатковою обмоткою 033, що замикається накоротко в моменти відключення обмоток 031 чи 032 від мережі. Функціональне призначення обмотки 033 - послабити гістерезисні явища в сталі ВДТ. Ця обмотка фактично розмагнічує магнітопровід трансформатора. Всі обмотки збудження трифазного ВДТ з'єднані в схему "зірки" і підключені до трифазних мостових випрямлячів, в діагоналі яких змонтовані електронні ключові пристрої. Під ключами S1, S2 та S3 в схемі регулятора необхідно розуміти напівпровідникові ключові елементи. Найкращі технікоекономічні показники схема має, якщо застосувати польові транзистори як ключові елементи. Регулятор не призводить до зменшення коефіцієнта потужності і відповідає всім вимогам до регуляторів напруги з боку споживачів електроенергії та електричної мережі. Запропонований пристрій практично не впливає на надійність системи електропостачання. Навіть при виході з ладу пристрою електрозабезпечення споживачів не порушується. Пристрій безінерційний і може використовуватися для зменшення коливань напруги в мережі. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 1. Регулятор напруги на основі вольтододаткового трансформатора, що включає трифазний вольтододатковий трансформатор, який має одну обмотку, що ввімкнена послідовно з навантаженням, і другу обмотку (збудження), яка отримує живлення від тієї самої мережі, вольтододатковий трансформатор має третю обмотку (збудження) в кожній фазі, включену зустрічно з другою обмоткою (збудження) і підключеною до тієї ж мережі з однієї сторони, а з другої сторони обмотки підключені до двох трифазних мостових випрямлячів, вольтододатковий трансформатор має четверту додаткову обмотку (збудження) в кожній фазі, яка ізольована від мережі і комутується електронним ключовим пристроєм для замикання обмотки накоротко, в моменти коли дві основні обмотки збудження відключені від електричної мережі і струми в цих обмотках збудження відсутні, який відрізняється тим, що до діагоналей трифазних мостових випрямлячів другої та третьої обмоток під'єднано електронний ключовий пристрій, а четверта додаткова обмотка (збудження) в кожній фазі з'єднана в схему "зірки", причому між четвертою додатковою обмоткою (збудження) та електронним ключовим пристроєм включено трифазний мостовий випрямляч, до діагоналі якого і під'єднано електронний ключовий пристрій. 2. Регулятор за п. 1, який відрізняється тим, що як електронний ключовий пристрій використані польові транзистори. 2 UA 104080 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3