Тиристорно-контакторний пристрій для перемикання відводів регулювальної обмотки трансформатора під навантаженням

Тиристорно-контакторний пристій для перемикання відводів регулювальної обмотки трансформатора під навантаженням, що містить регулювальну обмотку з відводами, перемикачі відводів, струмообмежувальний реактор з замкнутою магнітною системою і немагнітними зазорами, та схему керування тиристорами з генератором імпульсів, розподільчими трансформаторами, вихід яких приєднано до кіл керування кожного тиристора, який відрізняється тим, що містить контактор з дугогасильним контактом та двома основними контактами, причому обмотки реактора першими різнойменними виводами приєднані до відповідних перемикачів відводів, а другими різнойменними виводами з'єднуються між собою дугогасильним контактом або основними контактами на спільному виводі, а коло з послідовно з'єднаних тиристорного ключа та додаткового контакта підключено паралельно дугогасильному контакту, крім цього, у схему керування тиристорами введені блок опорної напруги та блок синхронізації, у якому фототи U 2 18730 1 3 18730 4 Вищевказане визначає низьку надійність приКрім цього, згідно з корисною моделлю, схема строю. керування тиристорами містить блок синхронізації Недоліком цього пристрою є також застосуу якому фототиристор оптопари своїм анодом чевання стержневого реактора з замкнутою магнітрез дільник напруги, що виконаний на першому та ною системою та немагнітними зазорами, який другому резисторах, та через контакт керування характеризується обмежено-лінійною веберз'єднано з виводами блоку живлення, а катодом амперною характеристикою, внаслідок чого при через перший вивід третього резистора та перший комутації містковим дугогасильним контактом обдіод з'єднано з першим виводом генератора імпумоток реактора послідовно та зустрічне на секцію льсів, причому паралельно світловому діоду опторегулювальної обмотки (положення "міст") у залепари включено другий діод, катод якого з'єднано з жності від фази вмикання та значення поточного середньою точкою дільника напруги, а анод якого магнітного потоку, може виникати режим насиченчерез зустрічно підключений третій діод з'єднано з ня магнітної системи реактора та різке зменшення першим виводом четвертого резистору, інший вийого індуктивності. Це викликає появу кидків струхід якого з'єднано з другим виводом генератора му в колі реактора, які при неприйнятній фазі вмиімпульсів, та з виводами третього та другого резикання, в 5 та більше разів перевищують амплітудні сторів. значення номінальних струмів та приводять до Крім цього, згідно з корисною моделлю, схема великих механічних зусиль в регулювальній обмокерування тиристорами містить блок опорної натці та в обмотках реактора. При цьому надійність пруги, у якому на первинні обмотки трансформаприладу знижується. тора з трьохфазної мережі змінного струму через Проведені дослідження [2] показали, що переконтакти електромеханічних реле приводного мехідного процесу намагнічування реактору, та появу ханізму у залежності від направлення перемиканкидків струму при комутації у положенні «міст» ня відводів подається опорна напруга, фаза якої можна уникнути, якщо тиристорні ключі вмикати в зсунута на необхідний кут включення тиристорів певну фазу відносно фази напруги регулювальної відповідно фази напруги регулювальної обмотки, обмотки. При коефіцієнті потужності навантаження причому вторинні обмотки трансформатору з'єд0,7-0,9 прийнятний кут вмикання тиристорного нано з вхідними виводами випрямляча, що вихідключа відносно фази напруги регулювальної обними виводами підключено до обох виводів четвемотки залежить від направлення перемикання ртого резистору блоку синхронізації. відводів, та дорівнює 150° при перемиканні на поТехнічний результат застосування корисної ниження напруги, та 60° при перемиканні на підмоделі полягає у тому, що завдяки введенню конвищення напруги. [Патент Росії №2137177. тактора, який шунтує тиристорний ключ у стаціоG05F1/20 Н02М5/257. Пристрій для керування тинарних режимах роботи пристрою, забезпечується ристорними ключами. Зборовський И.А., Шелепов короткочасний режим роботи тиристорів - тільки у А.С. ВАТ "Уралелектроважмаш". Опубл. моменти перемикання відводів. Завдяки коротко10.09.1999 г.; Кухарєв О.Л., Дудін В.П., Ірза І.Л., часному протіканню струму через тиристори, та Недвіга Л.О., Піроженко О.М. Досвіт експлуатації короткочасному впливанню на їх високої напруги реакторних пристроїв РПН з тиристорними комунадійність роботи силових напівпровідникових таторами: Тези доповідей міжнародної науковоприборів збільшується. технічної конференції «ТрансформаторобудуванКрім цього, технічний результат застосування ня-2005». - Запоріжжя, 2005. - C.54.]. корисної моделі полягає у тому, що підключення Технічною задачею корисної моделі являється тиристорного ключа паралельно обмоткам реакстворення тиристорно-контакторного пристрою тора дозволяє використовувати один тиристорний для перемикання відводів регулювальної обмотки ключ, що знижує вартість цього пристою. трансформатора під навантаженням, у якому знаКрім цього технічний результат застосування чно підвищується надійність. корисної моделі полягає у тому, що завдяки ввеПоставлена задача вирішується тим, що проденню в схему керування тиристорів блока синхпонований пристрій містить регулювальну обмотку ронізації, вихід якого підключено до генератору з відводами, перемикачі відводів, струмообмежуімпульсів, та введенню блока опорної напруги, вальний реактор із замкнутою магнітною системою який своїми вхідними виводами через контакти і немагнітними зазорами, та схему керування тиреле приводного механізму приєднується до відристорними ключами, що вміщає генератор імпуповідних виводів мережі змінного струму, а вихідльсів, розподільчі трансформатори та кола керуними виводами - до блоку синхронізації, забезпевання кожного тиристора. чується вмикання тиристорів в фіксовану фазу Крім цього, згідно з корисною моделлю, приопорної напруги при перемиканні відводів в однострій містить контактор з дугогасильним контакму напрямку, а також зміну опорної напруги та том, наприклад місткового типу та двома основнивмикання тиристорів у необхідну фазу при переми контактами, причому обмотки реактора першимиканні відводів у зворотному напрямку. Причому ми різнойменними виводами приєднані до відповіу залежності від схеми включення трансформатодних перемикачів відводів, а другими різнойменру виводи мережі змінного струму для підключенними виводами з'єднуються між собою дугогасиня комутаційного блоку опорної напруги треба змільним контактом або основними контактами на нювати відповідно з проведеними розрахунками їх спільному виводі, а коло з послідовно з'єднаних фазового кута, що показані в таблиці 1. тиристорного ключа та додаткового контакту підключено паралельно дугогасильному контакту. 5 18730 6 Таблиця 1. Напрямок переНайменування фази микання А В С А Підвищення наВ пруги С Пониження напруги Виводи для підключення опорної напруги Схема з'єднання первинної обмотки трансформатора Зірка Трикутник АВ BN ВС CN AC AN CN AC AN АВ BN ВС Це забезпечує практично повне обмеження кидків струму намагнічування реактору при перемиканні відводів регулювальної обмотки, як на пониження, так і на підвищення напруги, при цьому зменшуються перевантаження елементів пристрою, та відповідно збільшується його надійність. Крім цього технічний результат застосування пристрою полягає у тому, що завдяки тому, що коло з послідовно з'єднаних тиристорного ключа і додаткового контакту підключено паралельно дугогасильному контакту, забезпечується працездатність пристрою при відмові тиристорних ключів, бо при пробої, або утраті імпульсів керування тиристорів комутація струму виконується дугогасильним контактом. Це забезпечує подальшу роботу пристрою до зносу дугогасильних контактів - декілька тисяч перемикань. Таким чином, відмова тиристорних ключів не приводить до відмови усього пристрою, та не потребує негайного відключення трансформатора, що також підвищує його надійність. Суттєвість корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена функціональна схема пристрою перемикання відводів регулювальної обмотки трансформатора під навантаженням; На схемі: 1 - регулювальна обмотка з відводами 2-4; 5, 6 - перемикачі відводів; 7 - реактор з обмотками 8, 9; 10 - містковий дугогасильний контакт контактору; 11 - додатковий контакт; 12, 13 відповідно перший та другий тиристори; 14, 15 основні контакти контактора; 16 - спільний вивід; 17, 18 - випрямлячі; 19, 20 - вторинні обмотки розподільчого трансформатору; 21 - первинна обмотка розподільчого трансформатору; 22 - генератор імпульсів; 23 - блок живлення з трифазним трансформатором 24, шостипульсним випрямлячем 25, та резистором 26; 27 - блок синхронізації, з контактом керування 28; 29, 30, 34, 35 - резистори; 31 тиристорна оптопара; 32, 33, 36 - діоди; 37 - блок опорної напруги; 38, 39 - двополюсні контакти реле; 40 - трансформатор з первинними обмотками 41,42 та вторинною обмоткою 43; 44 - випрямляч; 45 - приводний механізм; 46, 47 - реле керування приводного механізму при перемиканні відводів відповідно на пониження та на підвищення напруги. Пристрій містить регулювальну обмотку 1 з відводами 2-4, перемикачі відводів 5, 6, струмообмежувальний реактор 7 із замкнутою магнітною системою і немагнітними зазорами, та схему керування тиристорними ключами, що вміщає генератор імпульсів 22, розподільчий трансформатор с первинною 21 та вторинними обмотками 19, 20, які через відповідні випрямлячі 17, 18 підключені до кіл керування тиристорів 12, 13. Згідно з корисною моделлю обмотки реактора 8, 9 першими різнойменними виводами приєднані до відповідних перемикачів відводів 5, 6, а другими різнойменними виводами з'єднуються між собою містковим дугогасильним контактом 10 або на спільному виводі 16 основними контактами 14, 15. Коло з послідовно з'єднаних тиристорів 12, 13, та додаткового контакту 11 підключено паралельно містковому дугогасильному контакту 10. Схема керування тиристорами містить блок синхронізації 27 у якому фототиристор оптопари 31 своїм анодом через дільник напруги, що виконаний на резисторах 29, 30, та через контакт керування 28 і резистор 26 з'єднано з виводами випрямляча 25 блоку живлення 23, причому трифазний трансформатор 25 останнього первинними обмотками підключено до мережі змінного струму А, В, С з заземленою нейтраллю N. Катод фототиристора оптопари 31 з'єднано з першим виводом резистора 35 та через діод 36 з'єднано з першим виводом генератора імпульсів 22, причому паралельно світловому діоду оптопари 31 включено діод 32, катод якого з'єднано з середньою точкою дільника напруги резисторів 29, 30, а анод якого через зустрічно підключений діод 33 з'єднано з першим виводом резистору 34, інший вивід якого підключено до другого виводу генератора імпульсів, та до інших виводів резисторів 30, 35. Схема керування тиристорами містить також блок опорної напруги 37, у якому при перемиканні відводів на підвищення напруги первинні обмотки 41, 42 трансформатору 40 через двополюсний комутаційний контакт 38, електромеханічного реле 46 приводного механізму 45 підключено до лінійної напруги між виводами А і С трьохфазної мережі змінного струму, а при перемикання відводів на пониження напруги первинна обмотка 42 через двополюсний комутаційний контакт 39, електромеханічного реле 47 підключено до фазної напруги між виводами В і N мережі змінного струму, а вторинна обмотка 43 трансформатору 40 приєднана до вхідних виводів випрямляча 44, що своїми вихідними виводами підключено до обох виводів резистору 34 блоку синхронізації 27. Пристрій працює таким чином. У стаціонарному положенні перемикачі 5, 6 комутуються з відводом 2 регулювальної обмотки 1, основні контакти 14, 15 контактора, дугогасильний контакт 10 та додатковий контакт 11 находяться в замкнутому 7 18730 8 положенні. Струм навантаження проходить через імпульсів, який формує необхідний імпульс для перемикачі відводів 5, 6, обмотки 8, 9 реактора 7, відкриття тиристорів 12, 13. Тобто вмикання тирита контакти 14, 15 до спільного виводу 16. При сторів відбувається в фазу, близьку до 150°, що цьому завдяки включенню обмоток 8, 9 реактора 7 дозволяє практично повністю обмежити кидки паралельно та зустрічно їх індуктивність практично струму намагнічування реактора. В контакторі часдорівнює нулю. Напруга блоку живлення 23 податина струму навантаження проходить через переється на блок синхронізації 27, а саме через замикач відводів 6, а між відводами 2, 3 регулювамкнутий контакт 37, дільник напруги, що виконаний льної обмотки 1, а через обмотки реактора 8, 9 на двох резисторах 29, 30, на анод фототиристора додатковий контакт 11, тиристори 12, 13 тече цироптопари 31. Реле приводного механізму 43, 44 куляційний струм. відключені, а їх контакти 39, 40 розімкнуті. При 7. Замикається дугогасильний контакт 10. Так цьому оптотиристор 31 знаходиться в запертому як опір контактів нижче ніж динамічний опір тирисстані, та живлення на генератор імпульсів 22 не торів, струм переходить з тиристорів 12, 13 на дуприходить, тому й тиристори 12, 13 знаходяться у гогасильний контакт 10. непровідному стані. 8. Замикається основний контакт 15. Струм з Алгоритм перемикання відводів на пониження відводу 3 проходить через основний контакт 15. напруги наступний: 9. Розмикається основний контакт 14. Струм з 1. При появі команди на пониження напруги відводу 2 проходить через містковий дугогасильвключається приводний механізм 45 та його реле ний контакт 10. 47, яке своїми контактами 40 подає напругу фази 10. Розмикається містковий дугогасильний коВ на трансформатор 40, випрямляч 44 блоку опонтакт 10, та струм навантаження переходить у рної напруги 44, з якого пульсуюча опорна напруга коло тиристорів 12, 13. прикладається до резистору 34 блока синхроніза11. Розмикається контакт 28 чим знімаються ції 27. У зоні нульових значень вихідної пульсуючої імпульси керування з тиристорів 12, 13. Після пенапруги випрямляча 44 оптрон 31 відкривається, реходу тиристорів у непровідний стан, розмиката через фототиристор починає проходити струм з ється додатковий контакт 11. блоку живлення 23 до генератору імпульсів 22, 12. Перемикач відводів 5 переходить з відводу який формує необхідний імпульс для відкриття 2 на відвід 3 регулювальної обмотки 1. тиристорів 12, 13. Завдяки тому, що тиристори 12, 13. Замикається додатковий контакт 11, кон13 зашунтовані дугогасильним контактом, вони такт 28, після чого подаються імпульси керування поки що не відкриваються. на тиристори 12, 13. Частина струму навантажен2. Розмикається основний контакт 15 контакня проходить через перемикач відводів 5, через тора. При цьому увесь струм проходить через пеобмотку реактора 8, додатковий контакт 11, тирисремикачі відводів 5, 6 обмотки 8, 9 реактора 7, тори 12, 13. через містковий дугогасильний контакт 10 та кон14. Замикається дугогасильний контакт 10. такт 14 до спільного виводу 16. Струм переходить з тиристорів 12, 13 на дугогаси3. Розмикається дугогасильний контакт 10. На льний контакт 10. його контактах короткочасно з'являється дуга, під 15. Замикається основний контакт 14. Струм з напругою якої тиристори 12, 13 відкриваються, та відводу 3 проходить через основний контакт 14. струм навантаження переходить у коло тиристо16. Зупиняється приводний механізм 45, відкрів. Дуга на контактах 10 згасає. лючається реле 47, та розмикається його контакт 4. Розмикається контакт 28, чим забезпечуєть40. ся відключення генератору 22, та зняття імпульсів Перемикання відводів з відводу 3 на відвід 4 керування з тиристорів 12, 13. Після переходу тирегулювальної обмотки 1 виконується аналогічно. ристорів 12, 13 у непровідний стан, розмикається Перемикання відводів з відводу 3 на відвід 2 додатковий контакт 11. здійснюється у зворотному порядку, при цьому 5. Перемикач відводів 6 переходить з відводу після включення приводного механізму 45 включа2 на відвід 3 регулювальної обмотки 1. ється реле 46 яке своїми контактами 39 подає 6. Замикається додатковий контакт 11, а потім опорну лінійну напругу «СА» на трансформатор замикається контакт 28. У зоні нульових значень 40, випрямляч 44 та блок синхронізації 27, що довихідної пульсуючої напруги випрямляча 44, що зволяє включити тиристори 13, 14 в кут вмикання, відстає від фази напруги регулювальної обмотки 1 що дорівнює 60° відносно фази напруги регулювапристрою (фаза лінійної напруги АВ) на 150°, оптльної обмотки пристрою (фаза лінійної напруги рон відкривається, та через фототиристор починає АВ), чим забезпечується обмеження кидків струмів проходити струм з блоку живлення до генератору в цьому циклі перемикання. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 18730 Підписне 10 Тираж 26 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