Трифазна електрична мережа
Номер патенту: 77257
Опубліковано: 11.02.2013
Автори: Шидловський Анатолій Корнійович, Козлов Олександр Валентинович, Жаркін Андрій Федорович, Новський Володимир Олександрович, Капличний Недь Микитович
Формула / Реферат
1. Трифазна електрична мережа, що містить джерело трифазних напруг з нейтральною точкою і, відповідно, три фазних і нейтральний провідники; фільтр струмів нульової послідовності, вхідні затискачі якого приєднано до відповідних фазних провідників мережі та однофазний приймач електричної енергії, яка відрізняється тим, що вона має групу електроприймачів, з'єднаних по схемі трифазна "зірка" і підключених відповідно до фазних і нейтрального провідників трифазної мережі, причому згаданий однофазний електроприймач включено між затискачем штучної нейтральної точки фільтра струмів нульової послідовності та одним із фазних провідників трифазної мережі.
2. Трифазна мережа за п. 1, яка відрізняється тим, що фільтр струмів нульової послідовності виконано на основі схеми з електромагнітними зв'язками, що включає тристрижневий магнітопровід з двома групами обмоток з однаковою кількістю витків в кожній, кінці яких з'єднано по схемі "зустрічний зигзаг", при цьому початки обмоток першої групи створюють вхідні затискачі фільтра, а початки обмоток другої групи об'єднано між собою і утворюють штучну нейтральну точку.
3. Трифазна мережа за п. 1, яка відрізняється тим, що фільтр струмів нульової послідовності виконано на основі схеми з електричними зв'язками, що включає три конденсатори і дросель, причому перші виводи конденсаторів є вхідними затискачами фільтра, а другі виводи об'єднано між собою і підключено до входу згаданого дроселя, вихід якого є штучною нейтральною точкою фільтра.
Текст
Реферат: Трифазна електрична мережа містить джерело трифазних напруг з нейтральною точкою, три фазних і нейтральний провідники, фільтр струмів нульової послідовності, однофазний приймач електричної енергії, групу електроприймачів, з'єднаних по схемі трифазна "зірка" і підключених відповідно до фазних і нейтрального провідників трифазної мережі. Однофазний електроприймач включено між затискачем штучної нейтральної точки фільтра струмів нульової послідовності та одним із фазних провідників трифазної мережі. UA 77257 U (54) ТРИФАЗНА ЕЛЕКТРИЧНА МЕРЕЖА UA 77257 U UA 77257 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана, як засіб покращення якості електричної енергії в розподільних мережах низької напруги загального призначення для живлення відповідальних електроприймачів, які вимагають електричну енергію високої якості. Сучасні розподільні мережі низької напруги характеризуються незадовільною якістю електричної енергії, що викликано відхиленнями та несинусоідальністю напруг, а також провалами і імпульсними перенапругами мережі живлення, які пов'язано з несиметричним підключенням навантажень, їх нелінійним та різкозмінним характером. Відомі трифазні електричні мережі, в яких для покращення якості електричної енергії використовуються коригуючи пристрої, а саме фільтри струмів нульової послідовності (ФСНП) (Шидловский А.К., Новский В.А., Каплычный Н.М. "Стабилизация параметров електрической енергии в распределительных сетях" К.Наук, думка, 1989. - 312 с; Пентегов И.В., Римар С.В., Волков И.В., Безручко В.М. и др. "Сравнительный анализ трехфазных фильтров токов нулевой последовательности автотрансформаторного и трансформаторного типов" - Техн. електродинамика, тем. вип. "Проблеми сучасної електротехніки", - 2008, - Ч.3. - С.49-56). Зазначені мережі містять джерело трифазних напруг з нейтральною точкою і, відповідно, три фазних і один нейтральний провідники, до яких приєднано групи електроприймачів, а також вхідні затискачі ФСНП, нейтральна точка якого безпосередньо підключена до нейтрального провідника мережі. Особливістю зазначених мереж є наявність загального для всіх навантажень мережі централізованого ФСНП, за допомогою якого здійснюється параметричне симетрування фазних напруг в умовах безперервної зміни навантажень фаз мережі і підтримуються інші параметри напруг трифазної мережі згідно з діючими стандартами якості напруг [ГОСТ 13109-97]. Причому територіально такі фільтри встановлюються в місцях зосередження трифазних навантажень, де значення струму нульової послідовності мережі досягають максимальних значень. Наприклад, це стосується трифазних або однофазних відгалужень зі значною кількістю споживачів, які вимагають електроенергію високої якості. Таке розташування фільтрів забезпечує ефективну стабілізацію нейтральної точки мережі, зменшує величину струму в нейтральному провіднику, забезпечує високу ефективність роботи фільтрів, зменшує спотворення форм кривих фазних напруг на навантаженнях, а також зменшує втрати енергії в мережі. При установці ФСНП в місці зазначених вище відгалужень завдяки своїм високим фільтруючим властивостям такі фільтри невибірково споживають з мережі струми нульової послідовності від усіх без винятку електроприймачів, що приводить до значного завищення встановленої потужності ФСНП. За рахунок перерозподілу струмів нульової послідовності це може призвести до додаткових втрат енергії в мережі та збільшення перенавантаження нейтрального провідника відгалуження, де встановлено ФСНП. До відгалужень розподільних мереж низької напруги, що живлять окремі будинки чи офісні центри, підключаються, як правило, споживачі електричної енергії двох видів. З одного боку, це споживачі, які не чутливі до якості електроенергії, наприклад, електронагрівачі. З іншого боку, це низка споживачів, які вимагають електроенергію високої якості (комп'ютерна, вимірювальна та відеотехніка, складні побутові прилади, електроінструменти та ін.), частка яких в загальному числі споживачів складає понад 30 %. Тому застосування централізованого ФСНП, розрахованого на повну потужність всіх споживачів зазначеного відгалуження, недоцільно з техніко-економічних причин. Таким чином, основним недоліком таких трифазних мереж з традиційним підключенням централізованого ФСНП є завищена встановлена потужність ФСНП, яка визначається загальними струмами нульової послідовності, що генеруються усіма споживачами електричної мережі, а не їх частиною. Найбільш близьким технічним рішенням до трифазної електричної мережі, що заявляється, є система для стабілізації напруг трифазної чотирипровідної мережі, яка містить з'єднані послідовно трансформатор живлення, низьковольтну чотирипровідну мережу, однофазний стабілізатор напруги, а також ФСНП, виводи лінійних та нейтральних фаз якого приєднано до відповідних фазних та нейтрального провідників трифазної мережі (Музиченко О.Д., Музиченко Ю.О. Застосування фільтра струмів нульової послідовності основної та вищих гармонік як перетворювача параметрично врівноважених режимів багатофазних, наприклад трифазних, напруг та струмів. Патент України №97162 МКП Н 02J 3/26, G05F 1/26, G05F 1/14. Опубліковано 10.01.2012. Бюл.№1). Завдяки наявності ФСНП в даній мережі крім фільтрації струмів нульової послідовності додатково здійснюється параметричне перетворення і розподілення струму нейтральної фази між проводами лінійних фаз. При цьому струм в нейтральному проводі мережі зменшується в залежності від співвідношення опорів нульової послідовності трансформатора джерела 1 UA 77257 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 живлення та самого ФСНП і може досягати теоретично нульових значень. Це дає змогу заощаджувати електроенергію, а також зменшити нагрів та збільшити пропускну потужність трансформатора. Першим недоліком найближчого аналога є надлишкова встановлена потужність ФСНП, що викликано використанням традиційної схеми його підключення, коли нейтральна точка ФСНП підключається до нейтрального провідника трифазної мережі. В результаті для здійснення ефективного симетрування мережі і стабілізації її нейтральної точки встановлена потужність ФСНП визначається потужністю всіх споживачів електроенергії мережі, а не тільки тієї частини, яка потребує електричної енергії високої якості. Це суттєво погіршує техніко-економічні та масогабаритні показники мережі. Другим недоліком найближчого аналога є наявність потужного однофазного стабілізатора напруги, що додатково ускладнює мережу, в результаті надійність її роботи зменшується і збільшуються втрати електроенергії. Задачею корисної моделі є створення такої трифазної електричної мережі, в якій за рахунок підключення однофазного електроприймача, який вимагає електричну енергію високої якості, між затискачем штучної нейтральної точки фільтра струмів нульової послідовності та одним із фазних провідників трифазної мережі досягається новий технічний результат: зменшення встановленої потужності ФСНП, спрощення схеми виконання мережі, а також підвищення надійності постачання та якості електроенергії при суттєвому зменшенні її втрат. При цьому потужність ФСНП розраховується, виходячи із потужності зазначених вище однофазних електроприймачів, і повинна бути достатньою для отримання такої стабільності нейтральної точки, яка б забезпечувала їх нормальну роботу. Поставлена задача вирішується тим, що в трифазній електричній мережі, яка містить джерело трифазних напруг з нейтральною точкою і, відповідно, три фазних та нейтральний провідники, фільтр струмів нульової послідовності, вхідні затискачі якого приєднано до відповідних фазних провідників мережі, однофазний приймач електричної енергії та групу електроприймачів, з'єднаних по схемі трифазна "зірка" і підключених відповідно до фазних та нейтрального провідників трифазної мережі, згаданий однофазний електроприймач підключено між затискачем штучної нейтральної точки фільтра струмів нульової послідовності та одним із фазних провідників трифазної мережі. В трифазній мережі фільтр струмів нульової послідовності виконано на основі схеми з електромагнітними зв'язками, що включає тристрижневий магнітопровід з двома групами обмоток з однаковою кількістю витків в кожній, кінці яких з'єднано по схемі "зустрічний зигзаг", при цьому початки обмоток першої групи створюють вхідні затискачі фільтру, а початки обмоток другої групи об'єднані між собою і утворюють штучну нейтральну точку фільтру. В трифазній мережі фільтр струмів нульової послідовності виконано на основі схеми з електричними зв'язками, що включає три конденсатори і дросель, причому перші виводи конденсаторів є вхідними затискачами фільтру, а другі виводи - об'єднано між собою і підключено до входу згаданого дроселя, вихід якого є штучною нейтральною точкою фільтру. Результатом застосування корисної моделі є можливість створення в межах існуючих електричних мереж окремих однофазних ділянок для живлення відповідальних споживачів електроенергією високої якості з використанням простих та надійних ФСНП. Крім того, за рахунок зменшення встановленої потужності ФСНП, що дорівнює потужності тільки відповідальних однофазних споживачів електроенергії, суттєво поліпшуються техніко-економічні показники мережі. На основі наведеного вище можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, викладених у формулі корисної моделі, є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату, а саме, зменшення встановленої потужності ФСНП, спрощення схеми виконання мережі, а також підвищення надійності постачання та якості електроенергії живлення відповідальних однофазних споживачів. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведено принципову схему трифазної електричної мережі, що заявляється; на фіг.2 - принципову схему ФСНП з електромагнітними зв'язками; на фіг.3 - принципову схему ФСНП з електричними зв'язками. До складу трифазної електричної мережі входять: джерело трифазної симетричної системи напруг 1 з фазами А, В, С та нейтральною точкою 0; фазні провідники 2, 3, 4 та нейтральний провідник 5; електроприймачі, які порушують якість електричної енергії 6, 7, 8, та мають опори, відповідно, Za, Zb, Zc; фільтр струмів нульової послідовності 9, вхідні затискачі 10, 11, 12 якого підключено до відповідних фазних провідників мережі 2, 3, 4, а штучна нейтральна точка 13 підключена до одного вивода відповідального однофазного електроприймача 14 з опором Zh, 2 UA 77257 U 5 10 15 20 25 30 35 що вимагає електричну енергію високої якості, інший вивід якого зв'язаний з одним із фазних провідників мережі. Представлений на фіг.2 ФСНП виконано на основі схеми автотрансформаторного типу з електромагнітними зв'язками, що включає тристрижневий магнітопровід і дві групи обмоток, по три в кожній, з однаковою кількістю витків. Початки обмоток першої групи створюють вхідні затискачі 10, 11, 12 ФСНП, а кінці згаданих обмоток з'єднано з кінцями обмоток другої групи по схемі "зустрічний зигзаг". Початки обмоток другої групи об'єднано і створюють штучну нейтральну точку 13 ФСНП. Представлений на фіг. 3 ФСНП виконано на основі схеми з електричними зв'язками, що включає три конденсатори і дросель. Перші виводи конденсаторів утворюють вхідні затискачі фільтру 10, 11, 12, а другі виводи об'єднано між собою і підключено до входу дроселя, вихід якого є штучною нейтральною точкою 13 ФСНП. Робота трифазної електричної мережі полягає в тому, що енергія трифазного струму від джерела трифазної системи напруг з нейтральною точкою за допомогою трьох фазних 2, 3, 4 та нейтрального провідника 5 подається до групи електроприймачів, які порушують якість електричної енергії 6, 7, 8. В загальному випадку ці електроприймачі мають різні опори Za, Zb, Zc, величини яких стохастично змінюються в діапазоні від мінімальних до максимальних значень, що призводить до виникнення в мережі струму нульової послідовності, який, викликає зміщення нейтральної точки і, відповідно, несиметрію фазних напруг. Величина несиметрії фазних напруг може досягати 100 % в крайньому випадку при обриві фазного провідника. Для живлення відповідальних однофазних електроприймачів 14 використовується штучна нейтральна точка 13, що створюється за допомогою ФСНП. Згадана нейтральна точка 13 завдяки властивостям ФСНП гарантовано знаходиться в геометричному центрі трикутника лінійних напруг. У зв'язку з тим, що трикутник лінійних напруг має достатньо високу стабільність, фазна напруга, яка використовується для живлення відповідальних споживачів, теж буде мати високу стабільність. За рахунок дуже незначного опору нульової послідовності ФСНП її можлива нестабільність практично є мінімальною. Таким чином забезпечується висока якість і стабільність напруги живлення відповідальних однофазних електроприймачів без застосування додаткового стабілізатора змінної напруги. На відміну від найближчого аналога, встановлена потужність ФСНП в мережі, що заявляється, суттєво менша і визначається потужністю тільки однофазних приймачів, які вимагають електричну енергію високої якості. Таким чином досягається новий технічний результат: зменшення встановленої потужності ФСНП та втрат електроенергії в мережі, спрощується схема мережі та підвищується надійність постачання електроенергії за рахунок виключення додаткового стабілізатора напруги та покращується якість електроенергії, що живить відповідальні однофазні електроприймачі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Трифазна електрична мережа, що містить джерело трифазних напруг з нейтральною точкою і, відповідно, три фазних і нейтральний провідники; фільтр струмів нульової послідовності, вхідні затискачі якого приєднано до відповідних фазних провідників мережі та однофазний приймач електричної енергії, яка відрізняється тим, що вона має групу електроприймачів, з'єднаних по схемі трифазна "зірка" і підключених відповідно до фазних і нейтрального провідників трифазної мережі, причому згаданий однофазний електроприймач включено між затискачем штучної нейтральної точки фільтра струмів нульової послідовності та одним із фазних провідників трифазної мережі. 2. Трифазна мережа за п. 1, яка відрізняється тим, що фільтр струмів нульової послідовності виконано на основі схеми з електромагнітними зв'язками, що включає тристрижневий магнітопровід з двома групами обмоток з однаковою кількістю витків в кожній, кінці яких з'єднано по схемі "зустрічний зигзаг", при цьому початки обмоток першої групи створюють вхідні затискачі фільтра, а початки обмоток другої групи об'єднано між собою і утворюють штучну нейтральну точку. 3. Трифазна мережа за п. 1, яка відрізняється тим, що фільтр струмів нульової послідовності виконано на основі схеми з електричними зв'язками, що включає три конденсатори і дросель, причому перші виводи конденсаторів є вхідними затискачами фільтра, а другі виводи об'єднано між собою і підключено до входу згаданого дроселя, вихід якого є штучною нейтральною точкою фільтра. 3 UA 77257 U 4 UA 77257 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 5
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюThree-phase electric network
Автори англійськоюShydlovskyy Anatolii Korniiovych, Zharkin Andrii Fedorovych, Kaplychnyi Ned Mykytovych, Novskyi Volodymyr Oleksandrovych, Kozlov Oleksandr Valentynovych
Назва патенту російськоюТрехфазная электрическая сеть
Автори російськоюШидловський Анатолий Корнеевич, Жаркин Андрей Федорович, Капличний Недь Никитович, Новский Владимир Александрович, Козлов Александр Валентинович
МПК / Мітки
МПК: H02J 3/26
Мітки: мережа, електрична, трифазна
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-77257-trifazna-elektrichna-merezha.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Трифазна електрична мережа</a>
Попередній патент: Спосіб одержання залізовмісного коагулянту
Наступний патент: Спосіб визначення кількісного вмісту вірусу грипу коней на основі мікрометоду бляшкоутворення
Випадковий патент: Екскаватор-навантажувач