Спосіб та пристрій для симетрування трифазних напруг

1. Спосіб симетрування трифазних напруг споживача, при якому змінюють ступінь несиметрії живильних напруг трифазної мережі, для чого перемикають виводи обмоток трансформаторів та/або автотрансформаторів за допомогою силових ключів та суміщають окремі фази різних систем напруг, який відрізняється тим, що трифазну систему напруг живильної трифазної мережі перетворюють у шестифазну систему напруг з нульовою фазою, шестифазну систему напруг повертають на фазний кут +p/6 або -p/6, нульову фазу шестифазної системи напруг суміщають за потенціалом з однією лінійною фазою живильної трифазної мережі, а вказані перетворення проводять за допомогою перетворювача фаз, перед перемиканням комутовану фазу трифазної мережі споживача відключають за допомогою силового ключа від однієї з фаз шестифазної мережі, після закінчення перехідних процесів у електричних колах указану комутовану фазу трифазної мережі споживача приєднують до іншої фази шестифазної системи напруг, а під час указаного перемикання знижують опір нульової послідовності трифазної мережі споживача. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що трифазну систему напруг живильної мережі перетворюють у дванадцятифазну систему напруг з нульовою фазою, дванадцятифазну систему напруг повертають на фазний кут +p/6 або -p/6, нульову фазу дванадцятифазної системи напруг суміщають за потенціалом з лінійною фазою живильної трифазної мережі, причому з її лінійною фазою, яку суміщають з нульовою фазою шестифазної системи напруг, а комутуючу лінійну фазу мережі 2 (19) 1 3 82728 4 споживача приєднують до виводів обмоток перевиводу шести перших додаткових обмоток шеститворювача фаз. фазної системи напруг, а затискачі лінійних та ну8. Спосіб за пп. 1-6, який відрізняється тим, що льової фаз електромагнітного чотириполюсника вимірюють модулі трьох лінійних напруг живильної приєднані відповідно до затискачів мережі спожимережі, за модулями цих напруг обчислюють мовача. дулі напруг зворотної послідовності всіх трикутни10. Пристрій за п. 9, який відрізняється тим, що ків напруг, утворених двома некомутованими фашестифазна та дванадцятифазна системи напруг зами мережі споживача та кожною фазою суміщені в перетворювачі фаз, при цьому до приперетворювача фаз, обчислені модулі порівнюють строю додано шість других додаткових обмоток, а між собою і вибирають той трикутник напруг, а кожна з шести перших додаткових обмоток викоотже і номер силового ключа, який забезпечує нана з двома проміжними виводами, перший з мінімальну несиметрію трифазної мережі спожияких ділить кожну з шести перших додаткових обвача. моток у відношенні 0,5:0,5, а другий - у відношенні 9. Пристрій для симетрування трифазних напруг 3-1/2:(1-3-1/2), кожен з перших виводів шести других споживача, який містить затискачі лінійних та нудодаткових обмоток приєднаний по одному до льової фаз живильної трифазної мережі та затисодного другого проміжного виводу кожної з шести качі лінійних та нульової фаз мережі споживача, перших додаткових обмоток, а кожен з других висилові ключі та блок керування, тристрижневий водів шести других додаткових обмоток по одному магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщені приєднаний до одного другого виводу силового принаймні по одній обмотці з виводами, які з'єднаключа першої групи, кожен перший проміжний вині між собою у трикутник, вершини якого приєднані від кожної з шести перших додаткових обмоток по до лінійних фаз живильної мережі, який відрізняодному приєднаний до одного другого виводу сиється тим, що додатково має шість перших додатлового ключа другої групи, кожен другий вивід кокових обмоток, розміщених по дві обмотки на кожжної з шести перших додаткових обмоток по одному стрижні, та чотириполюсник з мінімально ному приєднаний до одного другого виводу малим опором нульової послідовності, шість персилового ключа третьої групи, лінійна фаза живиших додаткових обмоток одними виводами з'єднальної трифазної мережі, суміщена з нульовими ні між собою і приєднані до затискача однієї з ліфазами шестифазної та інших багатофазних сиснійних фаз живильної трифазної мережі, шість тем напруг, приєднана до другого виводу одного перших додаткових обмоток ввімкнені між собою у силового ключа. шестипроменеву зірку так, що потенціали других 11. Пристрій за пп. 9 та 10, який відрізняється виводів шести перших додаткових обмоток є потетим, що електромагнітний чотириполюсник з мінінціалами шестифазної системи напруг, шість пермально малим опором нульової послідовностівиших додаткових обмоток мають однакову кількість конано у вигляді фільтра струмів нульової послівитків, кожен затискач другої і третьої лінійних довності, обмотки якого ввімкнені у зиґзаґ. фаз, а також затискач нульової фази живильної 12. Пристрій за пп. 9 та 10, який відрізняється мережі приєднані по одному до одного із затискатим, що електромагнітний чотириполюсник з мінічів однойменних фаз мережі споживача, а затисмально малим опором нульової послідовності викач третьої (комутованої) лінійної фази мережі конано у вигляді фільтра струмів нульової посліспоживача приєднаний до кожного першого виводу довності, обмотки якого ввімкнені за l-подібною всіх силових ключів, кожен другий вивід силового схемою. ключа по одному приєднаний до одного другого Спосіб та пристрій для симетрування трифазних напруг відноситься до електротехніки та електроенергетики. Він призначений для зменшення несиметрії лінійних напруг у високовольтних та низьковольтних трифазних мережах, у тому числі в розподільчих чотирипровідних мережах. Пристрій може бути використаний для регулювання коефіцієнту несиметрії за зворотною послідовністю трифазних напруг, наприклад, для живлення трифазних двигунів та інших споживачів, чутливих приймачів до несиметрії трифазних напруг. Відомий спосіб симетрування трифазних напруг на приймачах споживача, при якому змінюють ступінь несиметрії живильних напруг трифазної мережі [1], при якому симетрію досягають параметрично, тобто незалежно від параметрів несиметрії напруг (величини та фазного кута). Для цього зменшують опір нульової послідовності трансформаторів та автотрансформаторів шляхом зміни схеми з'єднань. При цьому способі задовільно симетрують фазні трифазні напруги. Недолік способу полягає у тому, що параметричні способи принципово не можуть виконувати симетрування лінійних напруг трифазної мережі. Відомий спосіб симетрування трифазних напруг [2], при якому симетрію досягають шляхом зміни опорів конденсаторних батарей та котушок індуктивності (реакторів). З цією метою перемикають виводи секцій конденсаторних батарей або/та котушок індуктивностей. Недолік способу - велика встановлена потужність реактивних елементів, яка складає не менше 115% потужності приймача енергії. Відомий спосіб симетрування трифазних напруг [3-6], при якому симетрію досягають шляхом перемикання виводів трифазних або/та однофазних трансформаторів. Недолік способу - велика встановлена потужність трансформаторів, яка 5 82728 6 досягає 130-150% і більше від потужності наванp/18, нульову фазу вісімнадцятифазної системи таження споживача. напруг суміщають за потенціалом з лінійною фаНайближчим аналогом до способу, що заявлязою живильної трифазної мережі, яку суміщають з ється є спосіб симетрування трифазних напруг [7], нульовою фазою шестифазної системи напруг, а при якому перемикають виводи обмоток однофазкомутуючу лінійну фазу мережі споживача з допоних вольтодобавочних трансформаторів за допомогою силових ключів переключають між фазами могою силових ключів, а середню точку силової як шестифазної та дванадцятифазної систем насхеми приєднують до нульової фази живильної пруг, так і вісімнадцятифазної систем напруг. мережі. Недолік способу - тривалість перерви елеДля більшого розширення області симетруктропостачання сягає від 100 мілісекунд до 300 вання трифазну систему напруг живильної мережі мілісекунд, що перевищує допустиму норму переперетворюють у двадцятичотирьохфазну систему рви живлення у 10-30 разів. Крім того, спосіб має напруг з нульовою фазою, двадцятичотирьохфазнедостатню точність підтримання необхідної нену систему напруг повертають на фазний кут +p/18 симетрії, яка у багатьох випадках не повинна пеабо -p/18, нульову фазу двадцятичотирьохфазної ревищувати 0,5%-1%. системи напруг суміщають за потенціалом з лінійУ зв'язку з цим була поставлена задача: заною фазою живильної трифазної мережі, яку субезпечити неперервність електропостачання при міщають з нульовою фазою шестифазної системи перемиканні силових ключів у процесі регулюваннапруг, а комутуючу лінійну фазу мережі споживаня симетрії лінійних трифазних напруг і підвищити ча з допомогою силових ключів переключають між точність симетрування. фазами як шестифазної, дванадцятифазної та Поставлена задача вирішена шляхом розшивісімнадцятифазної систем напруг, так і двадцятирення області симетрування і розмежування вкачотирьохфазної системи напруг. заної області у відповідності до зміни фазного кута Процеси перетворення трифазної системи ната модуля коефіцієнту несиметрії трифазних напруг в шестифазну та дванадцятифазну та інші пруг, а саме тим, що системи напруг суміщають в одному електромагніу способі симетрування трифазних напруг тному елементі. споживача, при якому змінюють ступінь несиметрії Зниження опору нульової послідовності тринапруг живильних трифазної мережі, для чого пефазної мережі споживача виконують за допомогою реключають виводи обмоток трансформаторів та приєднаного до неї електромагнітного чотирипоавтотрансформаторів з допомогою силових ключів люсника, наприклад, фільтру струмів нульової та суміщають окремі фази різних систем напруг, послідовності. трифазну систему напруг живильної трифазної Вимірюють модуль та фазний кут вектора намережі перетворюють у шестифазну систему напруги зворотної послідовності трифазної живильпруг з нульовою фазою, шестифазну систему наної мережі, за модулем та фазним кутом якого пруг повертають на фазний кут +p/6 або -p/6, нуобчислюють порядковий номер того силового клюльову фазу шестифазної системи напруг ча, з допомогою якого комутовану лінійну фазу суміщають за потенціалом з однією лінійною фамережі споживача приєднують до виводів обмоток зою живильної трифазної мережі, а вказані переперетворювача фаз. творення проводять з допомогою перетворювача Вимірюють модулі трьох лінійних напруг живифаз, льної мережі, за модулями цих напруг обчислюють перед переключенням комутовану фазу тримодулі напруг зворотної послідовності всіх трикутфазної мережі споживача відключають за допомоників напруг, утворених двома некомутованими гою силового ключа від однієї з фаз шестифазної фазами мережі споживача та кожною фазою перемережі, після закінчення перехідних процесів у творювача фаз, обчислені модулі порівнюють між електричних колах указану комутовану фазу трисобою і обирають той трикутник напруг, а отже і фазної мережі споживача приєднують до іншої номер силового ключа, який забезпечує мінімальфази шестифазної системи напруг, ну несиметрію трифазної мережі споживача. а під час указаного переключення знижують Відомий пристрій для симетрування трифазопір нульової послідовності трифазної мережі них напруг споживача [8], що має тристрижневий споживача. магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщеТрифазну систему напруг живильної мережі на перша та друга обмотки. Перша обмотка, яка перетворюють у дванадцятифазну систему напруг розміщена на одному стрижні, та друга обмотка, з нульовою фазою, дванадцятифазну систему яка розміщена на другому стрижні, між собою ввінапруг повертають на фазний кут +p/6 або -p/6, мкнені послідовно. Три такі послідовні з'єднання нульову фазу дванадцятифазної системи напруг ввімкнені в зірку й променями приєднані до лінійсуміщають за потенціалом з лінійною фазою жиних фаз трифазної мережі. Спільна точка зірки вильної трифазної мережі, причому з її лінійною приєднана до нульової фази мережі. Пристрій зафазою, яку суміщають з нульовою фазою шестидовільно симетрує фазні напруги. Недолік прифазної системи напруг, а комутуючу лінійну фазу строю полягає в тому, що пристій принципово не мережі споживача з допомогою силових ключів може симетрувати лінійні напруги мережі. переключають між фазами як шестифазної, так і Відомі пристрої для симетрування трифазних дванадцятифазної системи напруг. напруг [9-12], що включають котушки індуктивності Трифазну систему напруг живильної мережі (дроселі) та конденсаторні батареї, ввімкнені між перетворюють у вісімнадцятифазну систему налінійними фазами мережі. Серед таких пристроїв пруг з нульовою фазою, вісімнадцятифазну систенайбільш відомою є схема Штейнметца [9]. В заму напруг повертають на фазний кут +p/18 або гальному випадку такі пристрої включають шість 7 82728 8 регульованих елементів, із яких три - котушки індуміж собою у шестипроменеву зірку так, що потенктивності, а три інші - конденсаторні батареї. Такі ціали других виводів шести перших додаткових пристрої задовільно симетрують лінійні напруги обмоток є потенціалами шестифазної системи трифазної мережі. Недоліки таких пристроїв: труднапруг, шість перших додаткових обмоток мають нощі виконання регульованих котушок індуктивнооднакову кількість витків, стей та конденсаторних батарей; висока вартість кожен затискач другої і третьої лінійних фаз, а пристрою. також затискач нульової фази живильної мережі Відомі пристрої для симетрування трифазних приєднані по одному до одного із затискачів однонапруг [3-6], які включають основні трифазні йменних фаз мережі споживача, а затискач третрансформатори та додаткові трифазні трансфотьої (комутованої) лінійної фази мережі споживача рматори, комутуючі ключі та блок керування. Триприєднаний до кожного першого виводу всіх силофазні основні та додаткові трансформатори мають вих ключів, різноманітні схеми приєднання між собою та мекожен другий вивід силового ключа по одному режею. Наприклад, обмотки основних та додаткоприєднаний до одного другого виводу шести первих трансформаторів між собою можуть бути з'єдших додаткових обмоток шестифазної системи нані за Т-подібною схемою. Ці пристрої мають напруг, задовільні регульовані характеристики ступеню а затискачі лінійних та нульової фаз електросиметрії лінійних напруг. Недоліки пристроїв: порімагнітного чотириполюсника приєднані відповідно вняно велика встановлена потужність основних та до затискачів мережі споживача. додаткових трансформаторів, недостатньо жорстШестифазна та дванадцятифазна системи нака зовнішня вольт-амперна характеристика та непруг суміщені в перетворювачі фаз, у зв'язку з вкадостатня надійність роботи блоків керування. заним суміщенням до пристрою додано шість друНайближчим аналогом (прототипом) пригих додаткових обмоток, а кожна з шести перших строю, який заявляється, є пристрій для симетрудодаткових обмоток виконана з двома проміжними вання напруг у трифазній чотирипровідній мережі виводами, перший з яких ділить кожну з шести із глухим заземленням нейтралі [7], який містить перших додаткових обмоток у відношенні 0,5:0,5, а затискачі лінійних фаз живильної мережі та затисдругий - у відношенні 3-1/2:(1-3-1/2), качі лінійних фаз споживача, трифазний трансфокожен з перших виводів шести других додатрматор, три однофазні вольтодобавочні трансфокових обмоток приєднаний по одному до одного рматори, силові ключі та блок керування. Пристрій другого проміжного виводу кожної з шести перших має меншу на 25%-30% встановлену потужність за додаткових обмоток, а кожен з других виводів шепопередні пристрої. Недоліки пристрою: перерви сти других додаткових обмоток по одному приєделектропостачання приймача електричної енергії наний до одного другого виводу силового ключа при перемиканні силових ключів; велика (подвійна) першої групи, установлена потужність; неточність роботи блоків кожен перший проміжний вивід кожної з шести керування. Останнє пояснюється тим, що симетрія перших додаткових обмоток по одному приєдналінійних напруг досягається шляхом пофазного ний до одного другого виводу силового ключа друкерування у кожній фазі окремо за умови, що всі гої групи, три лінійні напруги змінюються незалежно одна від кожен другий вивід кожної з шести перших доінших, хаотично за випадковими законами. даткових обмоток по одному приєднаний до одноУ зв'язку з цим була поставлена задача: заго другого виводу силового ключа третьої групи, безпечити неперервність електропостачання при лінійна фаза живильної трифазної мережі, яка перемиканні силових ключів у процесі регулювансуміщена з нульовими фазами шестифазної та ня симетрії лінійних трифазних напруг; зменшити інших багатофазних систем напруг, приєднана до встановлену потужність пристрою; підвищити точдругого виводу одного силового ключа. ність і надійність роботи блоку керування. Електромагнітний чотириполюсник з мінімальПоставлена задача вирішена шляхом комутано малим опором нульової послідовності виконано ції ключів лише в одній фазі, а саме завдяки тому, у вигляді фільтру струмів нульової послідовності, що: обмотки якого ввімкнені у зиґзаґ. у пристрій для симетрування трифазних наЕлектромагнітний чотириполюсник з мінімальпруг споживача, який містить затискачі лінійних та но малим опором нульової послідовності виконано нульової фаз живильної трифазної мережі та зау вигляді фільтру струмів нульової послідовності, тискачі лінійних та нульової фаз мережі споживаобмотки якого ввімкнені за l-подібною схемою. ча, силові ключі та блок керування, тристрижневий Розглянемо графічні матеріали. магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщені На Фіг.1 показана блок-схема пристрою для принаймні по одній обмотці з виводами, які з'єднасиметрування трифазних напруг, який реалізує ні між собою у трикутник, вершини якого приєднані спосіб. до лінійних фаз живильної мережі, На Фіг.2,а на топографічному (фазорному) зододано шість перших додаткових обмоток, браженні показане перетворення трифазної сисрозміщених по дві обмотки на кожному стрижні, та теми напруг у шестифазну. чотириполюсник з мінімально малим опором нуНа Фіг.2,в на топографічному зображенні покальової послідовності, зане суміщення трифазної системи напруг з шесшість перших додаткових обмоток одними витифазною. водами з'єднані між собою і приєднані до затискаНа Фіг.3,а на топографічному зображенні покача однієї з лінійних фаз живильної трифазної мезане перетворення трифазної системи напруг у режі, шість перших додаткових обмоток ввімкнені дванадцятифазну систему. 9 82728 10 На Фіг.3,в на топографічному зображенні покаДії способу. зане суміщення трифазної системи напруг з шесОсновні дії способу: в блоці 1 перетворюють тифазною та дванадцятифазною системами. трифазну систему напруг в одну або декілька баНа Фіг.4 показана блок-схема пристрою для гатофазних систем напруг; в блоці 2 комутовану симетрування трифазних напруг споживача. лінійну фазу Ac мережі споживача перемикають з На Фіг.1 позначено: А, В, C, 0 та Ac, Bc, Cc, 0c однієї фази багатофазних систем до іншої, а у - затискачі фаз живильної трифазної мережі та блоці 3 зменшують опір нульової послідовності затискачі трифазної мережі споживача відповідно; мережі споживача (Фіг.1). 1 - перетворювач фаз трифазної системи напруг в Трифазну систему А, В, C, 0 лінійних напруг одну або декілька багатофазних систем напруг; 2 AB, BC, CA трифазної живильної мережі перетвоблок силових ключів; 3 - зменшувач опору нульорюють у шестифазну систему А1, А2, A3, А4, А5, вої послідовності мережі споживача; 4 - блок керуА6 напруг з нульовою фазою о і повертають її на вання; К1, К2, К3, ..., Кi, ..., Кm - силові ключі. фазний кут +p/6 або -p/6 (Фіг.2,а). Нульову фазу о На Фіг.2,а позначено: A, В, C, 0 - затискачі фаз шестифазної системи напруг суміщають за потенживильної трифазної мережі; А1, А2, A3, ..., А6 та ціалом з однією лінійною фазою А живильної трио - затискачі лінійних та нульової фаз утвореної фазної мережі (Фіг.2,в). Топографічне зображення шестифазної системи напруг відповідно. Фіг.2,в вказує на розташування векторів напруг на На Фіг.2,в позначено: A, B, C - затискачі лінійобмотках перетворювача фаз. них фаз живильної мережі; А1, А2, A3, ..., А6 та А Переключення комутуючої фази Ac між фазаположення лінійних та нульової фаз шестифазної ми шестифазної системи напруг забезпечує зменсистеми напруг відповідно після суміщення нульошення величини несиметрії напруг мережі споживої фази (о) шестифазної системи напруг з однією вача утричі, що не завжди задовольняє вимоги лінійною фазою (А) живильної трифазної системи. експлуатації устаткування споживача, зокрема На Фіг.3,а позначено: A, B1 C, 0 - затискачі фаз трифазних машин змінного струму. живильної трифазної мережі; А7, А8, А9, ..., А18 та Для підвищення точності симетрування трио - затискачі лінійних та нульової фаз утвореної фазну систему А, В, C, 0 лінійних напруг AB, BC, дванадцятифазної системи напруг відповідно. CA трифазної живильної мережі додатково переНа Фіг.3,В позначено: A, B, C - затискачі лінійтворюють у дванадцятифазну систему А7,..., А18 них фаз живильної мережі; А1, А2, A3, ..., А6, А напруг з нульовою фазою о і повертають її на фаположення затискачів лінійних та нульової фаз зний кут +p/6 або -p/6 (Фіг.3,а). Нульову фазу о шестифазної системи напруг відповідно після сушестифазної системи напруг суміщають за потенміщення нульової фази (о) шестифазної та дванаціалом з однією лінійною фазою А живильної тридцятифазної систем напруг з однією лінійною фафазної мережі (Фіг.3,в). Переключення комутуючої зою (А) живильної трифазної системи ; А7, А8, А9, фази Ac між фазами шестифазної та дванадцяти..., А18 - положення лінійних фаз утвореної дванафазної систем напруг забезпечує зменшення ведцятифазної системи напруг відповідно після суличини несиметрії напруг мережі споживача у міщення нульової фази (о) шестифазної та дванап'ять разів. дцятифазної систем напруг з однією лінійною У таблиці показана залежність кратності змефазою (А) живильної трифазної системи; 4, 5, 6, ншення напруги зворотної послідовності при зрос..., 10 - вузли на топографічному зображення у танні кількості багатофазних систем напруг пересистемі електромагнітних зв'язків перетворювача творювача фаз 1. трифазної системи напруг в шестифазну та дванадцятифазну систем напруг. На Фіг.4 позначено: А, В, C, 0 та Ac, Bc, Cc, Oc - затискачі живильної трифазної мережі та трифазної мережі споживача відповідно; 11 - перетворювач трифазної системи напруг в шестифазну та дванадцятифазну системи напруг; 12 - тристрижневий магнітопровід; 2 - блок ключів; 3 - зменшувач опору нульової послідовності мережі споживаПеред переключенням комутовану фазу Ac ча; 4 - блок керування; 13, 14, 15 - обмотки, трифазної мережі споживача відключають за доз'єднані у трикутник; 16, 21, 26, 31, 36, 41 - другі помогою силового ключа, наприклад, К3 від однієї виводи шести перших додаткових обмоток, перші з фаз шестифазної мережі, наприклад, A3. Одразу виводи шести перших додаткових обмоток приєдпісля відключення ключа К3 у трифазній мережі нані до затискача лінійної фази А живильної меспоживача та пристрої для симетрування трифазрежі; 22, 25, 32, 35, 43, 44 - другі виводи шести них напруг відбуваються перехідні процеси, зокдругих додаткових обмоток; 17, 20, 27, 30, 37, 40 рема, у тиристорних або контакторних ключах, які другі проміжні виводи шести перших додаткових заважають негайному ввімкненню нового силового обмоток, які ділять їх у відношенні 3-1/2:(1-3-1/2); 18, ключа, наприклад, К4. Тому лише після закінчення 19, 28, 29, 38, 39 - перші проміжні виводи шести перехідних процесів, тобто з витримкою часу, укаперших додаткових обмоток, які ділять їх у віднозану комутовану фазу Ac трифазної мережі спошенні 0,5: 0,5; 23, 24, 33, 34, 42, 45 - перші виводи живача приєднують до іншої фази шестифазної шести других додаткових обмоток; А1, А2, A3, ..., системи напруг за допомогою, наприклад, ключа А6 - затискачі шестифазної системи напруг; А7, К4. А8, А9, ..., А18 - затискачі дванадцятифазної сисДля подальшого розширення симетруючих теми напруг; К1, К2, К3,..., К19 - силові ключі. можливостей способу трифазну систему напруг 11 82728 12 перетворюють у вісімнадцятифазну, або/та у дваДля об'єднання шестифазних та дванадцятидцятичотирьохфазну системи напруг. Процеси фазних систем в одному електромагнітному елеперетворення трифазної системи напруг в шестименті-автотрансформаторі кожна з шести перших фазну, дванадцятифазну і т.д. системи напруг судодаткових обмоток має по два проміжні виводи. міщають в одному електромагнітному елементі, Перші проміжні виводи 18, 19, 28, 29, 38, 39 шести наприклад, в автотрансформаторі. Це дає можлиперших додаткових обмоток ділять їх у відношенні вість істотно зменшити встановлену потужність 0,5:0,5. Другі проміжні виводи 17, 20, 27, 30, 37, 40 елементів способу. шести перших додаткових обмоток ділять їх у відДля забезпечення неперервності живлення ношенні 3-1/2:(1-3-1/2). Проміжні виводи, які ділять споживача при відімкненні комутованої фази Ac шість перших додаткових обмоток пополам, є фавід джерела напруги знижують опір нульової позами А1, А2, A3, А4, А5, А6 шестифазної системи слідовності трифазної мережі споживача. Зниженнапруг і приєднані до других виводів силових клюня опору нульової послідовності виконують за дочів К1-К6 відповідно. До пристрою додано шість помогою електромагнітного чотириполюсника, других додаткових обмоток. Кожний із перших виякий в 3-4 рази легший за електричний чотириповодів 23, 24, 33, 34, 42, 45 шести других додатколюсник і має жорсткішу зовнішню характеристику. вих обмоток по одному приєднаний до першого Процес підтримання симетрії трифазних напроміжного виводу 40, 38, 20, 17, 27, 30 шести пруг споживача на заданому рівні відбувається перших додаткових обмоток. Другі виводи 22, 25, автоматично з допомогою блоку керування. Його 32, 35, 43, 44 шести других додаткових обмоток є проводять двома способами. За першим способом другою групою фаз А7, А13, А11, А17, А9, А15 відвимірюють модуль та фазний кут вектора напруги повідно і приєднані по одному до одного другого зворотної послідовності трифазної живильної мевиводу силових ключів К7, К13, K11, К17, К9, К15 режі, а за модулем та фазним кутом вказаного відповідно. Затискач фази А трифазної живильної вектора обчислюють той номер силового ключа, мережі приєднаний до другого виводу силового який забезпечує мінімальну несиметрію напруг ключа К19. Затискачі двох некомутованих лінійних мережі спожива. фаз Bc та Cc, а також затискач нульової фази 0c За другим способом вимірюють лише модулі мережі споживача приєднані до однойменних затрьох лінійних напруг живильної мережі, за модутискачів В, C та 0 фаз живильної мережі. А комулями цих напруг обчислюють модулі напруги звотована лінійна фаза Ac мережі споживача приєдротної послідовності всіх трикутників напруг, утвонана до всіх перших виводів силових ключів К1рених двома некомутованими фазами Bc та Cc К19. мережі споживача та кожною фазою перетворюТопографічні зображення Фіг.2,а, Фіг.2,в, вача фаз (від А до А18). Обчислені модулі порівФіг.3,а, Фіг.3,в, які ілюструють спосіб, безпосереднюють між собою і обирають той трикутник напруг, ньо зв'язані з виконанням пристрою, блок-схема а отже і номер силового ключа, який забезпечує якого подана на Фіг.4. Так, вузли А1 та 5, А2 та 6, мінімальну несиметрію трифазної мережі спожиA3 та 7, А4 та 8, А5 та 9, А6 та 10 на топографічвача. ному зображенні Фіг.3,в відповідають проміжним Склад та влаштування пристрою. Розглянемо виводам обмоток 39 та 40, 28 та 27,19 та 20, 38 та варіант виконання пристрою, який забезпечує п'я37, 29 та 30, 18 та 17, показаних на Фіг.4. тикратне зниження несиметрії напруг мережі споРобота пристрою. Роботою пристрою керує живача. У такому пристрої трифазну систему наблок керування 4. При відсутності несиметрії ліпруг перетворюють у шестифазну та нійних напруг у живильній мережі A, B, C блок кедванадцятифазну системи (таблиця). рування включає силовий ключ К19, який подає Пристрій складається із (Фіг.4): затискачів А, В, симетричну систему напруг у мережу споживача C, 0 живильної трифазної мережі та затискачів Ac, Ас, Вс, Сс. Блок керування постійно з певним інBc, Cc, 0c трифазної мережі споживача; перетвотервалом вимірює модулі трьох лінійних напруг рювача фаз 1 трифазної системи напруг в шестиживильної мережі, за модулями цих напруг обчисфазну та дванадцятифазну; блоку керування 4 лює модулі напруг зворотної послідовності всіх дев'ятнадцятьма силовими ключами; блоку ключів дев'ятнадцяти трикутників напруг, утворених дво2, який включає дев'ятнадцять ключів; зменшувача ма некомутованими фазами Bc та Cc мережі споопору нульової послідовності мережі споживача 3. живача та кожною фазою перетворювача фаз 1 У свою чергу перетворювач фаз 1 складається із (від А до А18). Обчислені модулі блок керування тристрижневого магнітопроводу 12 та п'ятнадцяти порівнює між собою і обирає ту фазу, генеровану обмоток. Три обмотки 13, 14, 15 є мережевими: перетворювачем фаз 1, а отже і номер силового вони з'єднані у трикутник і приєднані до затискачів ключа, наприклад, К2, який забезпечить мінімальлінійних фаз живильної мережі А, В, C. До прину несиметрію трифазної мережі споживача. Пристрою додано шість перших додаткових обмоток, родно, що далі через певний відрізок часу несимеперші виводи яких з'єднані між собою і приєднані трія напруг живильної мережі зміниться за до лінійної фази А живильної мережі. Другі виводи величиною та фазою. Блок керування знову з пев16, 21, 26, 31, 36, 41 шести перших додаткових ним інтервалом вимірює модулі трьох лінійних обмоток приєднані до других виводів силових клюнапруг живильної мережі, за модулями цих напруг чів К18, К12, К10, К16, К14, К8 відповідно. Виводи знову обчислює модулі напруг зворотної послідов16, 21, 26, 31, 36, 41 шести перших додаткових ності всіх дев'ятнадцяти трикутників напруг, утвообмоток становлять першу групу фаз дванадцярених двома некомутованими фазами Bc та Cc тифазної системи напруг. мережі споживача та кожною фазою перетворювача фаз 1 (від А до А18). Обчислені модулі блок 13 82728 14 керування знову порівнює між собою і обирає ту опору нульової послідовності живиться у моменти фазу, генеровану перетворювачем фаз 1, а отже і переключення від двох лінійних фаз В та С, а таномер силового ключа, наприклад, К15, який закож від нульової фази 0. безпечить мінімальну несиметрію трифазної меВ описаному варіанті пристрій для симетрурежі споживача. вання трифазних напруг зменшує модуль напруги Після моменту відключення живлення комутозворотної послідовності у 5 разів. Явище несиметваної фази Ac від живильної мережі подальше рії трифазних напруг описується і нормується з живлення комутованої фази (навантаження однієї допомогою коефіцієнту K2u несиметрії напруг за фази споживача) відбувається від зменшувача зворотною послідовністю, який визначається з опору нульової послідовності, який у моменти певиразу (1). реключення генерує напругу, а сам зменшувач ( ( ) ) 1/ 2 æ 2 2 2 1/ 2 2 2 2 2 2 2 4 4 4 1/ 2 ö ç AB + BC + CA - 3 * 2 * AB * BC + 2 * BC * CA + 2 * CA * AB - AB - BC - CA ÷ è ø K 2u = 1/ 2 1/ 2 ö æ 2 2 2 1/ 2 2 2 2 2 2 2 4 4 4 ç AB + BC + CA + 3 * 2 * AB * BC + 2 * BC * CA + 2 * CA * AB - AB - BC - CA ÷ è ø У більшості розподільчих мереж коефіцієнт K2u несиметрії напруг за зворотною послідовністю менший 2%* (* - Згідно Стандарту Європи EN 50160-94 та Міждержавного стандарту ГОСТ 13109-97, до якого приєдналась Україна (ДСТУ ГОСТ 13109-97), нормально допустиме значення коефіцієнту несиметрії напруг за зворотною послідовністю встановлене на рівні 2%). Але у 10%-15% розподільчих мереж коефіцієнт K2u з імовірністю, більшою 5%, перевищує нормально допустиме значення 2% і досягає значень 2,5%-10%. Крім того, ряд високоефективного устаткування, наприклад, асинхронні двигуни закордонного виробництва, вимагають зниження коефіцієнту K2u до рівню 0,5%-1%. Виходячи з реальної несиметрії (2,5%-10%) лінійних напруг у розподільчих мережах, використання пристрою за даним способом дає можливість забезпечити зниження рівня несиметрії до 0,5%-2%. В окремих випадках коефіцієнт K2u несиметрії напруг за зворотною послідовністю перевищує 10%. У цих випадках необхідно використати варіант виконання пристрою за даним способом при перетворенні трифазної напруги не тільки у шестифазну та дванадцятифазну, але й у вісімнадцятифазну систему напруг та двадцятичотирьохфазну. У таких випадках кратність зниження коефіцієнту несиметрії напруг за зворотною послідовністю може досягти 7-9, що задовольняє запитам практики. Перевірка дієвості способу та пристрою. Дієвість способу та пристрою перевірена на математичній моделі, яка підтвердила виконання вимог і характеристик як способу, так і пристрою. Область застосування. Пристрій за даним способом доцільно застосовувати у випадках, коли коефіцієнт несиметрії напруг за зворотною послідовністю у живильній розподільчій трифазній мережі не задовольняє або діючим стандартам, або жорсткішим вимогам експлуатації у плані несиметрії напруг живильної мережі. Такий пристрій крім симетрування лінійних напруг мережі симетрує також фазні напруги. Відомо, що несиметрія лінійних напруг в 3,5%4,0% зменшує термін служби асинхронних звичайних двигунів удвічі. Компактні асинхронні двигуни часто виходять з ладу при коефіцієнті несиметрії (1) за зворотною послідовністю, рівному 2,0%=2,5% і менше. В результаті симетрування лінійних напруг зменшуються втрати енергії в електричних машинах і зменшується їх нагрівання. Як наслідок, збільшується термін служби електричних машин змінного струму і збільшується надійність роботи технологічних ліній виробництва. Застосування симетруючих пристроїв дозволяє в 3-9 разів зменшити пульсації напруги на виході багатофазних випрямлячів та тиристорних перетворювачів. Такі пульсації викликають значні труднощі при їх усуненні іншими пристроями, наприклад, фільтрами-пробками, налаштованими на частоту 100Гц, 200Гц і т.д. Джерела посилань 1. Шидловский А.К., Новский В.А., Каплычный H.H. Стабилизация параметров электрической энергии в распределительных сетях. - АН УССР, Институт электродинамики. - Киев: Наукова думка, 1989. с.312. 2. Куренев C.H., Гашев M.A., Еремеев А.С. Выравнивание неодинаковой нагрузки фаз в трехфазной системе. - Электричество, 1939, №3, с.63-66. 3. Каржавов Б.Н., Бродовский В.Н., Рыбкин Ю.П., Геруцкий Г.И. Устройство для симметрирования трехфазного напряжения. Авторское свидетельство СССР, №741371 H02J3/26, 1980. 4. McClain James E., Skott Howard. Патент США №4288737, G05F1/34, 8.09.1981. 5. Henkel, et. al. Device for control of the excitation current for s three phase generator. Патент США №6791301. Опубл. 9.9.2004. 6. Таrkіаіnеn, et al. Compensation method fop a voltage unbalance. Патент США №6972976, опубліковано 6.12.2005. 7. Белоусов B.C., Золотарева О.П. Устройство для симметрирования трехфазных напряжений в трехфазных сетях с глухим заземлением нейтрали. Авторское свидетельство СССР, №617797, H02j3/26,1978. 8. Музиченко О.Д., Музиченко Ю.О., Музиченко О.О. Фільтр струмів нульової послідовності. Патент України, №34226А, Н02Н007/08, 2001. Бюл. №1. 9. Шидловський А.К., Музиченко О.Д. Симетруючі пристрої. - Київ: Техніка, 1970, с.164. 10. Aigner V. Die Symmetrierung unsymmetrischbelasteter Drehstromnetzt durch 15 82728 16 ruhende Aus-gleichkreise. - ETZ, 1936, 57, N 34; 35, 12. Жежеленко И.В., Рабинович И.И., Божко В.М. S. 971-974; 997-1002. Качество электрической энергии на промышлен11. Bader W. Die Umwandlung der Einphasenlast in ных предприятиях. Киев. - Издательство «Техниsymmetrische Drehstromlast. - ETZ, 1950, 71 ,N 12, ка». - 1981. - 160с. S.302-305. 17 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 82728 Підписне 18 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