ЧАСТОТНЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится электрооборудованию, а именно, к частотным фильтрующим системам конденсаторов с интегральным дросселем и может быть использована в качестве компенсирующего устройства, сглаживающего импульсы зарядного тока и позволяющего обеспечить заданную величину разрядной мощности при падении напряжения сети, резких изменениях нагрузки электроприемников индуктивного характера, фликкер-эффекте.
Необходимость сочетания функций сглаживания и демпфирования импульсов тока зарядки и разрядки при падении напряжения сети связана с нелинейными изменениями токов нагрузки электроприемников индуктивного характера, то есть гармониками тока нагрузки различной частоты, источниками которых являются собственно сами электроприемники индуктивного характера.
Из уровня техники известен частотный фильтр, содержащий две неидентичные RLC-цепи, соединенные параллельно (см. патент ЕА 008525, кл. Н01С 4/40, опубл. 29.06.2007). Недостатком известного устройства является то, что, демпфируя ток зарядки, оно в то же время не обеспечивает необходимую мощность при разрядке, а при наличии гармоник токов определенной повышенной частоты изменяет свое сопротивление из емкостного на индуктивное.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей частотного фильтра. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в частотном фильтре, содержащем, по меньшей мере, две неидентичные RLC-цепи, соединенные параллельно, емкости С указанных цепей образованы группами параллельно подключенных конденсаторов, а индуктивности L снабжены общим магнитопроводом и образуют интегральный дроссель.
На чертеже представлена принципиальная схема и подключение предлагаемого устройства.
i
-4
-4
Предлагаемый частотный фильтр подключается после коммутационной аппаратуры параллельно индуктивной нагрузке (электроприемнику) 1 и размещается в непосредственной близости от нее. Частотный фильтр представляет собой монтажную плату, на которой в единую электрическую схему собрано несколько неидентичных RLC-цепей 2 (сопротивления R на чертеже не обозначены) с различными параметрами. Емкости С указанных цепей образованы группами 3 параллельно подключенных конденсаторов C Индуктивности L снабжены общим магнитопроводом 4 и образуют интегральный дроссель, что исключает изменение характера общего сопротивления с емкостного на индуктивное при различных частотах всего спектра гармоник тока и позволяет устройству подавлять высшие гармоники тока, генерируемые электроприемником 1, не давая им выходить в сеть. Отличие импульсного дросселя от обычного дросселя в том, что дроссель работает от электромагнитного излучения тока нагрузки 1 (как трансформатор тока) и практически без активных потерь. Это свойство в сочетании с предельно низким тангенсом потерь (tgδ≤2·10) составных конденсаторов групп 3 обеспечивает суммарный тангенс потерь устройства не более 4·10. Равное изменение индуктивности и емкости в каждой цепи 2 обеспечивает минимально достижимое сопротивление импульсу разрядного тока (демпфирование падения напряжения сети) без ухудшения функции демпфирования тока зарядки.
В состав предлагаемого устройства входят серийно выпускаемые комплектующие. Тангенс потерь устройства равен тангенсу потерь одной цепи 2, что позволяет конструировать частотный фильтр любой емкости с параметрами комплектующих малых емкостей, исключающими тепловой нагрев от величины токов нагрузки и частоты.
Частотный фильтр обладает следующими техническими характеристиками:
- номинальное напряжение: от 220 В до 35 кВ;
- частота тока: от 50 до 2400 Гц;
- количество фаз: от 1 до 3;
- степень защиты: IP 54;
- температура окружающей среды: от -40°C до +40°C;
-4
- тангенс потерь: не более 4·10.
Частотный фильтр может быть использован с такими нагрузками, как:
- электродвигатели и трансформаторы;
- индукционные печи и печи электрической плавки;
- осветительное оборудование предприятий, улиц, автострад (при наличии оборудования с индуктивной составляющей в полном сопротивлении);
- электропоезда и электровозы (регулируемый частотный фильтр подключается после контактного устройства непосредственно на поездах, как в высоковольтном варианте, так и в низковольтном; выполняет функцию стабилизатора мощности, демпфируя разрывы электропитания в контактном устройстве при движении электропоезда, шунтируя реактивную мощность тяговых двигателей, уменьшая сетевые потери; экономия потребления активной электрической энергии может достигать 40%);
- выпрямительные установки для сетей постоянного тока, например, трамваи, троллейбусы, метро, электрифицированные железные дороги (устанавливается непосредственно на транспорте после контактного устройства, эффект от применения аналогичен предыдущему).
За счет предлагаемой конструкции частотный фильтр демпфирует не только токи зарядки, но и падение напряжения сети при импульсах токов разрядки, исключая изменение емкостного сопротивления цепей 2 на индуктивное. За счет этого при совместной работе с нагрузкой 1 индуктивного характера устройство позволяет повысить КПД, шунтировать реактивную мощность и гармоники тока, уменьшить сетевые потери, защитить коммутационную аппаратуру от токов электромагнитной индукции, демпфировать импульсы мощности электрической энергии и суммарно уменьшить потребление электрической энергии всей энергосистемы, а значит, сэкономить генерирующие мощности производства электрической энергии.