ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в установках компенсации реактивной мощности и улучшения показателей качества электрической энергии, в гребенчатых фильтрах высших гармоник напряжения питания электрической сети, в качестве трансформаторов и в устройствах согласования.
Известно фильтрокомпенсирующее устройство для трехфазной системы электроснабжения [RU С1 2046489, МПК H02J 3/18, H02J 3/01 опубл. 20.10.1995]. Фильтрокомпенсирующее устройство снабжено трехстержневым трансформатором, три обмотки каждой фазы которого расположены на одном стержне, первые одноименные выводы первой и второй обмоток подключены к питающей сети системы электроснабжения, первые выводы третей обмотки соединены по схеме «звезда», вторые выводы первой обмотки соединены с конденсаторной батареей, вторые выводы второй обмотки соединены с реактором, вторые выводы третьей обмотки соединены с резистором.
Недостатками такого устройства являются его конструктивная сложность, нерациональное использование материалов и проводников, узкая сфера применения, а также меньший положительный эффект при больших массогабаритных показателях.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является фильтрокомпенсирующее устройство [RU U1 128033, МПК H02J 3/01 опубл. 10.05.2013]. Фильтрокомпенсирующее устройство содержит реактор, выполненный в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на П-образных стержнях магнитопровода двузаходных обмоток из двух изолированных проводов в виде фольги и компенсируемую сеть, подключаемую к началу первого провода и концу второго, при этом конец первого и начало второго разомкнуты. Для компенсации высших гармоник в устройстве используется режим последовательного резонанса, резонансная частота которого определяется его емкостью и индуктивностью. На промышленной частоте компенсируемой сети реализуется повышение коэффициента мощности.
Недостатками прототипа являются невозможность обеспечения согласования сопротивления электрической сети с входным сопротивлением фильтрокомпенсирующего устройства и невозможность регулирования режима работы электрической сети и фильтрокомпенсирующего устройства при неизменяющемся значении напряжения электрической сети.
Технической задачей полезной модели является улучшение показателей качества электрической энергии в электрических сетях.
Технический результат полезной модели состоит в повышении коэффициента мощности за счет компенсации реактивной мощности, снижении коэффициентов гармонических составляющих напряжения и суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения электрической сети, согласовании режима работы устройства с электрической сетью, в возможности трансформации напряжения при одновременном повышении надежности и уменьшении массогабаритных показателей устройства и достигается тем, что в известном фильтрокомпенсирующем устройстве, содержащем реактор, выполненный в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на стержни магнитопровода двухзаходных обмоток из фольги в виде двух отдельных секций, обмотки каждой секции изолированы друг от друга диэлектриком, согласно полезной модели, выводы электрической сети подключены к концу первого провода первой секции и к началу первого провода второй секции, при этом начало первого провода первой секции и конец второго провода второй секции соединены между собой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 представлена принципиальная схема фильтрокомпенсирующего устройства, на фиг. 2 - внешний вид одной из секций обмоток.
На фиг. 1 показано фильтрокомпенсирующее устройство, к которому подключается источник напряжения 1, состоящее из двух П-образных участков магнитопровода 2 и 3, выполненных из электротехнической стали и отделенных друг от друга одинаковыми по длине двумя немагнитными зазорами 4.
На участки магнитопровода 2 и 3 намотаны две секции 5, 6, выполненные каждая из двузаходных обмоток из одинаковых изолированных проводов 7, 8 в виде алюминиевой фольги и пленок диэлектрика 9, 10 (фиг. 2). У каждой секции есть выводы для соединения между собой и компенсируемой электрической сетью: у секции 5 - выводы 11, 12, 13, 14; у секции 6 - выводы 15, 16, 17, 18.
Фильтрокомпенсирующее устройство работает следующим образом.
Источник напряжения 1 подключен к выводу 13 секции 5 и к выводу 15 секции 6. Выводы 12 и 17 разомкнуты, а выводы 14 и 16 соединены между собой.
Согласное включение проводов 7 и 8 через любые выводы секций обеспечивает суммирование намагничивающих сил, определяемых токами в них, что делает эффективным использование устройства на низких частотах.
В результате подключения источника напряжения к проводам в виде алюминиевой фольги 7 и 8 через выводы 13 и 15 возникает электрическое поле, приводящее к возникновению токов смещения. Эти токи, как токи проводимости в проводах, являются намагничивающими токами магнитопровода, состоящего из двух участков 2 и 3. Применение двух немагнитных зазоров 4 позволяет снизить нелинейность магнитопровода, а изменение их длины позволяет регулировать значение резонансной частоты фильтрокомпенсирующего устройства без изменения других параметров устройства.
Выполнение магнитопровода из двух участков 2 и 3 во время работы устройства обеспечивает равномерное распределение намагничивающей силы по периметру магнитопровода. При этом уменьшается уровень потока рассеяния, так как магнитное поле вне фильтрокомпенсирующего устройства взаимно компенсируется.
Для подавления высших гармоник электрической сети используется режим последовательного резонанса фильтрокомпенсирующего устройства. Значения емкости конденсатора, индуктивности индуктивной катушки и длины немагнитного зазора определяют значение резонансной частоты. На промышленной частоте электрической сети реализуется повышение коэффициента мощности за счет компенсации реактивной мощности.
В зависимости от выбранных параметров секций 5 и 6 и участков магнитопровода 2 и 3 напряжение, получаемое на выводах 12 и 17, больше, чем напряжение источника 1, подключаемого к выводам 13 и 15, что позволяет использовать устройство одновременно и в качестве трансформатора.
Благодаря предлагаемому схемотехническому решению возможно согласование входного сопротивления рассматриваемого
фильтрокомпенсирующего устройства и электрической сети без подключения дополнительного сопротивления, что повышает эффективность режима работы системы электроснабжения в целом.