УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ТОКА 3-ЕЙ ГАРМОНИКИ В НУЛЕВОМ ПРОВОДЕ 4-Х ПРОВОДНОЙ СЕТИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети.
Известно устройство защиты сети от воздействия токов третьей гармоники (патент RU 2353040, МПК H02J 3/01, H02J 3/26, Бюл. №11, 2009 г), состоящее из измерительного трансформатора и выпрямителя, в которое введены три трансреактора, первичные обмотки которых включены в рассечку линейных проводов сети, а начала их вторичных обмоток образуют общую точку с концом вторичной обмотки измерительного трансформатора, при этом измерительный трансформатор выполнен трансреактором, а выпрямитель - трехфазным.
Недостатками данного устройства являются неполное подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети, несинусоидальная форма кривой компенсирующего тока и отсутствие регулирования величины и фазы компенсирующего тока.
Также известен электромагнитный компенсатор третьей гармоники электрической сети (патент RU 2346370, МПК H02J 3/01, Бюл. №4, 2009 г), содержащий измерительный трансформатор тока, выпрямитель и преобразователь, в который введены три трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в рассечку линейных проводов сети, а начала их вторичных обмоток образуют с концом вторичной обмотки измерительного трансформатора тока общую точку, концы вторичных обмоток трех трансформаторов тока через выпрямитель подключены к положительному выходному зажиму преобразователя, отрицательный выходной зажим которого соединен с началом вторичной обмотки измерительного трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в нейтральный провод сети, кроме того, выпрямитель выполнен трехфазным, и его катоды образуют общую точку с положительным выходным зажимом преобразователя, а каждый из анодов выпрямителя присоединен к концам вторичных обмоток трех трансформаторов тока.
Недостатками данного устройства являются неполное подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети, несинусоидальная форма кривой компенсирующего тока и отсутствие регулирования величины и фазы компенсирующего тока.
За прототип принято устройство для компенсации тока 3-ей гармоники нейтрали сети (патент RU 2447563, МПК H02J 3/01, Бюл. №1, 2012 г), содержащее трансреактор и трехфазный однополупериодный выпрямитель, аноды которого через предохранители подключены непосредственно к каждой из фаз первичной сети, а катоды через фазосдвигающий элемент присоединены к первому выводу вторичной обмотки трансреактора, второй вывод вторичной обмотки трансреактора присоединен к нулевому проводу сети, в который встречно вторичной обмотке последовательно включена первичная обмотка трансреактора.
Недостатками данного устройства являются неполное подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети при переменной нагрузке, несинусоидальная форма кривой компенсирующего тока, невозможность регулировать степень и точность компенсации тока третьей гармоники в нулевом проводе сети.
Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение формы кривой компенсирующего тока, повышение точности компенсации тока третьей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети.
Для достижения поставленной задачи в устройство для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, аноды которого через предохранители подключены к каждой из фаз сети, введены фильтр с полосой пропускания 150 Гц, фазорегулирующее устройство, переменный резистор и трансформатор тока. Причем первый вывод фильтра с полосой пропускания 150 Гц, состоящего из катушки индуктивности и конденсатора, подключен к катодам трехфазного однополупериодного выпрямителя, второй вывод соединен с входом первого полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя, вход второго полюса которого присоединен к нулевому проводу сети. В тоже время, первый выход первого полюса и второй выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя соединены с первым выводом первичной обмотки трансформатора, а второй выход первого полюса и первый выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя подключены ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого подключен к первому выводу первого переменного резистора, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу конденсатора, причем вторые выводы первого переменного резистора и конденсатора подключены к первому выводы вторичной обмотки трансформатора тока, где двухполюсный двухпозиционный переключатель, трансформатор, первый переменный резистор и конденсатор образуют фазорегулирующее устройство. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока через второй переменный резистор присоединен к средней точке вторичной обмотки трансформатора, а первичная обмотка трансформатора тока включена в рассечку нулевого провода сети.
На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства.
Устройство для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети содержит трехфазный однополупериодный выпрямитель, состоящий из трех диодов 1, 2 и 3, аноды которых через предохранители 4, 5 и 6 подключены к фазам сети, катоды диодов 1, 2 и 3 соединены в общую точку и подключены к первому выводу катушки индуктивности 7, второй вывод катушки индуктивности 7 подключен к первому выводу конденсатора 8. Катушка индуктивности 7 и конденсатор 8 образуют фильтр с полосой пропускания 150 Гц. Второй вывод конденсатора 8 соединен с входом первого полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9, вход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9 присоединен к нулевому проводу сети. Первый выход первого полюса и второй выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9 соединены с первым выводом первичной обмотки трансформатора 10, а второй выход первого полюса и первый выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9 подключены ко второму выводу первичной обмотки трансформатора 10. Первый вывод вторичной обмотки трансформатора 10 подключен к первому выводу первого переменного резистора 11, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора 10 подключен к первому выводу конденсатора 12, вторые выводы первого переменного резистора 11 и конденсатора 12 подключены к первому выводы вторичной обмотки трансформатора тока 13, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока 13 через второй переменный резистор 14 присоединен к средней точке вторичной обмотки трансформатора 10. Первичная обмотка трансформатора тока 13 включена в рассечку нулевого провода сети. Двухполюсный двухпозиционный переключатель 9, трансформатор 10, первый переменный резистор 11 и конденсатор 12 образуют фазорегулирующее устройство. Нелинейные однофазные нагрузки 15, 16 и 17 вызывают протекание в фазных и нулевом проводах сети высших гармоник токов, среди которых наиболее явно выражена третья гармоника.
Устройство для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети работает следующим образом:
Под действием первичных напряжений на катодах диодов 1, 2 и 3 трехфазного однополупериодного выпрямителя формируется напряжение, содержащее постоянную составляющую, третью гармонику и некоторую величину других гармоник. Под действием этого напряжений в первичной обмотке трансформатора 10 будет протекать ток третье гармоники отфильтрованный посредством фильтра с частотой пропускания 150 Гц, образованного катушкой индуктивности 7 и конденсатором 8, полученный ток наведет в магнитопроводе трансформатора 10 соответствующие магнитные потоки. Данные магнитные потоки наведут ЭДС третьей гармоники на выводах вторичной обмотки трансформатора 10, под действием которого во вторичной обмотке трансформатора тока 13 будет протекать компенсирующий ток третьей гармоники, величина которого регулируется вторым переменным резистором 14, а фаза посредством первого переменного резистора 11 и конденсатора 12. Двухполюсный двухпозиционный переключатель 9 инвертирует подаваемое напряжение на первичную обмотку трансформатора 10, тем самым позволяет регулировать фазу компенсирующего тока третьей гармоники от 0 до 360 градусов. Трансформация компенсирующего тока третьей гармоники в трансформаторе тока 13 приводит к полной или частичной компенсации третьей гармоники тока в нулевом проводе сети. Для защиты сети от токов короткого замыкания в устройстве служат предохранители 4, 5 и 6.