СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНО-РЕАКТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Предложение относится к электротехнике, к статическим преобразователям частоты для обеспечения электропитания при испытаниях и используется при испытаниях трансформаторов и реакторов большой мощности.
Широко известная схема /1/ для испытаний трансформаторно-реакторного оборудования использует однофазную регулируемую сеть в виде автономного генератора, попеременно подключаемую к двум выводам испытуемого устройства. Недостаток такой схемы состоит в сложности перехода от одной схемы измерений в другую, так как это производится вручную.
Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам является статический преобразователь /2/ частоты (СПЧ) для испытания трансформаторно-реакторного оборудования, содержащий три однофазных блока преобразования трехфазного сетевого напряжения в однофазное напряжение, регулируемое по частоте и амплитуде, каждый из которых подключен выходом к первичной обмотке своего отдельного однофазного трансформатора, а входом соединен с первым выходом блока управления, при этом концы вторичных обмоток однофазных трансформаторов соединены вместе в общую точку, а начала вторичных обмоток первого и третьего трансформаторов подключены, соответственно, к первой и третьей выходным клеммам, выключатель с замыкающими контактами и приводом, своим входом соединенный со вторым выходом блока управления, причем два замыкающих контакта выключателя, соединяют начало вторичной обмотки первого трансформатора с началами вторичных обмоток второго и третьего трансформаторов, кроме того первая выходная клемма связана с началом вторичной обмотки второго трансформатора через первый замыкающий контакт выключателя.
Такой «переключатель фазности /2/ соединяет выходные обмотки трансформаторов в параллель в однофазном режиме и в трехфазную схему - в трехфазном режиме». Недостаток прототипа состоит в относительно низком коэффициенте использования оборудования СПЧ при испытаниях в однофазном режиме.
Техническим результатом является лучшее использование располагаемой мощностью СПЧ, упрощение технологического процесса испытаний, повышение его надежности,
Технический результат достигается за счет того, что выключатель дополнительно снабжен третьим замыкающим контактом, включенным между общей точкой и второй выходной клеммой и четвертым контактом - размыкающим, тоже включенным между второй выходной клеммой и началом вторичной обмотки второго трансформатора.
Благодаря этим контактам производится автоматическая смена режимов работы СПЧ, что упрощает технологический процесс испытаний.
На фиг.1 представлена схема питания нагрузки при трехфазном режиме испытаний.
На фиг.2 приведена схема замещения питания нагрузки в однофазном режиме испытаний.
На фиг 3 приведена схема замещения питания нагрузки в однофазном режиме испытаний для известной схемы /3/.
Статический преобразователь частоты для испытания трансформаторно-реакторного оборудования, содержит три однофазных блока 1, 2, 3 преобразования трехфазного сетевого напряжения в однофазное напряжение, регулируемое по частоте и амплитуде. Каждый блок преобразования выходом подключен к первичной обмотке своего однофазного трансформатора 4, 5, 6, а входом соединен с первым выходом блока управления 7. Концы вторичных обмоток однофазных трансформаторов соединены вместе в общую точку N.
Имеется выключатель 8 с замыкающими контактами 9, 10, 11 и размыкающим контактом 12 с приводом (катушкой) 13. При этом контакты 11 и 12 являются дополнительно введенными. Привод своим входом соединен со вторым выходом блока управления. Выходные клеммы СПЧ обозначены 14, 15, 16. Начала вторичных обмоток первого 4 и третьего 6 трансформаторов подключены к первой 14 и третьей 16 выходным клеммам.
Первая выходная клемма 14 также связана с началом вторичной обмотки второго трансформатора 5 через первый замыкающий контакт 9 выключателя 8.
Начало вторичной обмотки первого трансформатора 4 через замыкающие контакты 9 и 10 выключателя соединено с началами вторичных обмоток второго 5 и третьего 6 трансформаторов.
Дополнительный замыкающий контакт 11 с одной стороны соединен с общей точкой N всех трансформаторов, а с другой стороны - со второй выходной клеммой 15. Дополнительный размыкающий контакт 12 включен между началом вторичной обмотки второго трансформатора 5 и второй выходной клеммой 15. Блок управления 7 задает режимы и параметры работы блокам 1÷3 и приводу 13. Показана также испытуемая нагрузка 17 (трехфазный трансформатор или реактор), подключаемая к выходным клеммам 14÷16.
СПЧ работает следующим образом. Блоки 1, 2, 3 получают сетевое напряжение и известным образом (по циклу выпрямление-фильтрация-инвертирование) преобразуют его в однофазное синусоидальное напряжение регулируемой частоты и амплитуды. Блок управления 7 задает режимы и параметры работы. Возможны два режима работы: трехфазный и однофазный.
В показанном на фиг.1 трехфазном режиме работы трансформаторы 4÷6 образуют схему звезда. При этом каждый из блоков 1÷3 формирует напряжение, сдвинутое по фазе по отношению к напряжению других блоков. Эти три напряжения подаются на выходные клеммы 14, 15, 16 к которым подключается испытуемая нагрузка 17 (трансформатор). Контакт 12 находится в замкнутом состоянии, а контакты 9, 10, 11 - в разомкнутом. Схема измерений для нагрузки на фиг.1 не показана, так как она является дополнительной, и ее конфигурация зависит от вида испытаний (измерений), вида приборов и т.п.
В однофазном режиме по команде блока управления привод 13 производит автоматическое переключение контактов 9÷12. При этом контакт 12 размыкается, а остальные контакты замыкаются. При этом все начала обмоток трансформаторов 4÷6 подключаются к выходной клемме 14, а их концы (общая точка N) - к выходной клемме 15. Блоки 1÷3 работают параллельно и формируют по сигналу блока управления 7 синфазные напряжения. Получаемая при этом схема замещения питания нагрузки показана на фиг.2. Из нее видно, что фаза нагрузки 17, подключенная к выходным клеммам 14, 16 оказывается закороченной, благодаря чему две ее другие фазы могут потреблять больший ток (мощность) от СПЧ. «Обычная» схема включения (без закорачивания одной фазы нагрузки см., например, /3/, где приведена схема с поочередным переключением пар фаз) показана на фиг.3. В такой схеме включения (фиг.3) в отличие от схемы, показанной на фиг.2, происходит неравномерное и, главное, не определяемое точно распределение токов по фазам нагрузки, так как ток в одной фазе - между контактами 14, 15, примерно, в два раза больше чем в двух других фазах - между контактами 14, 16 и 15, 16. На фиг.2 распределение токов по обмоткам двух разных фаз нагрузки одинаковое. Измерения же токов непосредственно в обмотках фаз не всегда возможно, так как из треугольника обмоток трансформатора 17 (нагрузки) наружу выводятся только три вывода - вершины треугольника, а выводы (начала и концы отдельных обмоток) не выводятся. Кроме того, в двух обмотках разных фаз трансформатора (реактора) создается одинаковый и больший чем на фиг.3 магнитный поток, что обеспечивает симметрию этого потока в этих обмотках.
Таким образом, предложенное включение позволяет более рационально использовать мощность на выходе СПЧ и, следовательно, расширяет нагрузочные возможности. Ускоряются технологические операции, так как не требуется производить переключения вручную при переходе с трехфазного режима испытаний в однофазный режим и, наоборот, за счет автоматического переключения контактов выключателя.
Источники информации:
1. Алексенко Г.В. и др. Испытания высоковольтных и мощных трансформаторов и автотрансформаторов. М., ГЭИ, 1962, стр.579, рис.7-6.
2. lme.org.ru>products/sfc.htm (прототип)
3. Патент RU №2282862, класс МПК: G01R 31/06, 2006 г., бюл. 24.