УСТРОЙСТВО ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХЖИЛЬНОМ КАБЕЛЕ

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в качестве устройства восстановления напряжения в трехжильных кабелях при обрыве одной любой жилы.
Известно устройство восстановления напряжения в трехжильном кабеле, содержащее клеммы жил кабеля, три реле с размыкающими и замыкающими контактами, три компенсирующих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя и три клеммы для подключения трехфазной нагрузки, причем каждое реле включено на линейное напряжение, каждый компенсирующий конденсатор включен между соседними жилами кабеля и последовательно с замыкающим контактом реле соответствующей фазы, фазосдвигающие дроссели включены между соответствующими клеммами жил кабеля и одноименными клеммами для подключения трехфазной нагрузки и каждый из указанных дросселей зашунтирован замыкающим контактом реле отстающей фазы [1]. Данное устройство является простым и надежным, поэтому оно нашло широкое применение в кабельных сетях, однако ему присущ и недостаток, заключающийся в сравнительно большом времени восстановления напряжения оборванной жилы.
Требуемый технический результат заключается в уменьшении времени восстановления напряжения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве восстановления напряжения в трехжильном кабеле, содержащим клеммы жил кабеля, три реле, каждое из которых снабжено одним размыкающим и двумя замыкающими контактами, три компенсирующих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя и три клеммы для подключения трехфазной нагрузки, причем каждое реле подключено к собственной фазе и к смежной с ней отстающей фазе, каждый из компенсирующих конденсаторов включен между соседними жилами кабеля последовательно с замыкающим контактом реле отстающей фазы и размыкающим контактом реле соответствующей фазы, каждый фазосдвигающий дроссель включен между клеммой жилы кабеля и одноименной клеммой для подключения трехфазной нагрузки и зашунтирован замыкающим контактом реле отстающей фазы, каждое реле выполнено в виде реле постоянного тока, при этом каждое из указанных реле содержит параллельно включенные источник питания, содержащий однофазный мостовой выпрямитель, емкостной фильтр и плюсовую и минусовую клеммы, и электромагнит, содержащий последовательно соединенные ограничительный резистор, шунтированный конденсатором, и катушку, размещенную на сердечнике, причем первый входной вывод выпрямителя подключен к клемме жилы собственной фазы, а второй входной вывод выпрямителя подключен к клемме жилы отстающей фазы, выводы емкостного фильтра подключены к плюсовой и минусовой клеммам, соответственно, первый вывод ограничительного резистора соединен с плюсовой клеммой источника питания, а свободный вывод катушки соединен с минусовой клеммой источника питания.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства восстановления напряжения в трехжильном кабеле.
Устройство содержит клеммы жил кабеля A, B и C, три реле постоянного тока (не обозначены), каждое из которых содержит источник питания 1 (для первого реле), содержащий однофазный мостовой выпрямитель 1-1, емкостной фильтр 1-2, плюсовую 1-3 и минусовую 1-4 клеммы и электромагнит 2, содержащий ограничительный резистор 2-1, шунтирующий конденсатор 2-2 и последовательно соединенную с указанным резистором 2-1 катушки 2-3, размещенную на сердечнике. Якорь, размыкающие и замыкающие контакты реле не показаны. Первый входной вывод (не показан) указанного выпрямителя 1-1 подключен к клемме жилы A, которая является собственной, второй входной вывод (не показан) подключен к клемме жилы B, которая является отстающей фазой, выводы (не обозначены) конденсатора 1-2 подключены к плюсовой 1-3 и минусовой 1-4 клеммам, соответственно, первый вывод (не обозначен) ограничительного резистора 2-1 соединен с плюсовой клеммой 1-3 источника питания 1-1, а свободный вывод (не обозначен) катушки 2-3 соединен с минусовой клеммой источника питания. Кроме того устройство содержит компенсирующие конденсаторы 4, 5 и 6, фазосдвигающие дроссели 16, 17 и 18 и клеммы для подключения трехфазной нагрузки 19, 20 и 21, при этом компенсирующий конденсатор 4 включен между фазами A и B последовательно с замыкающим контактом 8 второго реле и размыкающим контактом 14 третьего реле, компенсирующий конденсатор 5 включен между фазами C и A последовательно с замыкающим контактом 7 первого реле и размыкающим контактом 13 второго реле, компенсирующий конденсатор 6 включен между фазами B и C последовательно с замыкающим контактом 9 третьего реле и размыкающим контактом 15 первого реле; фазосдвигающий дроссель 16 включен между клеммой жилы кабеля A и одноименной клеммой 19 для подключения трехфазной нагрузки, фазосдвигающий дроссель 17 включен между клеммой жилы кабеля B и одноименной клеммой 20 для подключения трехфазной нагрузки, фазосдвигающий дроссель 18 включен между клеммой жилы кабеля C и одноименной клеммой 21 для подключения трехфазной нагрузки, при этом дроссель 16 шунтирован замыкающим контактом 10 второго реле, дроссель 17 шунтирован замыкающим контактом 11 первого реле, а дроссель 18 шунтирован замыкающим контактом 12 третьего реле.
Устройство работает следующим образом. При наличии напряжения на каждой клемме жил кабеля A, B и C срабатывает реле 1-3, поскольку каждый из однофазных мостовых выпрямителей будет в работе, при этом выпрямленное напряжение фильтруется соответствующими емкостными фильтрами и через плюсовую и минусовую клеммы источника питания поступает на вход электромагнита. Ввиду того, что шунтирующие конденсаторы в начале работы реле не заряжены все ограничительные резисторы шунтированы и все напряжение источника питания прикладывается к катушке, которая сработает и якорь притянется, обеспечивая размыкание размыкающих контактов 13…15 и замыкание замыкающих контактов 7…12, в результате токи фаз протекают минуя фазосдвигающие дроссели 16…18, а компенсирующие конденсаторы будут не заряжены. При пропадании напряжения на одной из клемм жил кабеля, например клеммы жилы А срабатывает только второе реле, его замыкающий контакт 8 замкнется и в фазе A ток протекает по цепи: клемма жилы кабеля B, замкнутый контакт 14, замкнутый контакт 8, компенсирующий конденсатор 4, замкнутый контакт 10, клемма 19 для подключения трехфазной нагрузки; в фазе B, ток протекает по цепи: клемма жилы кабеля B, фазосдвигающий дроссель 17, клемма 20 для подключения трехфазной нагрузки; в фазе C ток протекает по цепи: клемма жилы кабеля C, фазосдвигающий дроссель 18, клемма 21 для подключения трехфазной нагрузки. Использование компенсирующего конденсатора 4 для восстановления напряжения в оборванной жиле и фазосдвигающих дросселей 17 и 18 для сдвига напряжения оставшихся фаз на 30° относительно первоначального положения позволяет на клеммах 19…21 получить трехфазное симметричное напряжение даже при отсутствии напряжения на одной из жил кабеля. Поскольку время восстановления напряжения в оборванной жиле зависит от постоянной времени τ, а
где L - индуктивность катушки электромагнита, а R - омическое сопротивление, то, вводя добавочное сопротивление, можно уменьшить время срабатывания катушки в 2-5 раз, что и позволит достичь требуемый технический результат.
Источники, принимаемые во внимание
[1] Патент РФ H02J 9-06, H02M 5/14 Устройство для симметрирования неполнофазных режимов. / Кириллов Н.П. Заяв. 5003565 от 04.07.1991, Опубл. 15.02.1994. Бюл. №1.