УСТРОЙСТВО СИММЕТРИРОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
DEVICE FOR SYMMETRIZATION AND STABILIZATION OF THREE-PHASE VOLTAGE

Изобретение относится к системам питания электросетей и распределения электрической энергии, а именно к устройствам для устранения или уменьшения асимметрии в многофазных сетях, и может использоваться в трехфазных электрических сетях для снижения несимметрии и стабилизации напряжений.
Известно устройство симметрирования напряжений трехфазной сети, являющееся прототипом, которое компенсирует несимметрию напряжений за счет геометрического вычитания выделенного напряжения нулевой последовательности из напряжений всех трех фаз, для чего три группы последовательно соединенных вторичных обмоток трех понижающих однофазных четырехобмоточных трансформаторов с коэффициентом трансформации, равным трем, последовательно включаются каждая в провод соответствующей фазы так, чтобы происходило геометрическое вычитание выделенного на группах последовательно соединенных указанных вторичных обмоток напряжения нулевой последовательности из напряжений соответствующих фаз, а первичные обмотки данных трансформаторов соединяются в звезду и подключаются на фазное напряжение (см. патент на изобретение RU 2552377 С2, H02J 3/26, 18.07.2013).
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности корректировать величину составляющих прямой последовательности напряжения на его выходе, что может потребоваться для компенсации падений напряжения на обмоточных группах последовательно соединенных вторичных обмоток при увеличении нагрузки или при недостаточной величине этих составляющих во входном сетевом напряжении из-за большого падения напряжения в проводах питающей линии.
Техническим результатом является расширение функциональности устройства без существенного увеличения его массогабаритных параметров и улучшение качества функционирования устройства за счет возможности компенсации падений напряжения на полных сопротивлениях обмоточных групп из последовательно соединенных вторичных обмоток вследствие протекающего по ним тока нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения, содержащем три обмоточных группы из трех одинаковых последовательно соединенных вторичных обмоток трех однофазных трансформаторов, имеющих по одной первичной обмотке, на магнитопроводе каждого трансформатора размещается добавочная обмотка с ответвлениями через равное количество витков, начало которой присоединяется к началу первичной обмотки и началу крайней вторичной обмотки одной из обмоточных групп, конец, начало или ответвление добавочной обмотки посредством переключающей схемы по сигналу от блока управления подключаются к соответствующему входному фазному зажиму, конец первичной обмотки присоединяется к нулевому зажиму, число витков добавочной обмотки должно быть в четыре или более раз меньше числа витков первичной обмотки, а число ответвлений добавочной обмотки не ограничивается.
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения, на которой сделаны следующие обозначения: 1 - блок управления, 2 - переключающая схема, 3 - входные фазные зажимы устройства, 4 - выходные фазные зажимы устройства, 5 - силовой трансформатор, 6 - добавочная обмотка, 7 - вторичная обмотка, 8 - первичная обмотка, 9 - нулевые зажимы устройства. В состав устройства входит три одинаковых однофазных трансформатора 5. Каждый трансформатор имеет одну первичную обмотку 8, три одинаковых вторичных обмотки 7 и одну добавочную обмотку 6. Число витков каждой из вторичных обмоток 7 в три раза меньше числа витков первичной обмотки 8. Соответствующие вторичные обмотки 7 (первые, вторые и третьи, если им присвоить в составе трансформаторов номера) соединены между собой последовательно, образуя три отдельных обмоточных группы. Число ответвлений добавочной обмотки 6 выполняется произвольным в зависимости от требований к точности поддержания напряжения на выходе устройства, а число витков обмотки 6 должно быть в четыре или более раз меньше, чем у первичной обмотки. Начало обмотки 6 присоединяется к началу первичной обмотки 8 и началу крайней вторичной обмотки 7 одной из обмоточных групп. Конец, начало и все ответвления добавочной обмотки 6 присоединены к соответствующей переключающей схеме 2. Внутри переключающей схемы 2 конец, начало и все ответвления добавочной обмотки 6 могут по отдельности электрически соединяться путем переключений с соответствующим входным фазным зажимом, также подключенным к переключающей схеме. Конец первичной обмотки 8 присоединяется к нулевому зажиму N. Управление переключениями внутри переключающей схемы 2 осуществляется посредством блока управления 1. Устройство симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения подключается к сети зажимами A1, B1, C1, N, а к нагрузке - зажимами А2, В2, С2, N. На принципиальной электрической схеме устройства возле начал соответствующих обмоток изображены точки.
Устройство симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения работает следующим образом. На первичной обмотке каждого трансформатора получается напряжение, равное геометрической сумме напряжения на добавочной обмотке, зависящего от числа включенных в работу ее секций, и фазного напряжения соответствующей фазы сети. В отличие от прототипа, на каждом выходном фазном зажиме устройства относительно нулевого провода получается напряжение, равное геометрической разности напряжения, действующего на первичной обмотке соответствующего трансформатора, и напряжения, выделяющегося на соответствующей обмоточной группе из одинаковых последовательно соединенных вторичных обмоток указанного трансформатора. На каждой обмоточной группе из вторичных обмоток, как и у прототипа, выделяется составляющая напряжения нулевой последовательности, однако в отличие от прототипа это составляющая откорректированного добавочной обмоткой сетевого напряжения, действующего на зажимах первичной обмотки. Таким образом, в устройстве несимметричные фазные напряжения вначале увеличиваются по модулю посредством добавочной обмотки на определенное количество процентов, зависящее от числа включенных в работу витков этой обмотки, а затем осуществляется их симметрирование путем геометрического вычитания из них составляющих нулевой последовательности, выделенных на обмоточных группах из вторичных обмоток. Переключение ответвлений добавочных обмоток трансформаторов производится посредством переключающей схемы по сигналу от блока управления, контролирующего уровень фазных напряжений на выходе устройства симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения, причем переключение должно происходить одновременно и на одинаковые позиции, то есть всегда в каждом из трансформаторов в зависимости от уровня фазных напряжений на выходе устройства симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения должны быть одновременно задействованы одинаковые числа витков добавочных обмоток или посредством переключающей схемы все добавочные обмотки должны быть выведены из работы. Использование добавочных обмоток позволяет повышать величину составляющих прямой последовательности напряжения на выходе устройства симметрирования и стабилизации трехфазного напряжения, что может потребоваться для компенсации падений напряжения на обмоточных группах из вторичных обмоток при увеличении нагрузки или при недостаточной величине этих составляющих во входном сетевом напряжении из-за большого падения напряжения в проводах питающей линии, и в конечном итоге увеличивает число возможных случаев применения рассматриваемого устройства, а также качество его функционирования.