УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ С САМОРЕГУЛИРУЕМОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ
DEVICE FOR CURRENT AND VOLTAGE SYMMETRATION WITH SELF-REGULATING INDUCTANCE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах саморегулируемого симметрирования токов и напряжений для трехфазной электрической сети при подключении к ней несимметричной трехфазной нагрузки с изменяющейся мощностью.
Известно устройство для симметрирования токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом и саморегулируемой индуктивностью, содержащее емкостные элементы, соединенные в звезду, и индуктивность, которая выполнена саморегулируемой и содержит цилиндрическую катушку, стальной сердечник из электротехнической стали, цилиндрическую спальную пружину и основание устройства (Пат. RU №26699, U1 H02J 3/26, 10.12.2002) [1].
Недостатком данного устройства является наличие емкостных элементов, которые усложняют и снижают надежность устройства.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат, обмотки которого соединены по схеме встречный зигзаг, имеющий три фазных провода и один нейтральный. При этом фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам, а нейтральный - к нулевому проводу. Фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом снабжено тремя конденсаторными батареями, выводы каждой из которых подключены соответственно между фазными и нейтральными выводами электромагнитного аппарата (Пат. RU №1206881, Н02J 3/26 23.01.1986) [2].
Недостатком данного устройства является неизменность его параметров индуктивности, что не позволяет осуществлять регулирование мощности устройства при изменении мощности подключаемой нагрузки.
Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего снижать несимметрию токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности.
Сущность изобретения заключается в том, что каждый сердечник устройства установлен в соответствующей катушке с возможностью его осевого перемещения и дополнительно оснащен пружиной, размещенной в нижней части основания - под сердечником и имеет возможность взаимодействия с ним. В совокупности устройство позволяет снижать несимметрию токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности.
На фиг. 1, 2 изображено устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью. На фиг. 1 показан разрез устройства, где схеме приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - первая обмотка, 3 - вторая обмотка, 4 - сердечник, 5 - пружина, 6 - магнитопровод, 7 - каркас катушки. На фиг. 2 дана электрическая схема устройства, обозначения на которой приведены в соответствии с ГОСТ 2.702-2011.
Устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью содержит три катушки индуктивности 7, обмотки которых разделены на две равные части (первая 2 и вторая 3), соединенные по схеме встречного зигзага при их согласном включении. Стальные сердечники 4 каждой из катушек индуктивности жестко закреплены на пружинных основаниях 5, связанных с корпусом устройства 1. Движение сердечников внутри каждой катушки определяется величиной тока нулевой последовательности каждой фазы.
l
l
Принцип работы устройства следующий. При отсутствии тока в нейтральном проводнике устройства стальные сердечники 4 за счет собственного веса сжимают пружины 5 и находятся в нижнем положении в неподвижном состоянии. При прохождении через катушку 7 трех токов нулевой последовательности в ней возникает магнитное поле, которое выражается формулой  магнитный поток которого пересекает стальные сердечники 4 и наводит в ней ЭДС. По закону электромагнитной индукции сердечники трех катушек 4 под действием электромагнитной силы Fм начинают перемещаться вверх, растягивая пружины 5. Расстояние d, на которое поднимутся сердечники, будет зависеть от величины тока нулевой последовательности, протекающего по обмоткам устройства. При этом энергия магнитного поля изменится на величину . Так как ток в каждый момент времени в катушке неизменен, то и ток нулевой последовательности затрачивает энергию на увеличение потокосцепления в количестве idΨ, что составляет половину энергии магнитного поля. Другая половина расходуется на покрытие механической работы перемещения Fм⋅dl сердечника внутри каждой фазной обмотки. То есть высота подъема сердечников d, определяется уровнем несимметричного энергопотребления. При увеличении несимметрии увеличивается ток нулевой последовательности и за счет этого увеличивается энергия электромагнитного поля, вызывая увеличение индуктивности катушки. При снижении тока нулевой последовательности магнитная энергия уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности. В результате осуществляется процесс саморегулирования индуктивности. При увеличении (уменьшении) потокосцепления dΨ в каждой обмотке увеличивается (уменьшается) индуктивность dL=dΨ/i в зависимости от величины тока нулевой последовательности каждой из фаз. При этом движение сердечников внутри каждой из обмоток определяется величиной тока нулевой последовательности каждой фазы.
Таким образом, предложено устройство позволяющее снижать несимметрию токов и напряжений в трехфазной сети с нулевым проводом за счет саморегулирования индуктивности при изменении тока нулевой последовательности.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ
1. Патент RU №26699, U1 H02J 3/26, 10.12.2002.
2. Патент RU №1206881, Н02J 3/26 23.01.1986 - прототип.