УСТАНОВКА КОНДЕНСАТОРНАЯ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для повышения коэффициента мощности электрооборудования промышленных предприятий и трехфазных распределительных сетей промышленной частоты, например, 50Гц, путем автоматического регулирования реактивной мощности.
Известен конденсаторный компенсатор реактивной мощности, состоящий из блока конденсаторов, соединенных треугольником, и блока коммутации [1], который обеспечивает компенсацию реактивной мощности и поддержания коэффициента мощности равного единице (cosφ=1) при постоянной активно - индуктивной нагрузке трехфазной сети.
Недостаток известного компенсатора состоит в том, что при изменении активно - индуктивной нагрузки трехфазной сети в широком диапазоне появляется ошибка компенсации.
2
0
3
0
4
0
∑
1
2
3
4
0
0
Наиболее близким известным техническим решением к предполагаемой полезной модели является установка конденсаторная типа УКМ, состоящая из трансформатора тока, регулятора реактивной мощности, первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем первый вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А источника питания, а второй вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А нагрузки, первый и второй выходы трансформатора тока соединены с первым и вторым входами регулятора реактивной мощности, третий и четвертый входы которого соединены с линейными проводами фаз В и С, первый, второй, третий и четвертый выходы регулятора реактивной мощности соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, пятый вход и пятый выход регулятора реактивной мощности подсоединены к нейтральному проводу N, первый, третий и пятый контакты пускателей электромагнитных соединены с линейными проводами фаз А, В и С, а второй, четвертый и шестой контакты пускателей электромагнитных соединены с входами первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем контакты первого пускателя электромагнитного соединены с первой ступенью регулирования, контакты второго пускателя электромагнитного соединены со второй ступенью регулирования, контакты третьего пускателя электромагнитного соединены с третьей ступенью регулирования, контакты четвертого пускателя электромагнитного соединены с четвертой ступенью регулирования [2]. Емкость конденсаторов ступеней регулирования определяется соотношением С=2·С, С=2·C, С=2·C, суммарная (максимальная) емкость установки конденсаторной типа УКМ при этом равна С=C+С+C+С=7·С, где С - емкость конденсаторов первой ступени регулирования.
1
0
Недостатком прототипа является низкая точность компенсации реактивной мощности, определяемой емкостью конденсаторов C=С первой ступени регулирования, которая устанавливается по требованию заказчика.
Целью полезной модели является повышение точности компенсации реактивной мощности при уменьшении количества выводов регулятора и расширение диапазона компенсирования.
1
0
2
0
3
0
4
0
Указанная цель достигается тем, что в установке конденсаторной, состоящей из трансформатора тока, регулятора реактивной мощности, первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем первый вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А источника питания, а второй вход трансформатора тока соединен с линейным проводом фазы А нагрузки, первый и второй выходы трансформатора тока соединены с первым и вторым входами регулятора реактивной мощности, третий и четвертый входы которого соединены с линейными проводами фаз В и С, первый, второй, третий и четвертый выходы регулятора реактивной мощности соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого пускателей электромагнитных, пятый вход и пятый выход регулятора реактивной мощности подсоединены к нейтральному проводу N, первый, третий и пятый контакты пускателей электромагнитных соединены с линейными проводами фаз А, В и С, а второй, четвертый и шестой контакты пускателей электромагнитных соединены с входами первой, второй, третьей и четвертой ступеней регулирования, причем контакты первого пускателя электромагнитного соединены с первой ступенью регулирования, контакты второго пускателя электромагнитного соединены со второй ступенью регулирования, контакты третьего пускателя электромагнитного соединены с третьей ступенью регулирования, контакты четвертого пускателя электромагнитного соединены с четвертой ступенью регулирования, вместо конденсаторов С=С, С=2·C, C=2·C, С=2·С ступней регулирования А2, A3, А4,
2
0
3
0
4
0
0
А5 устанавливаются конденсаторы , С=С, С=2·С, С=4·C, суммарная (максимальная) емкость ступеней регулирования при этом будет равна , что на  больше, чем в прототипе. Т.о. решается проблема точности регулирования, поскольку емкость первой ступени уменьшена в два раза при расширении диапазона регулирования. Если же первую ступень регулирования оставить емкостью С, то обеспечение диапазона регулирования достигается с использованием только трех выходов регулятора,
∑
0
0
0
0
C=С+2С+4С=7·С,
1
0
∑
0
0
0
0
0
Т.о. решается проблема сокращения использованных выходов регулятора. Кроме того, при тех же начальных условиях, когда C=С и задействовании четырех выходов регулятора суммарное значение максимальной емкости будет C=C+2C+4C+8C=15·C. Т.е. диапазон регулирования расширяется практически в два раза.
Установка в компенсатор ступеней регулирования по емкостям кратным позиционному двоичному ряду обеспечивает сокращение задействования выходов регулятора, улучшение качества регулирования за счет снижения емкости первой ступени и расширение диапазона регулирования.
На чертеже показана схема электрическая принципиальная установки конденсаторной типа УКМ, где обозначено:
ТА - трансформатор тока;
А1 - регулятор реактивной мощности;
А2, A3, А4 и А5 - первая, вторая, третья и четвертая ступень регулирования;
КМ1, КМ2, КМ3 и КМ4 - первый, второй, третий и четвертый пускатели электромагнитные;
Л1 и Л2 - первый и второй входы трансформатора тока;
И1 и И2 - первый и второй выходы трансформатора тока;
S1 и S2 - первый и второй входы регулятора реактивной мощности;
UB и UC - третий и четвертый входы регулятора реактивной мощности;
К1, К2, К3, К4 - первый, второй, третий и четвертый выходы регулятора реактивной мощности;
N - пятый вход и пятый выход регулятора реактивной мощности, подключенные к нейтральному проводу N;
В исходном состоянии на пускатели электромагнитные КМ1, КМ2, КМ3, КМ4 напряжение не подано. Ступени регулирования А2, A3, А4, А5 отключены от фаз А, В и С.
Устройство работает следующим образом.
2
0
2
0
3
0
В регуляторе реактивной мощности А1 определяется сдвиг фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА, и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз больше 90º, что соответствует емкостному характеру нагрузки, регулятор реактивной мощности выдает донесение «Перекомпенсация». Если сдвиг фаз между током ТА и напряжением между фазами В и С меньше 90º регулятор реактивной мощности А1 подает напряжение на пускатель электромагнитный КМ1. Контакты КМ1 замыкаются и подключают первую ступень регулирования А2, при этом между фазами А, В и С оказываются включенными конденсаторы с емкостью . После этого регулятор реактивной мощности снова определяет сдвиг фаз между током трансформатора ТА и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз остается меньше 90º, регулятор реактивной мощности А1 снимает напряжение с пускателя электромагнитного КМ1 и подает напряжение на пускатель электромагнитный КМ2. Контакты пускателя электромагнитного КМ2 замыкаются и подключают вторую ступень регулирования A3, при этом между фазами А, В и С оказываются включенными конденсаторы с емкостью С=С. Регулятор реактивной мощности продолжает определять сдвиг фаз между током трансформатора ТА и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз остается меньше 90º, регулятор реактивной мощности А1 подает напряжение на пускатель электромагнитный КМ1. Контакты пускателя электромагнитного КМ1 замыкаются и подключают первую ступень регулирования А2, при этом между фазами А, В и С оказываются параллельно включенными конденсаторы  и С=С, суммарная емкость которых оказывается равной . Если сдвиг фаз продолжает оставаться меньше 90°, то регулятор реактивной мощности А1 отключает от трехфазной сети первую и вторую ступень регулирования А2 и A3 и включает третью ступень регулирования А4. В этом случае между фазами А, В и С оказываются включенными конденсаторы с емкостью С=2·С. Регулятор реактивной мощности А1 продолжает последовательно подключать ступени регулирования каждый раз изменяя емкость конденсаторов включенных между фазами А, В и С на  до тех пор пока сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА и напряжением между фазами В и С не станет равным 90±Δφ, где Δφ - точность регулирования, определяемая емкостью конденсаторов первой ступени регулирования А2. Если же сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА и напряжением между фазами В и С при всех подключенных ступенях регулирования А2, A3, А4, А5 остается меньше 90°, регулятор реактивной мощности формирует донесение «Недокомпенсация».
При изменении нагрузки изменяется и сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора ТА и напряжением между фазами В и С. Если сдвиг фаз станет больше 90º, то регулятор реактивной мощности А1 начнет выдавать команды на последовательное отключение ступеней регулирования А2, A3, А4, А5 каждый раз изменяя суммарную емкость подключенных к фазам А, В и С конденсаторов на  до тех пор пока сдвиг начальных фаз между током, поступающим с трансформатора тока ТА и напряжением между фазами В и С не станет равным 90±Δφ.
2
0
3
0
4
0
Новизной и существенным отличием предлагаемой полезной модели является емкость конденсаторов ступеней регулирования , A3-С=С, А4-С=2·С, A5-C=4·С, что позволяет изменять емкость подключенных к фазам А, В и С конденсаторов с шагом , тем самым увеличить точность регулирования сдвига начальных фаз между током фазы А и напряжением между фазами В и С и, в итоге, увеличить точность компенсации реактивной мощности на  по сравнению с прототипом.
Источники информации:
1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том 1. // Под ред. А.А. Федорова М.: Энергоатомиздат., 1987. 586, с.152-154, (аналог).
2. Установка конденсаторная типа УКМ. Руководство по эксплуатации. ДИАФ.673820.015 РЭ, 1990, 28 с., с.13, 14, (прототип).