Устройство регулирования напряжения однофазного трансформатора

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение, например, для регулирования напряжения при вводе трансформаторов, в том числе столбовых, в эксплуатацию, а также для осуществления сезонного или оперативного регулирования напряжения без отключения трансформатора со стороны высокого напряжения (со стороны питающего напряжения).
Известно устройство для регулирования переменного напряжения по патенту РФ № 2115212 М. кл. Н02М 5/22, G05F 1/14, содержащее трансформатор, одна из обмоток которого содержит соединенные последовательно основную и регулировочные части, между первым выводом трансформатора и средним ответвлением регулировочной части обмотки включен первый коммутирующий узел, связанный с реактором, при этом введен, по крайней мере, один второй коммутирующий узел, включенный между крайним выводом регулировочной части обмотки и первым выводом трансформатора, при этом реактор включен параллельно первому коммутирующему узлу, а свободный вывод основной части обмотки соединен с вторым выводом трансформатора. По мнению авторов известное устройство имеет широкие функциональные возможности за счет введения дополнительного коммутирующего узла, идентичного основному, подключенного к крайнему ответвлению регулировочной части и соединенного с основным коммутирующим узлом и выводом трансформатора, при этом реактор включен в цепь среднего ответвления регулировочной части.
Известное устройство имеет низкие функциональные возможности, связанные с ограничением диапазона регулирования выходного напряжения, сложную схему управления и низкую надежность.
Известно более совершенное устройство для регулирования напряжения трансформатора см. патент РФ № 2198456, Н02В 5/02 - прототип - мачтовая трансформаторная подстанция, содержащая в каждой фазе соединенные электрически ограничитель перенапряжений, предохранитель и подключенный к нагрузке силовой трансформатор со входами и обмотками высокого напряжения и регулировочными выходами и обмотками низкого напряжения, предохранитель и средство переключения напряжения с подвижными контактами. Трансформатор установлен на металлической раме, закрепленной на мачтовой опоре, при этом в нее дополнительно введен блок управления, включенный между трансформатором и нагрузкой, установленный на металлической раме, жестко закрепленной на мачтовой опоре, и обеспечивающий поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах, защиту вторичной обмотки силового трансформатора от перегрузки и токов короткого замыкания в цепи нагрузки, отключение от нагрузки и автоматическое повторное включение, передачу информации о положении переключателя ответвлений вторичной обмотки силового трансформатора, наличии напряжения на ней, о режиме работы силового трансформатора, количестве перегрузок и коротких замыканий в цепях нагрузки, а также хранение и передачу информации о работе мачтовой трансформаторной подстанции.
К недостаткам известного устройства - прототипа можно отнести сложность конструкции, низкую надежность работы и более высокую стоимость и энергопотребление.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение конструкции, повышение надежности работы и снижение материальных и энергетических затрат.
Поставленный полезной моделью технический результат достигается использованием сочетания известных, общих с прототипом признаков, включающих трансформатор со входами и обмотками высокого напряжения и обмотками низкого напряжения с регулировочными выходами, предохранитель и средство переключения напряжения с подвижными контактами и новыми признаками, заключающимися в том, что средство переключения напряжения с подвижными контактами выполнено в виде коммутационного аппарата, смонтированного между, по меньшей мере, тремя регулировочными отпайками низкого напряжения и выводом с необходимым уровнем напряжения, связанными друг с другом при помощи установочного предохранителя.
В качестве коммутационного аппарата использован трехполюсный рубильник-предохранитель (РП) или предохранитель-выключатель-разъединитель (ПВР).
Новизной предложенной полезной модели является выполнение средства переключения напряжения с подвижными контактами в виде коммутационного аппарата, смонтированного между, по меньшей мере, тремя регулировочными отпайками низкого напряжения и выводом с необходимым уровнем напряжения, связанными друг с другом при помощи установочного предохранителя.
Так выполнение средства переключения напряжения с подвижными контактами в виде коммутационного аппарата, смонтированного между, по меньшей мере, тремя регулировочными отпайками низкого напряжения и выводом с необходимым уровнем напряжения позволяет существенно упростить конструкцию устройства, использовать стандартный широко распространенный аппарат для трехфазной сети, который легко доступен в приобретении, имеет невысокую стоимость и высокую надежность работы.
Взаимосвязь коммутационного аппарата, смонтированного между, по меньшей мере, тремя регулировочными отпайками низкого напряжения и выводом с необходимым уровнем напряжения друг с другом при помощи установочного предохранителя, позволяет использовать в качестве проводящего элемента плавкую вставку (плавкий предохранитель), рассчитанную на протекание номинального тока трансформатора с учетом перегрузки, реализующей функцию защиты трансформатора со стороны низкого напряжения от токов короткого замыкания и перегрузки.
Признаки использования в качестве коммутационного аппарата трехполюсного рубильника-предохранителя (РП) или предохранителя-выключателя-разъединителя (ПВР) позволяет быстро и своевременно заменить вышедший из строя аппарат на другой аналогичный или идентичный и обеспечить тем самым надежную работу устройства.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемой полезной модели в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом, и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого устройства, в том числе на конкретном примере, позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлена электрическая схема предлагаемого устройства.
Устройство регулирования напряжения однофазного трансформатора состоит из однофазного трансформатора 1 с первичной обмоткой высокого напряжения 2 с выводами 3 и вторичными обмотками низкого напряжения 4, 5, 6 с регулировочными выводами 7 максимального напряжения, 8 номинального напряжения и 9 - минимального напряжения. Общий нулевой вывод 10 обмотки низкого напряжения и фазный вывод 11 с необходимым уровнем напряжения предназначены для подключения к распределительному устройству или непосредственно к потребителю электроэнергии. Между регулировочными выводами 7, 8, 9 низкого напряжения и фазным выводом 11 смонтирован коммутационный аппарат 12 в качестве которого могут быть использованы: трехполюсный рубильник-предохранитель (РП) или предохранитель-выключатель-разъединитель (ПВР) или другой коммутационный аппарат, имеющий три группы контактов, в том числе подвижных 13, позволяющий устанавливать проводящий элемент, например плавкую вставку 14. Общий нулевой вывод 10 может быть снабжен контактами заземления 15.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
При подаче высокого напряжения через выводы 3 на обмотку 2 трансформатора 1 высокое напряжение преобразуется в трансформаторе 1, и на обмотках 4, 5, 6 получают низкое напряжение. Общий нулевой вывод 10 может быть заземлен. В зависимости от требуемого уровня напряжения при отключенном низком напряжении с контактов для вставки предохранителей можно переставить плавкую вставку 14, например, как представлено на фиг. 1 в одно из трех положений. При выполнении большего количества обмоток низкого напряжения, например шести и более, и при установке двух коммутационных аппаратов можно более точно регулировать напряжение на выводах 11 и 10. При установке плавкой вставки 14 (предохранителя) (см. фиг. 1) в крайнее левое положение к выводу 7 получим на выходе 11 максимальное напряжение. При установке плавкой вставки 14 в среднее положение к выводу 8 получим среднее номинальное напряжение на выводах 11 и 10. При установке плавкой вставки 14 в крайнее правое положение к выводу 9 получим минимальное напряжение на выводах 11 и 10 при одном коммутационном аппарате.
Выполнение средства переключения напряжения с подвижными контактами в виде коммутационного аппарата, смонтированного между, по меньшей мере, тремя регулировочными отпайками низкого напряжения и выводом с необходимым уровнем напряжения, связанными друг с другом при помощи установочного предохранителя, позволяет разместить коммутационный аппарат в доступном для оператора месте и регулировать напряжение на выходах 11 и 10, не касаясь обмоток высокого напряжения, что позволяет, в свою очередь, широко использовать предлагаемое в качестве полезной модели устройство, включая столбовые и мачтовые подстанции.
В настоящее время на предприятии изготовлен опытный образец предлагаемого в качестве полезной модели устройства, которое проходит испытания. Предварительные результаты испытаний - положительные.