КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам для компенсации реактивной мощности электрических сетей общего назначения напряжением 0,4 кВ.
Известен компенсатор реактивной мощности (патент РФ №80712, МПК H02J 3/18, дата публ. 20.02.2009 г.), содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор, включающий контакты и элемент управления ими, блок контроля напряжений, соединенный с блоком включения контактора. Входы блока включения контактора подключены к выходам трехфазного конденсатора, а выход - к элементу управления контактора, выходы которого и входы блока контроля напряжений подключены к трехфазной электрической сети.
Известен компенсатор реактивной мощности (патент РФ №86358, МПК H02J 3/18, дата публ. 27.08.2009 г.), взятый в качестве прототипа, содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор, включающий контакты и элемент управления ими, блок включения контактора, датчик контроля температуры окружающей среды. Входы контактора и три входа блока включения контактора подключены к трехфазной электрической сети, выводы трехфазного конденсатора подключены к выходам контактора и четвертому, пятому и шестому входам блока включения контактора, седьмой вход блока включения контактора подключен к датчику контроля температуры. Выход блока включения контактора соединен с элементом управления контактами контактора.
Недостатками известных устройств являются большое число коммутационных проводов и необходимость подключения проводов разного сечения к выводам конденсатора - силовых (большего сечения) и для контроля значения напряжений на контактах конденсатора (меньшего сечения), что повышает трудоемкость изготовления компенсатора и снижает его надежность работы.
Задача полезной модели - создание простого и надежного компенсатора реактивной мощности.
Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в упрощении конструкции компенсатора и повышении надежности за счет уменьшения количества коммутационных проводов трехфазного конденсатора и повторного включения конденсатора после его отключения не менее чем через 1 минуту.
Технический результат достигается тем, что компенсатор реактивной мощности, содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор, включающий контакты и элемент управления ими, блок включения контактора и датчик контроля температуры окружающей среды, при этом входы контактора и первые три входа блока включения контактора подключены к трехфазной сети, выход блока включения контактора соединен с элементом управления контактами контактора, согласно полезной модели, входы трехфазного конденсатора подключены непосредственно к выходам контактора, а датчик температуры подключен к четвертому входу блока включения контактора.
Технический результат достигается также тем, что согласно полезной модели, блок включения контактора содержит микроконтроллер и исполнительное реле, при этом первые три входа микроконтроллера через последовательно соединенные нагрузочные резисторы и диоды, а также параллельно подключенные сглаживающие конденсаторы, подключены к трехфазной электрической сети, четвертый вход микроконтроллера подключен к датчику контроля температуры окружающей среды, при этом выход микроконтроллера подключен к катушке исполнительного реле, первый вывод замкнутого контакта которого подключен к одному из входов питания блока включения контактора, разомкнутый контакт катушки исполнительного реле соединен с управляющим входом элемента управления контактами контактора, а переключающий контакт соединен с общим проводом схемы.
Следует отметить, что в соответствии с требованиями коммутации трехфазных косинусных конденсаторов перед повторным подключением конденсатора к электрической цепи конденсатор должен быть разряжен до уровня 10% от номинального напряжения, что предотвращает протекание по электрической цепи дополнительных разрядных токов, влияющих (уменьшающих) срок службы конденсатора, и защищает от возможности поражения электрическим током. Следовательно, перед повторным включением конденсатора, необходима выдержка времени для его 10% разряда от номинального напряжения.
Согласно п.2.9.11 Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, СПб, «ДЕАН», 2003, включение компенсатора реактивной мощности после его отключения допускается не ранее чем через 1 мин.
Поэтому выдержка времени для осуществления его необходимого разряда перед включением конденсатора заменяет необходимость контроля напряжения на выводах конденсатора.
Использование компенсатора реактивной мощности предложенной конструкции позволяет снизить трудоемкость изготовления компенсатора, повысить надежность подключения проводников к конденсатору, обеспечить снижение вероятности выхода из строя трехфазного конденсаторов в результате превышения напряжений в сети, перегрева и соответственно увеличить срок его службы.
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения компенсатора реактивной мощности.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 изображена электрическая блок схема блока включения контактора (БВК).
Компенсатор содержит косинусный трехфазный конденсатор 1 с внешними зажимами 2-4 (фиг.1), содержащий соединенные в треугольник конденсаторы 5-7, разрядные резисторы 8-10, подключенные параллельно конденсаторам 5-7 соответственно. Зажимы 2-4 косинусного трехфазного конденсатора 1 подключены к выходам 11-13 контактора 14, входы 15-17 которого подключены к фазам А, В, С электрической сети соответственно.
Контактор 14 содержит две группы контактов: основные контакты 18-20 и дополнительные 21-23. К дополнительным контактам 21-23 подключены токоограничивающие резисторы 24-26 соответственно. Вывод 27 катушки управления 28 подключен к фазе А, а вывод 29 подключен к цепи 30 блока включения контактора 31. Первые три входа (входы питания) 32, 33, 34 БВК 31 подключены к фазам А, В, С электрической цепи соответственно, вывод 35 - к общему проводу схемы. Четвертый вход 36 БВК 31 подключен к датчику 37 контроля температуры. Выводы 32 и 35 блока включения контактора 31 подключены к блоку питания (на схеме не показано).
Блок включения контактора 31 (фиг.2) содержит соединенные между собой микроконтроллер 38 и исполнительное реле 39. Первые три входа микроконтроллера 38 подключены к трехфазной электрической сети через токоограничивающие резисторы 40, 41, 42 последовательно соединенные с диодами 43, 44, 45 и параллельно соединенными сглаживающими конденсаторами 46, 47, 48 соответственно. Четвертый вход микроконтроллера 38 подключен к датчику 37 контроля температуры и через резистор 49 подключен к положительному выводу блока питания.
Первый вывод разомкнутого контакта исполнительного реле 39 подключен к управляющему входу элемента управления 28 контактами контактора 14, второй вывод разомкнутого контакта исполнительного реле 39 соединен с общим проводом схемы.
В предложенном техническом решении микроконтроллер 38 может быть выполнен на основе микросхемы ATMEGA8L, в качестве датчика контроля температуры может быть применен датчик типа В 57045 (NTC термистор производства компании EPCOS).
Устройство работает следующим образом
При подключении устройства к трехфазной сети внешними коммутационными устройствами переменное напряжение поступает на блок питания (на схеме не показан). Блок питания преобразует переменное напряжение в постоянные напряжения положительной и отрицательной полярности, которые поступают на элементы схемы. Сетевое напряжение поступает на выводы 15-17 контактора 14, с которых по цепям 32, 33, 34 через токоограничивающие резисторы 40-42 и диоды 43-45 поступает на первые три входа микроконтроллера 38. Пульсации выпрямленного сетевого напряжения сглаживаются конденсаторами 46-48. Если напряжение на любом из входов микроконтроллера 38 выше значения напряжения равного 110% от номинального, то исполнительное реле 39 выключается, при этом происходит размыкание контактов реле 39 и отключение цепи 35 питания блока включения контактора 31 от цепи 30 и контактор 14 отключается. Отключение контактора 14 происходит также в случае, если напряжение, поступающее по цепи 36 с резистивного делителя, образованного резистором 49 и датчиком 37 контроля температуры на четвертый вход микроконтроллера 38, превышает напряжение, соответствующее значению температуры +55°С.
Если все напряжение на входах 32-34 ниже значения равного 110% от номинального, то исполнительное реле 39 включается. Цепь 30 блока включения контактора 31 подключается к цепи 35 и контактор 14 включается.
Все включения исполнительного реле 39 происходят через время не менее чем 1 мин. после его отключения.
Использование компенсатора реактивной мощности предложенной конструкции позволяет снизить трудоемкость изготовления компенсатора, повысить надежность подключения проводников к конденсатору, обеспечить снижение вероятности выхода из строя трехфазного конденсаторов в результате превышения напряжений в сети, перегрева и соответственно увеличить срок его службы.