ТРЕХФАЗНОЕ СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
THREE-PHASE BALUN

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры.
Известен трехфазный стабилизатор переменного напряжения, содержащий симметрирующий трансформатор (1). Недостаток - большая установленная мощность трансформатора,
Известно трехфазное симметрирующее устройство, содержащее входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы, к которым подключен трехфазный трансформатор, первичные обмотки соединены в «зигзаг» (2).
Недостаток - сложность и большая установленная мощность симметрирующего трансформатора.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехфазное симметрирующее устройство, между входными и выходными зажимами в котором включен трехфазный автоматический выключатель, а к выходным или входным зажимам подключен трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены встречно и соединены в «зигзаг» (3).
Недостаток - низкая надежность, обусловленная пропаданием нуля при срабатывании входного автоматического выключателя, появлением высоких напряжений в аварийных режимах при пропадании напряжения одной из фаз.
Цель изобретения - повышение надежности работы устройства в аварийных режимах путем автоматического восстановления нейтрали питающего трансформатора или автономного источника переменного тока.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем входные зажимы А1, В1, С1, Ν1, для подключения нагрузки к которым подключен трехфазный трехстержневой трансформатор, трехфазный автоматический выключатель, включенный последовательно с первичными обмотками, две или три первичные обмотки которого соединены встречно-последовательно в «зигзаг». Первые свободные выводы первых обмоток соединяются с выходными и входными зажимами фаз А1, В1, С1, свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку для подключения фазных нагрузок N2 и в схему последовательно между N2 и N1 включен дроссельный фильтр токов нулевой последовательности.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники выявило в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».
На первом чертеже (рис. 1) представлена схема устройства с двумя первичными обмотками. Устройство содержит входные зажимы для подключения питающей сети А1, В1, С1, N1 и выходные зажимы для подключения нагрузки А1, В1, С1 и N2, трехфазный трехстержневой симметрирующий трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2, 3. Обмотки 2 включены в «зигзаг» с обмотками 3, расположенными на других стержнях. Первые свободные выводы первых обмоток соединяются с выходными и входными зажимами фаз Α1, В1, C1 через трехфазный автоматический выключатель 4, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку 5 и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2. Между нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2 и нулевым выводом питающей сети N1 включен дроссельный фильтр нулевой последовательности 6. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на трехфазное симметрирующее устройство нулевым выводом для подключения фазных нагрузок служит нулевой вывод 5 встречно включенных в «зигзаг» первичных обмоток 2 и 3 трехфазного трехстержневого трансформатора 1. При таком включении первичных обмоток в зигзаг трехфазный трансформатор имеет большое сопротивление для токов прямой и обратной последовательности и малое сопротивление для токов нулевой последовательности, т.е. обеспечивает создание устойчивой нулевой точки, симметрирование фазных напряжений и фильтрацию гармоник токов нулевой последовательности. Известно, что при таком включении обмоток сопротивление нулевой последовательности определяется параметрами короткого замыкания его трансформаторных элементов. Эффект достигается при равенстве чисел витков обмоток 2 и 3.
Аварийными режимами работы в таком устройстве может быть пропадание нуля в четырехпроходной схеме электроснабжения, необходимого для питания однофазных нагрузок, а также пропадание напряжения одной из фаз, и в этом случае нарушается симметрия формирования нулевой точки трансформатором 1 и напряжение на двух оставшихся фазах относительно нулевого вывода 5 определяется соотношением сопротивлений фазных нагрузок. При отличающихся нагрузках в одной фазе напряжение будет сильно завышенным, а в другой - заниженным. Нормализация напряжений в таких режимах обеспечивается благодаря включению между нулевым проводом питающей сети N1 и нулевым выводом N2 дроссельного фильтра токов нулевой последовательности. При таком включении и при превышении напряжения между N1 и N2 установленного уровня (определяется номинальным напряжением дроссельного фильтра, являющегося фактически фильтром токов нулевой последовательности, величина которого составляет (7-15В)), происходит автоматическое ограничение напряжения вследствие очень малого сопротивления дроссельного фильтра токов нулевой последовательности и нулевые точки N1 и N2 соединяются между собой. При этом происходит нормализация напряжений на период времени, связанный с пропаданием напряжения. При восстановлении напряжения на всех фазах, а также при отключении трехфазного автоматического выключателя происходит автоматическое отключение вывода N2 от вывода N1 вследствие большого сопротивления дроссельного фильтра токов нулевой последовательности при низких напряжениях между выводами N1 и N2.
Такое выполнение трехфазного симметрирующего устройства обеспечивает работу устройства в режиме создания устойчивой нулевой точки и обеспечения перераспределения токов по трем фазам и автоматическое восстановление нейтрали только в аварийных режимах работы путем соединения нулевого вывода симметрирующего устройства с нейтралью питающей сети. На рис. 2 приведена схема трансформатора 1, на котором включены в зигзаг три обмотки при соотношении витков обмоток 2:1:1 между обмотками 2; 3 и 4 соответственно. Эффективность при использовании устройства достигается благодаря обеспечению перераспределения токов по трем фазам при несимметричных нагрузках, уменьшению сопротивления токам нулевой последовательности, повышению качества электрической энергии и надежности работы в аварийных режимах работы.
Источники информации
1. Электротехнический справочник. М.: издательство МЭИ, 1998, с. 135, рис. 24.19.
2. А.с. СССР №1324086, М.Кл. H02M 5/12, 1985.
3. Патент РФ №2314620, H02J 3/26, H02H 3/253.