УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ 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 (Краткий обзор продукции 2006 фирмы "EPCOS AG", с.51), содержащий трехфазный косинусный конденсатор и специализированный контактор. Входные контакты контактора подключены к трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В, 50 Гц, а выходные контакты подключены к контактам конденсатора. Контакты катушки управления контактора подключены к внешней цепи управления.
Недостатком известного устройства является отсутствие контроля времени разряда конденсатора при включении электрической сети, что уменьшает срок службы трехфазного косинусного конденсатора.
Известна установка компенсации реактивной мощности УКРМ-04 (производитель ООО «НЮКОН», г.Москва, ул. Амурская, д. 9/6), взятая в качестве прототипа, содержащая трехфазный конденсатор с разрядными резисторами, который соединен с коммутатором. Коммутатор осуществляет подключение конденсатора к электрической цепи.
Недостатком известного устройства является отсутствие контроля времени разряда конденсатора или значения напряжений на контактах конденсатора, так как в соответствии с требованиями коммутации трехфазных косинусных конденсаторов перед повторным подключением к электрической цепи конденсатор должен быть разряжен до уровня 10% от номинального напряжения, что предотвращает протекание по
электрической цепи дополнительных разрядных токов, влияющих на срок службы конденсатора, и защищает от возможности поражения электрическим током.
Задача полезной модели - создание безопасного устройства компенсации реактивной мощности с функцией запрещения включения конденсатора при значениях напряжений на его контактах больше 10% от номинального напряжения.
Технический результат, получаемый в результате реализации предложенной конструкции, состоит в повышении надежности и увеличения срока службы трехфазного конденсатора, которые обеспечиваются введением в конструкцию устройства, осуществляющего контроль напряжения на контактах конденсатора и выдающего сигнал запрета подключения конденсатора к электрической сети при значениях напряжения на контактах более 10% от номинального напряжения.
Технический результат достигается тем, что в устройство компенсации реактивной мощности, содержащее косинусный трехфазный конденсатор и контактор, включающий контакты и элемент управления ими, при этом выходы трехфазного конденсатора соединены с входами контактора, выходы которого подключены к трехфазной электрической сети, введен блок включения контактора, входы которого подключены к выходам трехфазного конденсатора, а выход соединен с элементом управления контактами контактора, при этом вход питания блока включения контактора подключен к одной из фаз электрической сети.
Технический результат достигается также тем, что блок включения контактора содержит три двухуровневых компаратора, первую и вторую схемы ИЛИ, триггер управления, формирователь сигнала сброса, исполнительное реле, ждущий мультивибратор и
инвертор, при этом выходы двухуровневых компараторов соединены с первой схемой ИЛИ, выход которой соединен с S - входом триггера управления, R - вход которого соединен с выходом второй схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом формирователя сигнала сброса, а второй вход второй схемы ИЛИ подключен к выходу ждущего мультивибратора, вход которого соединен с выходом инвертора, при этом вход инвертора соединен с замкнутым контактом исполнительного реле, разомкнутый контакт которого соединен с управляющим входом элемента управления контактами контактора, а переключающий контакт соединен с общим проводом схемы.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения устройства компенсации реактивной мощности.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 изображена электрическая схема блока включения контактора.
Устройство содержит косинусный трехфазный конденсатор 1 с внешними зажимами 2-4, 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 и С электрической сети соответственно. Выводы 2-4 косинусного трехфазного конденсатора 1 подключены к входам 18-20 блока включения контактора (БВК) 21.
контактор 14 содержит две группы контактов: основные контакты 22-24 и дополнительные контакты 25-27. К дополнительным контактам 25-27 подключены токоограничивающие резисторы 28-30 соответственно. Вывод 31 катушки элемента управления 32 подключен к фазе А, а вывод 33 подключен к входу 34 БВК 21. Выход 35 БВК 21 подключен к фазе А, а выход 36 БВК 21 к общему проводу схемы.
Блок 21 включения контактора 14 содержит двухуровневые компараторы 37, 38, 39, выходы которых соединены через первую схему ИЛИ 40 с S - входом триггера 41 управления, выход Q которого подключен к обмотке исполнительного реле 42. Выход формирователя 43 сигнала сброса подключен к первому входу второй схемы ИЛИ 44, выход которой соединен с входом R триггера 41 управления. Замкнутый контакт 1 исполнительного реле 42 подключен к входу инвертора 45, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора 46, выход которого соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ 44. Разомкнутый контакт 2 исполнительного реле 42 соединен с управляющим входом 33 контактора 14. Переключающий контакт 3 исполнительного реле 42 соединен с общим проводом схемы.
Двухуровневые компараторы напряжения могут быть выполнены, например, на операционных усилителях («Применения операционных усилителей и линейных ИС», Фолкенберри Л., Москва, «Мир», 1885, с.349, рис.11.4). Блок питания блока включения контактора может быть выполнен в виде, например, мостовой однофазной двухполупериодной схемы выпрямителя («Искусство схемотехники», Хоровиц П., Хилл У, Москва, «Мир», 1986, том 1 с.70, рис.1.72.). Ждущий мультивибратор может быть выполнен в виде, например, на D-триггере («Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах», Бирюков С.А., Москва, «Радио и связь», 1996, с.104, рис.153.).
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, в том числе и на формирователь 43 сигнала сброса (фиг.2), который выдает сигнал установки триггера 41 управления в начальное состояние. Выходной сигнал формирователя 43 поступает на вторую схему ИЛИ 44, с выхода которой сигнал поступает на вход R триггера 41 управления. Триггер 41 управления устанавливается в состояние «0».
Напряжение на выводах 2-4 конденсатора 1 (фиг.1) по цепям 18-20 поступает на двухуровневые компараторы 37-39 соответственно. Выходные сигналы с компараторов 37-39 поступают на первую схему ИЛИ 40. Если напряжение на входах всех трех компараторов 37-39 ниже 30 В (по модулю), то с выхода первой схемы ИЛИ 40 на вход S триггера 41 управления поступает сигнал включения. Триггер 41 управления устанавливается в состояние «1». С выхода Q триггера 41 управления поступает напряжение на катушку исполнительного реле 42. Цепь 34, подключенная к разомкнутому контакту 2 исполнительного реле 42 подключается к общему проводу, подключенному к переключающему контакту 3 исполнительного реле 42 и включается контактор 14, при этом дополнительные контакты 25-27 замыкаются немного раньше основных контактов 22-24 и осуществляют предварительную зарядку конденсаторов 5-7 через токоограничивающие резисторы 28-30. Через некоторое время включаются основные контакты 22-24 и выводы 2-4 трехфазного конденсатора 1 подключаются к фазам А, В, С электрической сети.
При кратковременном снижении значения напряжения электрической сети происходит замыкание переключающего контакта 3 с замкнутым контактом 1 исполнительного реле 42 и сигнал с инвертора 45 поступает на вход ждущего мультивибратора 46, с выхода которого одиночный импульсный сигнал поступает на второй вход второй схемы ИЛИ 44, с выхода которой сигнал поступает на вход R триггера 41 управления. Триггер 41 управления устанавливается в состояние «0» и удерживается в данном состоянии на время длительности импульсного сигнала. Исполнительное реле 42 выключается. Данная задержка необходима для завершения переходных процессов, вызванных резким снижением значения напряжения электрической сети.
Использование устройства предложенной конструкции обеспечивает снижение зарядных токов, протекающих через контакты 22-27 контактора 14 и трехфазного конденсатора 1 и соответственно увеличивает их срок службы, снижает уровень помех, вызываемых включением устройства, а также обеспечивает снижение токовой нагрузки на провода электрической сети, что позволяет уменьшить перегрев проводов и снизить вероятность возникновения пожара.