УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
VOLTAGE CONTROL DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов.
Известно устройство для регулирования напряжения, содержащее трансформатор, одна из обмоток которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно основную и регулировочную части, по крайней мере, два коммутирующих узла, один из которых соединен с отводом регулировочной части, а другой коммутирующий узел соединен с крайним выводом регулировочной части, при этом каждый коммутирующий узел содержит тиристорный ключ, концы коммутирующих узлов соединены между собой, образуя общую точку, соединенную с общими точками коммутирующих узлов других фаз, а в каждой фазе между ответвлением регулировочной части и тиристорным ключом включен трансформатор тока [Л.1].
Устройство для регулирования напряжения по [Л.1] характеризуется относительно невысокой надежностью вследствие наличия многоступенчатого переключателя.
Изобретением решается задача создания устройства для регулирования напряжения, характеризующегося высокой надежностью благодаря введению дополнительных тиристорных ключей с электромагнитным элементом, обеспечивающих плавное регулирование или возможность многоступенчатого глубокого регулирования напряжения.
Для решения поставленной задачи в устройстве для регулирования напряжения, содержащем трансформатор, одна из обмоток которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно основную и регулировочную части, коммутирующие узлы, каждый из которых содержит тиристорный ключ и подключен к соответствующему отводу регулировочной части, имеющему витки, предложено, согласно настоящему изобретению, коммутирующие узлы объединить в две группы таким образом, что первая группа образована из коммутирующих узлов четных отводов, а вторая группа - из коммутирующих узлов нечетных отводов, при этом каждую из двух групп соединить с началом одного из двух дополнительных тиристорных ключей, концы дополнительных тиристорных ключей соединить между собой, образуя общую точку, которую соединить с общими точками дополнительных тиристорных ключей других фаз, а к дополнительному тиристорному ключу четной группы каждой фазы подключить неуправляемый реактор.
Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами (фиг. 1 и 2), на которых соответственно представлены:
- на фиг. 1 - принципиальная схема заявляемого устройства для регулирования напряжения;
- на фиг. 2 (а и б) - процесс регулирования напряжения на примере работы устройства в одной фазе 3 трансформатора 1 (фиг. 1).
Устройство для регулирования переменного напряжения содержит трехфазный трансформатор 1, имеющий первичную обмотку 2.
Первичная обмотка 2 в каждой из фаз 3, 4, 5 имеет основную 6 и регулировочную 7 части, соединенные последовательно в каждой фазе 3, 4, 5.
Устройство содержит также четыре коммутирующих узла 8, 9, 10 и 11, каждый из которых содержит тиристорный ключ 12, состоящий из встречно параллельно включенных тиристоров 13.
Каждый из коммутирующих узлов 8, 9, 10 и 11 подключен к соответствующему отводу 14, 15, 16, 17 регулировочной части 7 в каждой из фаз 3, 4, 5 первичной обмотки 2. В представленном на фиг. 1 варианте реализации изобретения, число отводов регулировочной обмотки равно четырем, т.е. четное. В других вариантах реализации изобретения общее число отводов регулировочной части первичной обмотки зависит от глубины регулирования напряжения и может быть любым: как четным, так и нечетным.
Коммутирующие узлы 8, 9, 10, 11 объединены в две группы 18 и 19 таким образом, что первая группа 18 образована из четных отводов 14 и 16, а вторая группа 19 образована из нечетных отводов 15 и 17.
Каждая из групп отводов 18 и 19 соединена с началом соответствующего дополнительного тиристорного ключа: в частности группа отводов 18 соединена с началом дополнительного тиристорного ключа 20, а группа отводов 19 соединена с началом дополнительного тиристорного ключа 21.
При этом концы упомянутых дополнительных тиристорных ключей соединены между собой, образуя общую точку 22, соединенную с общими точками 22 коммутирующих узлов других фаз 3, 4, 5.
К каждой группе коммутирующих узлов подключен соответствующий дополнительный тиристорный ключ. В частности, к группе 18, образованной из четных отводов 14 и 16, подключен дополнительный тиристорный ключ 20, а к группе 19, образованной из нечетных отводов 15 и 17, подключен дополнительный тиристорный ключ 21.
При этом к дополнительному тиристорному ключу 20 нечетной группы подключен неуправляемый реактор 23.
Регулирование напряжения посредством устройства для регулирования напряжения заключатся в следующем.
В исходном положении (фиг. 2, а) дополнительный тиристорный ключ 20 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 8 открыты (на фиг. 2, а, заштрихованы). Входное напряжение приложено к максимальному числу витков основной (нерегулируемой) части 6 и регулировочной (регулируемой) части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1. При этом напряжение на выходе трансформатора 1 минимальное.
Для повышения напряжения на выходе трансформатора 1 необходимо закрыть дополнительный тиристорный ключ 20, открыть дополнительный тиристорный ключ 21 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 9 (фиг. 2, б). В контуре между выводами 14 и 15 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1, открытым тиристорным ключом 12 коммутирующего узла 9, открытым дополнительным тиристорным ключом 21, неуправляемым реактором 23 и тиристорным ключом 12 коммутирующего узла 8, протекает циркулирующий ток, ограниченный сопротивлением неуправляемого реактора 23 и сопротивлением между выводами 14 и 15 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1.
Следующим этапом закрывается тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 8. Питание входного напряжения трансформатора 1 через открытые дополнительный тиристорный ключ 21 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 9 подается через отвод 15 на регулировочную часть 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1. Число витков первичной обмотки 2 трансформатора 1 уменьшилось, что привело к повышению выходного напряжения трансформатора 1.
Для дальнейшего повышения выходного напряжения трансформатора 1 необходимо перевести питание входного напряжения трансформатора 1 с отвода 15 на отвод 16 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1.
В исходном положении открыты дополнительный тиристорный ключ 21 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 9; закрыты дополнительный тиристорный ключ 20 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 8.
Для перевода питания входного напряжения трансформатора 1 с отвода 15 на отвод 16 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1 необходимо открыть тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 10. В контуре между отводами 15 и 16 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1, открытым тиристорным ключом 12 коммутирующего узла 10, неуправляемым реактором 23, открытым дополнительным тиристорным ключом 21 и открытым тиристорным ключом 12 коммутирующего узла 9, протекает циркулирующий ток, ограниченный сопротивлением неуправляемого реактора 23 и сопротивлением между отводами 15 и 16 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1.
Следующим этапом закрываются тиристорные ключи: дополнительный тиристорный ключ 21 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 9 и открывается дополнительный тиристорный ключ 20. Такая процедура при дальнейшем повышении выходного напряжения повторяется.
Для понижения выходного напряжения трансформатора 1 необходимо увеличить число витков первичной обмотки 2 трансформатора 1, т.е. перевести питание входного напряжения трансформатора 1 с отвода 15 на отвод 14 или с отвода 16 на отвод 15 и т.п.регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1.
Процесс понижения выходного напряжения трансформатора 1 по сравнению с процессом повышения выходного напряжения трансформатора 1 осуществляется в обратной последовательности.
Итак, исходное положение: открыты дополнительный тиристорный ключ 20 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 10; закрыты дополнительный тиристорный ключ 21 и тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 9. Необходимо закрыть дополнительный тиристорный ключ 20 и открыть тиристорные ключи: тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 9 и дополнительный тиристорный ключ 21. В контуре между отводами 16 и 15 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1, открытым тиристорным ключом 12 коммутирующего узла 10, неуправляемым реактором 23, открытым дополнительным тиристорным ключом 21, открытым тиристорным ключом 12 коммутирующего узла 9, протекает циркулирующий ток, ограниченный сопротивлением неуправляемого реактора 23 и сопротивлением между отводами 16 и 15 регулировочной части 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1.
Следующим этапом необходимо закрыть тиристорный ключ 12 коммутирующего узла 10.
Повышение и понижение выходного напряжения трансформатора по рассмотренным выше условиям может производиться как одновременно по трем фазам, так и по отдельности по каждой из фаз при пофазном регулировании.
Реализация заявляемого технического решения позволит относительно простыми средствами обеспечить регулирование напряжения в глубоком диапазоне регулирования и тем самым существенно расширить функциональные возможности заявляемого устройства.
В настоящее время в ООО НПП «Электромаш», г. Екатеринбург, разрабатывается документация и ведется подготовка производства устройства для регулирования переменного напряжения, предназначенного для регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций электрифицированных железных дорог, в преобразовательных системах электролизного производства и в производствах, также требующих глубокого регулирования напряжения.
Литература
1. Патент РФ №2115212, МПК Н02М 5/22, G05F 1/14, 1996 г.