КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к компенсаторам реактивной мощности электрических сетей общего назначения напряжением 0,4 кВ.
Известен компенсатор реактивной мощности [1], 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.
Известно устройство компенсации реактивной мощности [2], взятое в качестве прототипа, 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. Устройство содержит 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.
Недостатком известных устройств является отсутствие контроля напряжения электрической сети. В соответствии с [3] допустимы следующие перенапряжения конденсаторов от номинального напряжения: +10% (до 8 часов ежедневно), +15% (до 30 минут ежедневно), +20% (до 5 минут ежедневно), +30% (до 1 минуты ежедневно). Подключение косинусного трехфазного конденсатора к
электрической сети с повышенным напряжением может привести к выходу его из строя.
Согласно п.2.9.5 [4] запрещена эксплуатация конденсаторных установок при напряжении сети более 110% от номинального значения.
Задача полезной модели - создание компенсатора реактивной мощности с функцией запрещения включения косинусного трехфазного конденсатора при значениях сетевого напряжения больше 10% от номинального напряжения.
Технический результат, получаемый в результате реализации предложенной конструкции, состоит в повышении надежности и увеличении срока службы трехфазного конденсатора, которые обеспечиваются введением в компенсатор реактивной мощности устройства, осуществляющего контроль сетевого напряжения и вырабатывающего сигнал запрета подключения трехфазного конденсатора к электрической сети при значениях сетевого напряжения более 10% от номинального напряжения.
Технический результат достигается тем, что в компенсатор реактивной мощности, содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор, включающий контакты и элемент управления ими, блок включения контактора, входы которого подключены к выходам трехфазного конденсатора, а выход к элементу управления контактора, выходы которого подключены к трехфазной электрической сети, введен блок контроля напряжений, входы которого подключены к трехфазной электрической сети, а выход соединен с входом блока включения контактора.
Технический результат достигается также тем, что блок контроля напряжений содержит три компаратора, схему ИЛИ, исполнительное реле, при этом входы компараторов через последовательно соединенные
нагрузочные резисторы и диоды, а также параллельно подключенные конденсаторы, подключены к трехфазной электрической сети, а выходы компараторов соединены с входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к катушке исполнительного реле, первый вывод замкнутого контакта которого подключен к одному из входов питания блока контроля напряжений, а второй вывод замкнутого контакта реле - к управляющему входу блока включения контактора.
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 компенсатора реактивной мощности.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 изображена электрическая схема блока контроля напряжений.
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 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. Входы питания 35, 36, 37 блока контроля напряжений (БКН) 38 подключены к фазам А, В, С соответственно, вывод 39 - к общему проводу схемы, выход БКН 38 подключен к входу 40 блока включения контактора 21. Вывод 41 БВК 21 подключен к общему проводу схемы. Выводы 35 и 39 блока контроля напряжений 38 подключены к блоку питания (на схеме не показан), выполненному, например, в соответствии с [5].
Блок контроля напряжений 38 (фиг.2) содержит нагрузочные резисторы 42, 43, 44 последовательно соединенные с диодами 45, 46, 47 соответственно, выходы которых подключены к входам компараторов 48, 49, 50 и параллельно к конденсаторам 51, 52, 53 соответственно. Выходы компараторов 48-50 соединены с входами схемы ИЛИ 54, выход которой подключен к катушке исполнительного реле 55, первый вывод замкнутого контакта которого подключен к одному из входов питания БКН 38, например, к входу 35, а второй вывод нормально замкнутого контакта реле 55, являясь выходом БКН 38, подключен к входу БВК 21. Компараторы 48-50 могут быть выполнеы в соответствии с [6].
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 35, 36, 37 через токоограничивающие резисторы 42-44 и диоды 45-47 поступает на компараторы 48-50. Пульсации выпрямленного сетевого напряжения сглаживаются конденсаторами 51-53. Выходные
сигналы компараторов 48-50 поступают на схему ИЛИ 54. При напряжении на любом из входов компараторов 48-50 выше значения напряжения равного 110% от номинального на выходе схемы ИЛИ 54 формируется напряжение, соответствующее логической «1», которое подается на катушку исполнительного реле 55. Исполнительное реле 55 включается, при этом происходит размыкание замкнутых контактов реле 55 и отключение цепи 40 питания блока включения контактора 21 от цепи 35.
Если все напряжения на входах компараторов 48-50 ниже значения равного 110% от номинального, то уровень сигнала на выходе схемы ИЛИ 54 устанавливается в состояние «0». Исполнительное реле 55 выключается, контакты реле 55 замыкаются и подключают цепь 40 питания блока включения контактора 21 к цепи 35. Блок включения контактора 21 включается и разрешает включение контактора 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.
Использование компенсатора реактивной мощности предложенной конструкции позволяет обеспечить снижение вероятности выхода из строя трехфазного конденсаторов в результате превышения напряжений в сети и соответственно увеличить срок его службы.
Источники информации:
1. Краткий обзор продукции 2006 фирмы "EPCOS AG", с.51
2. Патент РФ №75517, МПК H02J 3/18, дата публ. 2008.08.10 (прототип)
3. «Коррекция коэффициента мощности. Повышение качества электроэнергии. Краткий обзор продукции 2006.», Каталог Российского представительства компании EPCOS, стр.11.
4. «Правила эксплуатации электроустановок потребителей», Москва, «Энергоатомиздат», 1992.
5. «Искусство схемотехники», П.Хоровиц, У.Хилл, Москва, «Мир», 1986, том 1, стр.70, рис.1.72
6. «Искусство схемотехники», П.Хоровиц, У.Хилл, Москва, «Мир», 1986, том 1, стр.215, рис.3.54