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.
Известен компенсатор реактивной мощности [2], взятый в качестве прототипа, содержащий косинусный трехфазный конденсатор, выходы которого соединены с входами контактора, включающего контакты и элемент управления ими, блок включения контактора, входы которого подключены к входам трехфазного конденсатора, а выход - к элементу управления контактора, выходы которого подключены к трехфазной электрической сети. Компенсатор содержит блок контроля напряжений, входы которого подключены к трехфазной электрической сети, а выход соединен с входом блока включения контактора.
Недостатком известных устройств является отсутствие контроля над температурой окружающей среды. В соответствии с [3] для трехфазных конденсаторов максимальная температура окружающего воздуха не должна превышать 55°С.
Согласно п.2.9.9 [4] температура окружающего воздуха в месте установки конденсаторов должна быть не выше максимального допустимого значения. При превышении этой температуры конденсаторы должны быть отключены не позднее чем через 1 час.
Задача полезной модели - создание компенсатора реактивной мощности с функцией запрещения работы конденсатора при значении температуры окружающего воздуха более 55°С.
Технический результат, получаемые 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 над температурой окружающего воздуха и вырабатывающего сигнал запрета подключения трехфазного конденсатора к электрической сети при значении температуры окружающего воздуха более 55°С.
Технический результат достигается тем, что в компенсатор реактивной мощности, содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор, включающий контакты и элемент управления ими, блок включения контактора, при этом входы контактора и три входа блока включения контактора подключены к трехфазной электрической сети, выходы контактора подключены к выводам косинусного трехфазного конденсатора и четвертому, пятому и шестому входам блока включения контактора, выход которого соединен с элементом управления контактами контактора, введен датчик контроля температуры окружающей среды, выход которого подключен к седьмому входу блока включения контактора.
Технический результат достигается также тем, что блок включения контактора содержит микроконтроллер и исполнительное реле, при этом три входа микроконтроллера через последовательно соединенные токоограничивающие резисторы и диоды, а также параллельно подключенные сглаживающие конденсаторы, подключены к трехфазной электрической сети, четвертый, пятый и шестой входы микроконтроллера через резистивные делители подключены к выходам косинусного трехфазного конденсатора, седьмой вход микроконтроллера подключен к датчику контроля температуры окружающей среды, при этом выход микроконтроллера подключен к катушке исполнительного реле, первый вывод разомкнутого контакта которого соединен с управляющим входом элемента управления контактами контактора, второй вывод разомкнутого контакта соединен с общим проводом схемы.
Использование устройства предложенной конструкции позволяет обеспечить снижение вероятности выхода из строя трехфазного конденсатора в результате его перегрева и соответственно увеличить срок службы конденсатора.
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 включения контактора.
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 БВК 21 подключены к фазам А, В, С электрической сети соответственно, вывод 38 - к общему проводу схемы. Вход 39 БВК 21 подключен к датчику 40 контроля температуры. Выводы 35 и 38 блока включения контактора 21 подключены к блоку питания (на схеме не показан), выполненному, например, в соответствии с [5].
Блок включения контактора 21 (фиг.2) содержит соединенные между собой микроконтроллер 41 и исполнительное реле 42. Первые три входа микроконтроллера 41 подключены к трехфазной электрической сети через токоограничивающие резисторы 43, 44, 45 последовательно соединенные с диодами 46, 47 48 и параллельно соединенными сглаживающими конденсаторам 49, 50, 51 соответственно. Четвертый, пятый и шестой входы микроконтроллера 41 через резистивные делители 52-53, 54-55, 56-57 соответственно подключены к выводам косинусного трехфазного конденсатора 1. Седьмой вход микроконтроллера 41 подключен к датчику 40 контроля температуры и через резистор 58 подключен к положительному выводу блока питания.
Первый вывод разомкнутого контакта исполнительного реле 42 подключен к управляющему входу элемента управления 32 контактами контактора 14, второй вывод разомкнутого контакта исполнительного реле 42 соединен с общим проводом схемы.
В предложенном техническом решении микроконтроллер 41 может быть выполнен на основе микросхемы MC68HC908JL3, в качестве датчика контроля температуры может быть применен датчик типа В57045 (NTC термистор производства компании EPCOS).
Устройство работает следующим образом.
При подключении устройства к трехфазной электрической сети внешними коммутационными устройствами переменное напряжение поступает на блок питания (на схеме не показан). Блок питания преобразует переменное напряжение в постоянное напряжение положительной полярности, которое поступает на элементы схемы компенсатора реактивной мощности. Сетевое напряжение поступает на выводы 15-17 контактора 14, с которых по цепям 35, 36, 37 через токоограничивающие резисторы 43-45 и диоды 46-48 поступает на первые три входа микроконтроллера 41. Пульсации выпрямленного сетевого напряжения сглаживаются конденсаторами 49-51. Если напряжение на любом из входов микроконтроллера 41 выше значения напряжения равного 110% от номинального, то исполнительное реле 42 выключается, при этом происходит размыкание контактов реле 42 и отключение цепи 38 питания блока включения контактора 21 от цепи 34 и контактор 14 отключается. Отключение контактора 14 происходит также в случае, если напряжение, поступающее по цепи 39 с резистивного делителя, образованного резистором 58 и датчиком 40 контроля температуры на седьмой вход микроконтроллера 41, превышает напряжение, соответствующее значению температуры +55°С.
Напряжение на выводах 2-4 конденсатора 1 по цепям 18-20 поступает через резистивные делители 52-57 на четвертый, пятый и шестой входы микроконтроллера 41. Если напряжение на входах 18-20 ниже 30 В (по модулю), то исполнительное реле 42 включается. Цепь 38 питания блока включения контактора 21 подключается к цепи 34 и контактор 14 включается.
Если все напряжения на входах 36-37 ниже значения равного 110% от номинального, то исполнительное реле включается. Цепь 34 блока включения контактора 21 подключается к цепи 38 и контактор 14 включается.
Использование компенсатора реактивной мощности предложенной конструкции позволяет обеспечить снижение вероятности выхода из строя трехфазного конденсатора в результате перегрева и соответственно увеличить срок его службы.
Источники информации:
1. Краткий обзор продукции 2006 фирмы “EPCOS AG”, с.51;
2. Патент РФ №80712, МПК H02J 3/18, дата публ. 20.02.2009, бюл. №5 (прототип);
3. «Коррекция коэффициента мощности. Повышение качества электроэнергии. Краткий обзор продукции 2006.», Каталог Российского представительства компании EPCOS, стр.11;
4. «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», СПб, «ДЕАН», 2003, стр.120, п.2.9.9;
5..«Искусство схемотехники», П. Хоровиц, У. Хилл, Москва, «Мир», 2003, стр.55, рис.1.80.