УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ И СИММЕТРИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ФАЗ
PHASE VOLTAGE MONITOR, RECOVERY AND BALANCING UNIT

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз в системах электроснабжения.
Известно устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз, содержащее клеммы для подключения трехфазной сети, предохранители фаз, трехфазный выпрямитель, дополнительный контактор, три реле минимального напряжения с первым и вторым замыкающими контактами, три компенсирующих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя и клеммы для подключения трехфазной нагрузки, причем предохранитель и фазосдвигающий дроссель в каждой фазе соединены последовательно и включены в рассечку соответствующих фаз между клеммами для подключения трехфазной сети и клеммами для подключения трехфазной нагрузки, обмотка каждого реле минимального напряжения включена на соответствующее линейное напряжение, входы трехфазного выпрямителя соединены с выходами соответствующих предохранителей, обмотка управления дополнительного контактора включена между плюсовым и минусовым выходами указанного выпрямителя, каждый из компенсирующих конденсаторов включен между собственной фазой и опережающей фазой через первый замыкающий контакт реле минимального напряжения соответствующей фазы, каждый из фазосдвигающих дросселей шунтирован вторым замыкающим контактом реле минимального напряжения отстающей фазы и замыкающим контактом дополнительного контактора, при этом обмотка каждого реле минимального напряжения на соответствующее линейное напряжение через соответствующий размыкающий контакт дополнительного контактора [1]. Данное устройство характеризуется высоким качеством электрической энергии, имеет простую схему, в нем практически отсутствуют перерывы в электроснабжении потребителей при обрыве любой из фаз сети, однако мощность устройства является незначительной ввиду того, что коммутация тока при восстановлении напряжения в оборванной фазе производится слаботочными контактами реле минимального напряжения.
Техническим результатом изобретения является повышение мощности устройства.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройство контроля, восстановления и симметрирования напряжения фаз, содержащее клеммы фаз сети, предохранители фаз, выпрямитель, контактор, снабженный первым размыкающим, вторым размыкающим, третьим размыкающим, первым замыкающим, вторым замыкающим и третьим замыкающим контактами, первое реле управления, второе реле управления, третье реле управления, каждое из которых снабжено одним размыкающим контактом и первым и вторым замыкающими контактами, первый, второй и третий компенсирующие конденсаторы, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели и клеммы фаз нагрузки, причем входы предохранителей фаз подключены к клеммам фаз сети, а выходы - к входам выпрямителя, контактор включен между минусовым и плюсовым выходами выпрямителя, каждое из реле управления включено на линейное напряжение между соответствующими фазами через последовательно соединенные размыкающий контакт контактора и размыкающий контакт реле управления отстающей фазы, каждый из указанных дросселей соединен последовательно с соответствующим предохранителем фаз между клеммами фаз сети и клеммами фаз нагрузки, введены блок питания с плюсовым и минусовым выводами и по три силовых реле на фазу, контакты двух силовых реле каждой фазы шунтируют соответствующий фазосдвигающий дроссель, при этом все силовые реле подключены к минусовому выводу указанного блока непосредственно, а к плюсовому выводу блока питания - через замыкающие контакты соответствующего реле управления, каждый из компенсирующих конденсаторов включен на линейное напряжение между опережающей фазой через замыкающий контакт третьего силового реле соответствующей фазы.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.
Устройство содержит клеммы фаз сети 1, предохранители фаз 2, 3 и 4, выпрямитель 5, контактор 6, снабженный первым размыкающим контактом 6-1, вторым размыкающим контактом 6-2, третьим размыкающим контактом 6-3, первым замыкающим контактом 25, вторым замыкающим контактом 26, третьим замыкающим контактом 27, первое реле управления 7, второе реле управления 8 и третье реле управления 9, каждое из которых снабжено одним размыкающим контактом: реле 7 - контакт 12, реле 8 - контакт 10, реле 9 - контакт 11, первым и вторым замыкающими контактами: реле 7-20, 36, реле 8-19, 34 и реле 9-21, 35, соответственно, первый 13, второй 14 и третий 15 компенсирующие конденсаторы; первый 22, второй 23 и третий 24 фазосдвигающие дроссели, и клеммы для подключения трехфазной нагрузки 37, первое силовое реле 16 с замыкающим контактом 16-1, второе силовое реле 17 с замыкающим контактом 17-1, третье силовое реле 18 с замыкающим контактом 18-1, четвертое силовое реле 28 с замыкающим контактом 28-1, пятое силовое реле 29 с замыкающим контактом 29-1, шестое силовое реле 30 с замыкающим контактом 30-1, седьмое силовое реле 31 с замыкающим контактом 31-1, восьмое силовое реле 32 с замыкающим контактом 32-1, девятое силовое реле 33 с замыкающим контактом 33-1 и блок питания 38 с плюсовым и минусовым выводами (не обозначены), причем входы (не обозначены) предохранителей фаз 2…4 подключены к клеммам фаз сети 1, а выходы (не обозначены) - к входам (не обозначены) выпрямителя 5, контактор 6 включен между минусовым и плюсовым выходами (не обозначены) выпрямителя 5, каждое из реле управления 7…9 включено на линейное напряжение соответствующих фаз через размыкающий контакт соответствующего контактора и размыкающий контакт реле управления отстающей фазы: реле 7 подключено к фазам А и В через размыкающий контакт 6-1 контактора 6 и размыкающий контакт 10 второго реле управления 8; реле 8 подключено к фазам В и С через размыкающий контакт 6-2 контактора 6 и размыкающий контакт 11 третьего реле управления 9; реле 9 подключено к фазам С и А через размыкающий контакт 6-3 контактора 6 и размыкающий контакт 12 первого реле управления 7; каждый из указанных дросселей 22…24 соединен последовательно с соответствующим предохранителем фаз 2…4 и включен в рассечку фаз между клеммами фаз сети 1 и клеммами фаз нагрузки 37, каждый из указанных конденсаторов 13…15 включен на линейное напряжение между опережающей фазой и собственной фазой через замыкающий контакт силовых реле 16…18: конденсатор 13 включен на фазы А и В через замыкающий контакт 16-1 первого силового реле 16; конденсатор 14 включен на фазы В и С через замыкающий контакт 17-1 второго силового реле 17; конденсатор 15 включен на фазы С и А через замыкающий контакт 18-1 третьего силового реле 18, все указанные силовые реле 16…18, 28…33 подключены к минусовому выводу (не обозначен) источника питания 38 непосредственно, при этом первое силовое реле 16 подключено к плюсовому выводу (не обозначен) источника питания 38 через первый замыкающий контакт 19 второго реле управления 8; второе силовое реле 17 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через первый замыкающий контакт 21 третьего реле управления 9; третье силовое реле 18 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через первый замыкающий контакт 20 первого реле управления 7; четвертое силовое реле 28 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через первый замыкающий контакт 25 контактора 6 и собственным замыкающим контактом 28-1 шунтирует первый фазосдвигающий дроссель 22; пятое силовое реле 29 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 26 контактора 6 и собственным замыкающим контактом 29-1 шунтирует второй фазосдвигающий дроссель 23; шестое силовое реле 30 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через третий замыкающий контакт 27 контактора 6 и собственным замыкающим контактом 30-1 шунтирует третий фазосдвигающий дроссель 24; седьмое силовое реле 31 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 34 второго реле управления 8 и собственным замыкающим контактом 31-1 повторно шунтирует первый фазосдвигающий дроссель 22; восьмое силовое реле 32 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 35 третьего реле управления 9 и собственным замыкающим контактом 32-1 повторно шунтирует второй фазосдвигающий дроссель 23; девятое силовое реле 33 подключено к плюсовому выводу источника питания 38 через второй замыкающий контакт 36 первого реле управления 7 и собственным замыкающим контактом 33-1 повторно шунтирует третий фазосдвигающий дроссель 24. Таким образом, в устройстве контактор 6 контролирует наличие фаз, компенсирующие конденсаторы 13…15 восстанавливают напряжение в оборванной фазе, а фазосдвигающие дроссели 22…24 симметрируют напряжение на нагрузке. Все элементы схемы устройства серийно выпускаются отечественной промышленностью.
Устройство может работать в четырех режимах, первый из которых осуществляется при наличии всех трех фаз, второй - при обрыве первой фазы, третий - при обрыве второй фазы и последний - при обрыве третьей фазы.
При наличии всех трех фаз на клеммах фаз сети 1 появится напряжение, которое поступает на вход выпрямителя 5, где преобразуется в постоянное напряжение, поэтому сработает контактор 6 и его контакты 6-1, 6-2 и 6-3 разомкнутся, а контакты 25, 26 и 27 замкнутся, что приведет к обесточиванию реле управления 7…9 и к срабатыванию силовых реле 28…30. Указанные реле своими контактами 28-1, 29-1 и 30-1 зашунтируют фазосдвигающие дроссели 22…24, поэтому токи нагрузки от клемм фаз сети 1 будут протекать к клеммам для подключения трехфазной нагрузки 37, минуя дроссели. При обрыве любой из фаз, например А, сработает только реле 8, которое разорвет цепь питания реле 7 своим контактом 10 и включит силовое реле 16, замкнув контакт 19, поэтому компенсирующий конденсатор 13 начинает заряжаться, так как контакт 16-1 замкнут. Кроме того, реле 8 замыкает контакт 34, срабатывает силовое реле 31, замыкая контакт 31-1, поэтому фазосдвигающий дроссель 22 будет зашунтирован. Выпрямитель 5 не обеспечивает срабатывание контактора 6, поэтому его контакты 6-1, 6-2 и 6-3 будут замкнуты, а контакты 25…27 будут разомкнуты, поэтому токи нагрузки будут протекать по цепям: ток фазы А - клемма фаз сети 1, предохранитель 2, контакт 31-1 и соответствующая фаза клемм для подключения трехфазной нагрузки 37, ток фазы В - клемма фаз сети 1, предохранитель 3, фазосдвигающий дроссель 23 и соответствующая фаза клемм для подключения трехфазной нагрузки 37, так как контакты 29-1 и 32-1 будут разомкнуты; ток фазы С - клемма фаз сети 1, предохранитель 4, фазосдвигающий дроссель 24 и соответствующая фаза клемм для подключения трехфазной нагрузки 37, так как контакты 30-1 и 33-1 будут разомкнуты. На клеммах для подключения 37 будет трехфазное симметричное напряжение, при этом токи фаз нагрузки будут определяться только рабочими токами контактов силовых реле, а мощность устройства будет равна
,
л
где U - линейное напряжение; I - ток контактов силовых реле; φ - сдвиг фаз между линейным напряжением и током; cosφ - коэффициент мощности.
л
При U=0,4 кВ, I=100 A, cosφ=0,85, мощность устройства будет составлять 58,9 кВт, при I=100 А мощность устройства увеличивается также в 10 раз, что превышает мощность прототипа в 150 раз. При обрыве фаз В и С механизм функционирования устройства остается прежним, поэтому при обрыве фазы В срабатывает реле 9, а при обрыве фазы С срабатывает реле 7, которые управляют своими силовыми реле в указанной последовательности.
Таким образом, введение силовых реле, питание которых от источника постоянного напряжения 38 обеспечивается контактами реле управления, позволяет увеличить мощность устройства до заданной величины.
Литература
1. RU 32932 U1, кл. H02J 9/06, Н02М 5/14 от 01.07.2003.