РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к устройствам передачи электроэнергии для электроснабжения удаленных потребителей относительно небольшой мощности, в частности, станций катодной защиты.
Известно устройство для передачи электрической энергии, содержащее генератор электрической энергии, преобразователь частоты, резонансный контур повышающего трансформатора, однопроводную линию, резонансный контур понижающего трансформатора и нагрузку (RU 2340064, 2007).
Недостатком известного устройства является то, что нагрузка входит в состав резонансного контура и изменение нагрузки влияет на параметры контура, что приводит к изменению напряжению на линии электропередачи и в нагрузке у потребителя. Кроме того, в передающих устройствах протекают значительные реактивные токи, на которые расходуется энергия генератора.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является однопроводная резонансная система передачи электрической энергии потребителю, содержащая передающий преобразователь частоты, однопроводную линию и приемный блок, при этом в преобразователе частоты выполнены, по меньшей мере, две обратные связи по частоте и напряжению (RU 2423772, 2010).
Недостатком известной системы является ее конструктивная сложность, что обусловлено наличием дополнительных линий обратной связи достаточно большой протяженности между предающим преобразователем и приемным блоком.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение системы передачи электроэнергии с сохранением стабильности передаваемого напряжения.
Поставленная задача достигается тем, что резонансная система передачи электроэнергии содержит передающий преобразователь, подсоединенный через однопроводную линию к приемному блоку, состоящему из приемного преобразователя, инвертора и подключенного параллельно инвертору автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии, который содержит задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения, блок сравнения и цепь, состоящую из измерителя напряжения на выходе приемного преобразователя, балластной нагрузки и электронного ключа, при этом задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения и измеритель напряжения на выходе приемного преобразователя подключены к входам блока сравнения, управляющего электронным ключом, замыкающим цепь балластной нагрузки и приемного преобразователя.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении альтернативного режима работы системы либо с потребителем, либо с балластной нагрузкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии, на фиг. 2 показано схемное исполнение автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии.
Предлагаемая резонансная однопроводная система передачи электроэнергии содержит передающий преобразователь 1, однопроводную линию 2, приемный блок 3, включающий приемный преобразователь, инвертор и автоматический ограничитель напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии, и потребитель (нагрузку) 4.
В состав передающего преобразователя 1 входит частотный преобразователь 5 с регулируемой частотой, конденсатор 6 и повышающий резонансный трансформатор 7. При этом низковольтная обмотка 8 повышающего резонансного трансформатора 7 с конденсатором 6 и частотным преобразователем 5 образуют передающий резонансный контур. Один конец высоковольтной обмотки 9 повышающего резонансного трансформатора 7 соединен с однопроводной линией 2, а второй конец соединен с заземлением 10.
Приемный блок 3 содержит приемный преобразователь 11, инвертор 12 и автоматический ограничитель напряжения 13. Приемный преобразователь 11 включает понижающий резонансный трансформатор 14, конденсатор 15 и выпрямитель 16, при этом один конец высоковольтной обмотки 17 понижающего резонансного трансформатора 14 подключен к однопроводной линии 2, второй конец высоковольтной обмотки 17 соединен с заземлением 18, а низковольтная обмотка 19 соединена с выпрямителем 16, к выходам которого подключены параллельно инвертор 12 и автоматический ограничитель напряжения 13, а к выходам инвертора 12 через выключатель 20 подключен потребитель 4.
В состав автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии 13 (фиг. 2) входит задающий блок 21 предельно допустимого значения постоянного напряжения, измеритель напряжения 22 на выходе приемного преобразователя 11, блок сравнения 23, электронный ключ 24 и балластная нагрузка 25.
При этом измеритель напряжения 22 на выходе приемного преобразователя 11, балластная нагрузка 25 и электронный ключ 24 образуют замкнуто-разомкнутую цепь вместе с приемным преобразователем 11.
Система работает следующим образом.
От сети электропитания переменное напряжение 230 В или 400 В с частотой 50 Гц подается на передающий преобразователь 1, где преобразуется с помощью частотного преобразователя 5 в переменное напряжение с частотой 3…20 кГц и подается на низковольтную обмотку 8 повышающего резонансного трансформатора 7 через конденсатор 6, при этом в передающем резонансном контуре возникают электромагнитные колебания. С высоковольтной обмотки 9 повышающего резонансного трансформатора 7 электромагнитная энергия при переменном напряжении 1…10 кВ передается по однопроводной линии 2, работающей в режиме резонанса напряжений, по которой достигает входа приемного преобразователя 11 приемного блока 3, который с помощью понижающего резонансного трансформатора 14, конденсатора 15 и выпрямителя 16 преобразует электромагнитный сигнал с номинальным напряжением 1…10 кВ и частотой 3…20 кГц в постоянное напряжение 230 В или 24 В, которое поступает на вход инвертора 12, который преобразует его в переменное напряжение 230 В частотой 50 Гц и питает потребителя 4, и на вход автоматического ограничителя напряжения 13, который обеспечивает нормальное функционирование системы без перенапряжения в условиях пуска и остановки потребителя 4.
В случае если потребитель 4 с помощью выключателя 20 находится во включенном состоянии, на вход инвертора 12 поступает постоянный ток с напряжением, равным номинальному, а с выхода инвертора 12 переменный ток поступает к потребителю 4, при этом ключ 24 ограничителя напряжения 13 находится в выключенном положении и ток через балластную нагрузку 25 не течет.
В случае если потребитель 4 с помощью выключателя 20 находится в выключенном состоянии, значение переменного напряжения в однопроводной линии 2 и значение постоянного напряжения на выходе приемного преобразователя 11 возрастают, и в работу включается автоматический ограничитель напряжения 13, обеспечивающий защиту от перенапряжения резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии. При этом данные о фактическом значении постоянного напряжения, определенные измерителем напряжения 22, и данные о предельно допустимом значении напряжения, поступающие с задающего блока 21, поступают в блок сравнения 23, которое подает сигнал на включение электронного ключа 24, который замыкает цепь балластной нагрузки 25 и приемного преобразователя 11, что приводит к возникновению тока через балластную нагрузку 25, и, соответственно, к уменьшению напряжения на выходе приемного преобразователя 11 до допустимого значения и устранению перенапряжения в однопроводной линии 2.
В случае если фактическое значение постоянного напряжения на выходе приемного преобразователя 11 меньше, чем его предельно допустимое значение, блок сравнения 23 переводит ключ 24 в выключенное состояние, что отключает балластную нагрузку 25, и ток от приемного преобразователя 11 будет течь только через инвертор 12 к потребителю 4.
Таким образом, предлагаемая резонансная однопроводная система передачи электроэнергии является работоспособной как при включенном, так и при отключенном потребителе, обеспечивая нормальное функционирование системы без перенапряжения.