АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТРЕХФАЗНО ОДНОФАЗНЫЙ ФИЛЬТРОСИММЕТРИРУЮЩИЙ НОРМАЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
AUTOMATIC THREE-PHASE AND SINGLE-PHASE FILTERING AND BALANCING NORMALISER OF AC VOLTAGE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры.
Известен однофазный стабилизатор переменного напряжения, (1). Недостаток - при больших мощностях - значительная несимметрия напряжений в трехфазной системе электроснабжения.
Известен трехфазно однофазный симметрирующий трансформатор, содержащий входные зажимы и выходные зажимы, трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого соединены в «зигзаг» и две вторичные обмотки (2).
Недостаток - большая установленная мощность симметрирующего трансформатора и отсутствие нормализации напряжения на выходе при отклонении питающих напряжений.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехфазное симметрирующее устройство, между входными и выходными зажимами, в котором включен трехфазный автоматический выключатель, а к выходным или входным зажимам подключен трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены встречно и соединены в «зигзаг» (3).
Недостаток - значительные отклонения однофазного напряжения на выходе при входных линейных напряжениях, отличающихся от номинальных.
Цель изобретения - обеспечение бесперебойного и качественного электропитания для особо ответственных однофазных и нормализация однофазного напряжения при отклонениях напряжений питающей сети.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем входные зажимы А, В, С, для подключения питающей сети и выходные зажимы для подключения однофазной нагрузки, а к входным зажимам подключен трехфазный трехстержневой трансформатор, две первичные обмотки которого соединены встречно последовательно в «зигзаг», при этом входной вывод первичной обмотки одной из фаз непосредственно, а водные выводы двух других первичных обмоток через введенные вольтодобавочные обмотки, обеспечивающие повышение или понижение напряжения питающей сети соответствующих фаз, соединены со входами автоматического переключателя фаз, который также соединен с нулевым выводом первичных обмоток, включенных в «зигзаг» и выходными зажимами нормализатора напряжения.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники выявило в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».
На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит входные зажимы для подключения питающей сети А, В, С и выходные зажимы для подключения однофазной нагрузки L и N2, трехфазный трехстержневой симметрирующий трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2, 3, и включены встречно в «зигзаг» с обмотками 3, расположенными на других стержнях. Первые свободные выводы первых обмоток 4 соединяются с входными зажимами фаз А, В, С, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку и являются нулевым выводом для подключения однофазных нагрузок N2. В две фазы трансформатора введены две последовательно соединенные вольтодобавочные обмотки 5 и 6, фаз А и С, выводы которых вместе с выводом от первичной обмотки 4 фазы В соединены со входом автоматического переключателя фаз 7. Автоматический переключатель фаз включает электронный переключатель фаз 8, например, типа ПЭВ 301 и контакторы 9, 10, 11 с катушками управления 12, 13, 14, соответственно электромеханические или электронные. Устройство работает следующим образом.
При подаче напряжения на трехфазное симметрирующее устройство, нулевым выводом для подключения однофазных нагрузок служит нулевой вывод N2 встречно включенных в «зигзаг» первичных обмоток 2, 3 трехфазного трехстержневого трансформатора 1. При таком включении первичных обмоток в зигзаг трехфазный трансформатор имеет большое сопротивление для токов прямой и обратной последовательности и малое сопротивление для токов нулевой последовательности, т.е. обеспечивает создание устойчивой нулевой точки симметрирование фазных напряжений и фильтрацию гармоник токов нулевой последовательности. Известно, что при таком включении обмоток сопротивление нулевой последовательности определяется параметрами короткого замыкания его трансформаторных элементов. При предлагаемом включении вольтодобавочных обмоток 5,6 к соответствующим фазам A1, C1, даже при значительных отклонениях входных линейных напряжений, можно всегда обеспечить на одной из фаз напряжение, соответствующее установленным нормам и ГОСТ 13109 - путем установки соответствующих порогов минимального и максимального напряжения - и в данном случае электронным переключателем 8 типа ПЭВ301, входящим в состав автоматического переключателя фаз 7. Так, например, если повышенными являются входные линейные напряжения, то напряжение между N2 и АС1 будет понижено в соответствии с коэффициентом трансформации т. е. соответствовать норме, что вызовет срабатывание контактора 11, а напряжения между N2 и В1 и A1, не соответствующими норме, в данном случае более повышенными. Если входные напряжения будут пониженными, то напряжение, соответствующее норме, будет между N2 и А1,что вызовет срабатывание контактора 9, а напряжения между N2 и В1 и C1 будут пониженными. Если входные напряжения близки к номинальным, то в норме будет напряжение N2B1, что вызовет срабатывание контактора 10, а напряжение между N2A1 будет повышенным, a N2C1 пониженным. Напряжение на вольтодобавочных обмотках рассчитывается исходя из предполагаемых порогов по переключению по минимальному и максимальному напряжениям.
Нормализация однофазного напряжения обеспечивается путем автоматического переключения, с помощью автоматического переключателя фаз, контакторов или полупроводниковых коммутаторов, на напряжение той фазы симметрирующего трансформатора, на выходе которой это напряжение соответствует норме, и пределы которого по минимальному и максимальному уровню установлены электронным переключателем фаз 8. Если входные линейных напряжения значительно занижены или завышены, то обе вольтодобавочные обмотки 5 и 6 обеспечивают повышение напряжения на выходе или понижение при повышенных напряжениях питающей сети. Это достигается различием в коэффициентах трансформации.
Такое выполнение автоматического трехфазно-однофазного фильтросимметрирующего нормализатора переменного напряжения обеспечивает уменьшение максимального значения потребляемого тока от питающей сети в 1,5 раза, бесперебойное электропитание ответственных однофазных потребителей, фильтрацию третьей и кратных ей высших гармоник, работу нормализатора в широком диапазоне изменения входных линейных напряжений.
Технико-экономическая эффективность при использовании устройства достигается благодаря обеспечению нормализации напряжения и повышению качества электрической энергии.
1. Патент РФ №2282886, 2005.
2. Патент РФ №2321133, 2006.
3 Патент РФ №2314620, 2003.