ОДНОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Настоящая полезная модель относится к области электротехники, направлена на совершенствование передающей подстанции, предназначена для передачи постоянного тока и может найти применение в системах электроснабжения промышленных предприятий и электрического транспорта.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является однопроводная система передачи электроэнергии по патенту РФ №2120170, МПК H02J 1/00, 10.10.1998, содержащая передающую подстанцию с однофазным генератором переменного тока и повышающим трансформатором, первичная обмотка которого соединена с генератором, выпрямительным устройством, выполненным на полупроводниках, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а выход подключен к батарее конденсаторов, которые соединены между собой параллельно, и принимающую подстанцию, состоящую из приемного устройства и устройства формирования отрицательного потенциала, причем обе подстанции соединены между собой высоковольтной линией. Принимающая подстанция в приемном устройстве имеет высоковольтный приемный конденсатор. Устройство формирования отрицательного потенциала принимающей подстанции имеет аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее, отрицательный вывод которой соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора, а также зарядное устройство. Вход преобразователя постоянного тока высокого напряжения в переменный трехфазный ток подключен обмотками понижающего трансформатора. Один конец провода высоковольтной линии соединен с положительным выводом конденсаторной батареи передающей подстанции, а другой - с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора принимающей подстанции. Передающая подстанция формирует положительные заряды электричества и передает их на принимающую подстанцию, которая преобразует полученные положительные заряды электричества в переменный трехфазный ток стандартной частоты и подает его потребителям. Технический результат заключается в снижении электрических и тепловых потерь и повышении эксплуатационных качеств.
Недостатками данного технического решения являются сложность однопроводной системы из-за наличия в передающей подстанции силового повышающего трансформатора, однофазного генератора переменного тока и выпрямительного устройства.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение однопроводной системы передачи электроэнергии, повышение экономичности передающей подстанции за счет сокращения оборудования.
Технический результат достигается тем, что в однопроводной системе передачи электроэнергии, содержащей передающую подстанцию с батареей конденсаторов, принимающую подстанцию с приемным устройством и понижающим трансформатором, вторичные обмотки которого электрически соединены с потребителем, провод высоковольтной линии, при этом приемное устройство принимающей подстанции содержит высоковольтный приемный конденсатор, подключенный к входу высоковольтного преобразователя постоянного тока в переменный трехфазный ток, выход которого соединен с первичными обмотками понижающего трансформатора, и электрически соединенного с устройством формирования отрицательного потенциала, содержащим аккумуляторную батарею, имеющей зарядное устройство, подключенное к одной из вторичных обмоток понижающего трансформатора и к входу преобразователя постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее принимающей подстанции, отрицательный вывод которой соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора приемного устройства, причем провод высоковольтной линии соединяет положительный вывод батареи конденсаторов передающей подстанции с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора принимающей подстанции, согласно заявляемой полезной модели, передающая подстанция дополнительно содержит последовательно соединенные источник трехфазного переменного напряжения, блок управления, приводной синхронный электрический двигатель и бесколлекторный генератор постоянного тока, подключенный к блоку управления, причем вал ротора приводного синхронного электрического двигателя жестко связан с валом ротора бесколлекторного генератора постоянного тока, обмотки возбуждения которого подключены к источнику трехфазного переменного напряжения, при этом начало и конец якорной обмотки бесколлекторного генератора присоединены соответственно к первому и второму сплошным проводящим кольцам контактного устройства бесколлекторного генератора с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками, имеющими соответственно отрицательный и положительный потенциал, и соединенными соответственно с отрицательным и положительным выводами батареи конденсаторов передающей подстанции.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная блок-схема, а на фиг.2 - электрическая схема заявляемой однопроводной системы передачи электроэнергии.
Блокам, устройствам и деталям заявляемой однопроводной системы присвоены следующие позиции:
1. Передающая подстанция.
2. Источник трехфазного переменного напряжения.
3. Блок управления.
4. Приводной синхронный электрический двигатель.
5. Бесколлекторный генератор постоянного тока.
6. Жесткая механическая связь между валами роторов приводного синхронного электрического двигателя и бесколлекторного генератора постоянного тока.
7. Батарея конденсаторов.
8. Провод однопроводной высоковольтной линии.
9. Принимающая подстанция.
10. Приемное устройство.
11. Устройство формирования отрицательного потенциала.
12. Потребитель трехфазного переменного тока.
13. Понижающий трансформатор.
14. Высоковольтный приемный конденсатор.
15. Высоковольтный преобразователь постоянного тока в переменный трехфазный ток.
16. Аккумуляторная батарея.
17. Зарядное устройство.
18. Преобразователь постоянного тока в переменный.
19. Выпрямительное устройство, повышающее ток.
20. Конденсаторная батарея.
21. Контактное устройство.
22. Первое сплошное проводящее кольцо.
23. Второе сплошное проводящее кольцо.
24. Токосъемная скользящая щетка первого кольца.
25. Токосъемная скользящая щетка второго кольца.
26. Начало якорной обмотки бесколлекторного генератора.
27. Конец якорной обмотки бесколлекторного генератора.
28. Обмотки возбуждения бесколлекторного генератора.
Однопроводная система передачи электроэнергии, содержит передающую подстанцию 1 и принимающую подстанцию 9, соединенными между собой однопроводной высоковольтной линией.
Передающая подстанция 1 содержит последовательно соединенные источник 2 трехфазного переменного напряжения, блок 3 управления приводным синхронным электрическим двигателем 4 и бесколлекторным генератором 5 постоянного тока. Бесколлекторный генератор 5 постоянного тока содержит статор с полюсами, на которых размещены обмотки 28 возбуждения, якорь с якорной обмоткой, имеющей начало 26 и конец 27, а также контактное устройство 21, закрепленное на валу бесколлекторного генератора. Вал ротора приводного синхронного электрического двигателя 4 жесткой механической связью 6 соединен с валом ротора бесколлекторного генератора 5 постоянного тока. Обмотки 28 возбуждения бесколлекторного генератора 5 постоянного тока подключены к двум фазам источника 2 трехфазного переменного напряжения. Бесколлекторный генератор 5 постоянного тока подключен к блоку 3 управления. Контактное устройство 21 выполнено в виде двух сплошных проводящих колец 22 и 23.
На первом кольце 22 неподвижно установлена токосъемная скользящая щетка 25, а на втором кольце 23 - токосъемная щетка 24. Начало 26 и конец 27 якорной обмотки бесколлекторного генератора 5 присоединены соответственно к первому 22 и второму 23 сплошным проводящим кольцам контактного устройства 21 бесколлекторного генератора 5 с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками 23 и 24, имеющими соответственно отрицательный и положительный потенциал, и соединенными соответственно с отрицательным и положительным выводами батареи конденсаторов 7 передающей подстанции 1.
Принимающая подстанция 9 содержит приемное устройство 10, электрически соединенное с устройством 11 формирования отрицательного потенциала.
Приемное устройство 10 содержит высоковольтный приемный конденсатор 14, подключенный к входу высоковольтного преобразователя 15 постоянного тока в трехфазный переменный ток высокого напряжения. Выход высоковольтного преобразователя 15 соединен с первичными обмотками понижающего трансформатора 13 трехфазного переменного тока, вторичные обмотки которого электрически соединены с потребителем 12.
Устройство 11 формирования отрицательного потенциала содержит аккумуляторную батарею 16, имеющей зарядное устройство 17, подключенное к одной из вторичных обмоток понижающего трансформатора 13 и к входу преобразователя 18 постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство 19, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее 20 принимающей подстанции 9. Отрицательный вывод конденсаторной батареи 20 соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора 14 приемного устройства 10.
Провод 8 однопроводной высоковольтной линии соединяет положительный вывод батареи конденсаторов 7 передающей подстанции 1 с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора 14 принимающей подстанции 9.
Работа однопроводной системы передачи электроэнергии.
Принцип действия однопроводной системы передачи электроэнергии состоит в формировании передающей подстанцией 1 положительных зарядов электричества и передаче их по проводу 8 высоковольтной линии на принимающую подстанцию 9, которая преобразовывает полученные положительные заряды в трехфазный переменный ток стандартной частоты и подает его потребителям 12.
Питание приводного синхронного электрического двигателя 4 и обмотки 28 возбуждения бесколлекторного генератора 5 постоянного тока осуществляется от источника 2 трехфазного переменного напряжения, при этом блок 3 управления согласует работу приводного синхронного электродвигателя 4 и бесколлекторного генератора 5, а также регулирует частоту вращения приводного синхронного электродвигателя 4. Вал ротора приводного синхронного электродвигателя 4 благодаря жесткой механической связи 6 вращает с установившейся синхронной частотой вал ротора бесколлекторного генератора 5 постоянного тока, в обмотках якоря которого возбуждается электродвижущая сила (ЭДС), при этом сохраняется постоянство полярности ЭДС, что позволяет осуществить зарядку батареи конденсаторов 7. Для зарядки батареи конденсаторов 7 с выхода токосъемной скользящей щетки 25 первого сплошного проводящего кольца 22 контактного устройства 21 бесколлекторного генератора 5 подается отрицательный потенциал к одной из обкладок батареи конденсаторов 7, а с выхода токосъемной щетки 24 второго сплошного кольца 23 подается положительный потенциал к другой обкладке батареи конденсаторов 7. Далее положительные заряды с пластин батареи конденсаторов 7 стекают на провод 8 высоковольтной линии, равномерно распределяются по всей его длине и затем поступают на входные клеммы и пластины высоковольтного приемного конденсатора 14 приемного устройства 10 принимающей подстанции 9. Трехфазный переменный ток формируется в приемном устройстве 10 из постоянного потенциала, переданного передающей подстанцией 1, и отрицательного потенциала, формируемого в устройстве 11 формирования отрицательного потенциала.
Во время работы принимающей подстанции 9 заряд батареи 16 осуществляется от зарядного устройства 17 устройства 11. Аккумуляторная батарея 16 подает постоянный ток на преобразователь 18 постоянного тока в переменный. Далее однофазный переменный ток из преобразователе 18 подается в выпрямительное устройство 19. Положительный потенциал выпрямительного устройства 19 подается на одну из обкладок конденсаторной батареи 20, а соответственно отрицательный потенциал выпрямительного устройства 19 подается на другую обкладку конденсаторной батареи 20 и одновременно на отрицательный вывод высоковольтного приемного конденсатора 14.
Возникающий на пластинах высоковольтного приемного конденсатора 14 постоянный ток высокого напряжения снимается и подается на вход высоковольтного преобразователя 15, который преобразует его в трехфазный переменный ток высокого напряжения. Полученный трехфазный ток высокого напряжения понижается в трехфазном трансформаторе 13 и далее пониженное трехфазное напряжение поступает потребителю 12.
Использование заявляемой полезной модели позволит, по сравнению с прототипом, упростить однопроводную систему передачи электроэнергии, повысить экономичность передающей подстанции счет сокращения следующего оборудования: силового повышающего трансформатора и выпрямительного устройства передающей подстанции.