SU1398049A2

SU1398049A2 - Преобразователь однофазного напр жени в трехфазное

Info

Publication number: SU1398049A2
Application number: SU864103026A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Филиппович Березовский; Вячеслав Николаевич Бегунов
Original assignee: А.Ф.Березовский и В.Н.Бегунов
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1988-05-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве вспомогательного оборудовани с питанием переменным током. Цель изобретени - уменьшение суммарной установленной мощности, а также улучшение формы выходного напр жени путем уменьшени несимметрии и модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигател , используемого в качестве нагрузки. В режиме холостого хода при случайном отключении электродвигател срабатывает дополнительно введенный трехфазный автоматический выключатель 11, включающий электромагнит с многовитковой обмоткой 12, подключенной через резистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9. При обрыве в цепи, резистора 10 цеп1 выключател 11 не обрываетс , что обеспечивает отключение преобрат зовател от сети. В режиме холостого тока с помощью дополнительно введенного блок-реле 14 осуществл етс отключение части конденсаторов 6. Переход от малой нагрузки к холостому ходу не вызывает заметного повышени напр жени на вторичной обмотке дифференциального трансформатора, а отключение части конденсаторов 6 при . холостом ходе электродвигател при- . водит к значительному уменьшению токов, 2 ил. сл

Description

д;

ю

К)

1

Изобретение относитс к электротехнике , может быть использовано в качестве вспомогательного оборудовани с питанием переменным током и вл етс усовершенствованием устройства по авт. св. № 1115178.

Цель изобретени - уменьшение суммарной установленной мощности, а также улучшение формы выходного на- пр жени путем уменьшение несимметри и модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигател , используемого в качестве нагрузки.

На фиг.1 дана принципиальна схема преобразовател 5 на фиг.2 - принципиальна схема блок - реле с тор - можением.

Преобразователь (фиг.1) имеет входные выводы 1 и 2, которые вл ютс с соответствующими 1 и вторыми 2 выходными выводами. Автотрансформатор 3, подсоединенный своим понижающим выводом к выводу 2 Вход - выход, имеет ближайший промежуточный вывод 4 и повышающий вывод 5. Между выводом 4 автотрансформатора и выводом 1 (Вход-выход). подключена батаре конденсаторов 6, а к -повышающему выводу 5 подсоединен третий выходной вывод 7 дл соответствующей фазы нагрузки 8. Дифферен- тщальный трансформатор 9 имеет две .первичные обмотки, подсоединенные с одинаковой пол рностью: одна между выводами 4 и батареей конденсаторов 6, а друга - между выводами 5 авто- Трансформатора 3 и выводом 7 дл подключени третьей фазы нагрузки 8. К вторичной, обмотке трансформатора 9 подсоединен резистор 10.

Кроме того, на входе преобразовател включены две фазы автоматического выключател 11, у которого расце- питель третьей фазы имеет многовит- ковую обмотку 12, подключенную через резистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, к которой также подключен тормозной вход блок - ре.пе 14, рабочий вход которого соединен с трансформатором 15 тока. Выходной размыкающий ключ 16, принадлежащий блок - реле 14, подсоединен последовательно с частью конденсаторов 6. Конденсатор 17 не отводитс к предлагаемому устройству и потому его по;т,соединение показано пунктиром. Подсоединение кон

с Q

5

0

5

денсатора 17 дл совместной работы с предлагаемым устройством целесообразно во многих частных случа х, например, когда у электродвигател , используемого в качестёе нагрузки, угол сопротивлени нагрузки, при которой желательна полна симметри токов, равен Cpg 45 Если же упом нутый угол сопротивлени нагрузки выбрать, например, 30° , то совместна работа предлагаемого устройства с конденсатором 17 не вл етс целесообразной. Через вы -; ходной замыкающий ключ 18, принадлежащий блок - реле 12, резистор 19 подсоединен между понижающим выводом 2 и повышающим выводом 5 автотрансформатора 3.

Блок - реле 14 может содержать (фиг.2) диодно-резисторрйш вьшр - митель 20, схема которого вьтолне- на так, что его вход можно подсоединить к вторичной обмотке трансформа тора 15 тока или (при других пара-, метрах элементов непосредственно в разрыв провода без трансформатора тока.

Блок - реле 14 содержит также выпр митель 21, вход которого подсоединен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, а к выходу через резистор 22 подсоединена тормозна обмотка токового (электромагнитного или пол ризованного) реле 23. Рабоча обмотка реле 23 подключена к выходу выпр мител причем параллельно каждой из обмоток реле 23 подсоединены органичивающие полупроводниковые стабилитроны 24 и 25. Размыкающий контакт 26 у реле 23 подключен в цепи обмотки 27 промежуточного реле (или контактора) переменного тока, у которого контакты 16 и 18 (фиг. 1) вл ютс выходными ключами блок - реле 14.

Преобразователь работает следующим образом.

Фазы Г и 2 нагрузки 8 преобладающую часть энергии получают непосредственно от выводов 1 и 2 питающей однофазной линии. Входна часть автотрансформатора 3 (между выводами 2 и 4) последовательно с конденсатором 6 также подсоединена к выводам 1 и 2 однофаз ной линии, причем автотрансформатор передает входную мощность в третью фазу нагрузки. Ток нагрузки третьей фазы в первичных обмотках дифференциального трансформатора 9 создает взаимно компенсирующиес ампер-витки и следует учитывать только ампер-витки, вызванные током намагничивани автотрансформатора 3, который в Нормальном режиме составл ют 5-10% от номинального тока; поэтому в нормальном режиме по сравнению с ненормальным характерным режимом можно пренебречь падением напр жени на вторичной обмотке трансформатора 9

Дополнительный ток в третью фазу поступает непосредственно от вывода 1 через конденсатор 17, включенньй по известной схеме в том случае, ког . да полную симметрию трех токов нагруки .желательно иметь, например, при угле нагрузки((.„ 45°.

Ненормальный характерный режим может возникнуть при случайном отключении нагрузки - электродвигател (или только его третьей фазы) от преобразовател , вход которого оста- етс подключенным к однофазной линии При этом в цеп х: конденсаторы - авттрансформатор - однофазна лини начинаетс феррорезонанс напр жений, вызывающий электрические перенапр же ни , а также перегрев в част х пре- образовател .В предлагаемом преобразо вателе феррорезонанс уменьшаетс из- за того, что при таких услови х ток в третьей фазе отсутствует, ампер- витки в дифференциальном трансформаторе 9 не скомпенсированы и резистор 10 оказываетс включенным в цепь фер рорезонанса уменьша ток и перенапр жени в преобразователе. При всех исполнени х предлагаемого преобразовател быстро срабатывает дополнитв - льно введенный трехфазный автомати- неский выключатель, включающий элек- тромагнит с многовитковой обмоткой Из - за наличи выключател 11 мож но вз ть менее установленную мощное- ть у дифференциального трансформа:то- ра 9 и у резистора 10. Кроме того, повышаетс надежность, поскольку при обрыве в цепи резистора 10 во многих случа х может быть целой цепь выключател 11, который вызывает , отключение автомата на входе преобразовател .

В нормальном режиме предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Когда нагрузка трехфазного электродвигател близка к номинальной, то коэффициент симметрии токов близок к единице (0,81-0,93). В этих услови х при повышении однофазного напр жени с 220 до 240 В, т.е. на 9%, на вторичной обмотке дифферециального трансформатора 9 происходит увеличение напр жени U. с 2 до 24 В, т.е. значительно интенсивнее .

С уменьшение нагрузки симметри TOKOS электродвигател уменьшаетс . При этом рост однофазного напр жени с 220 до 240 В увеличивает напр жение и, , соответственно , с 16 до 34 В. В режиме холостого хода электродвигател отклонение от симметрии токов наиболее значителное , в одног или в двух Лазах ток превышает номинальный, а среднеквадратичный ток, характеризуюи ий средний нагрев обмоток двигател , приближаетс к номиналbHONry.

Когда установленна мощность авттрансформатора 3 приблизительно соответствует мощности ковденсатора 6, переход от малой нагрузки к холо тому ходу не вызывает заметного повышени напр жени на вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9. По когда установленна мощность автотрансформатора относи- тельно больше (в четыре раза), то напр жение U,(при 220-240 В на однофазной линии) составл ет 25-62В Относительно мощным автотрансформа- тор 3 может оказатьс в услови х, когда преобразователь однофазного напр жени в трехфазное предназначаетс дл работы с электродвигател ми разных мощностей при одном и том же автотрансформаторе, но при измен емой емкости конденсаторов 6 и 17. При уменьшении нагрузки электродвигател от номинальной до холостого хода ток на входе предлагаемого преобразовател уменьшаетс от 100 до 50% номинального, а относительное малое напр жение . вторичной обмотке дифференциального трансформа тора 9 увеличиваетс з 1,5 - 2,5 раза (при соответствующей и при четырехкратной установленной мощности автотрансформатора 3 относительно используемой емкости 6),

С целью уменьшени несимметрии и модулей токов преобразовател в

режиме холостого хода электродвигател целесообразно производить переключение схем преобразовател , отключа часть емкости конденсаторов и/или подсоедин дополнительный резистор 19 параллельно максималь - Ному числу витков автотрансформато ра 3, Отключение части конденсаторов 6 вл етс более экономичным, да

ёт значительное уменьшение токов при Холостом ходе электродвигател , но требует разрыва ключом 16 относительно большого тока подсоединение дополнительного маломощного резистора 19 вл етс менее экономичным, вызывает незначительное уменьшение упом нутых токов, но требует включени 1КЛЮЧОМ 18 относительно малого тока. : Дл переключени в преобразовате- де при наступлении режима холостого сода в электродвигателе дополнительно вводитс блок - реле 14 с торможением от напр5шени U, на вторичной обмотке дифферен1щального транс- форматора 9, причем рабочий сигнал иа блок - реле 14 поступает от входа преобразовател , например, через трансформатор тока 15.

В частном случае блок - реле 14 может быть выполнено по фиг.2, Блок- реле 14 на фиг.2. работает следующим образом.

Параметры двухобмоточного токового реле 23 выбираютс так, чтобы в режиме номинальной нагрузки тормоз- ;ные ампер-витки, вызванные в реле мапр жением Uq на вторичной обмот- 1ке .дифференциа1гьного трансформатора 9, составл ли, например, 25% от рабочих ампер- вйтков, вызванных в реле током IK, поступающим на вход преобразовател , т.е. суммарные ампер-витки должны составить 75% от рабочих номинальных ампер-квитков, которые принимаютс за базовые расче ные.При наступлении режима холостого хода электродвигател : рабочие ампер- витки уменьшаютс до 50% от базовых,то мрзные ампер-витки, увеличившись, например, в 1,5 раза, составл ют

37,5% от базовых, а суммарные ампер- витки равны 12,5% от базовых,

Таким образом, из - за тормозных ампе.р-«итков, предусмотренных в пред Лагаемом устройстве, суммарные ампервитки при наступлении режима холостого хода уменьшаютс в 6 раз, тогда как без тормозных ампер-витков рабочие ампер-витки уменьшаютс всего в 2 раза, т.е. у реле 23 при наличии тормозной обмотки с выбранным подсоединением значительно повьш1аетс точность отображени мощности изме- н ш1ейс нагрузки у электродвигател . 1Согда электродвигатель из нор мального режима переходит в режим холостого хода, токовое реле 23 возвращаетс в несработанное положение, замыкаетс его размыкающий контакт 26 и вызывает срабатывание промежуточного реле (контактора) 27, которое своим размыкающим контактом 16 отключает часть конденсаторов 6, а замыкающим контактом 18 подключает резистор 19. После состо вшегос такого переключени в преобразователе уменьшаетс напр жение Ug, но при этом токовое реле 23 не должно сработать; данное условие достига - етс выбором коэффициента возврата у реле 23, а также выбором соотношени сопротивлений у отключенной ,час ти конденсаторор. и у дополнительно подключенного резистора 19.

Отношение ограниченных напр жений на обмотках реле 24, создаваемых полупроводниковыми стабилитронами 24 и 25, должно быть таким, чтобы при упом нутом характерном ненормальном режиме, когда случайно отключилс электродвигатель или его треть

фаза при включенном преобразователе , ограниченные тормозные ампер-витки были больше, чем ограниченные рабочие ампер-витки,но так,чтобы токово реле 23 не могло сработать. Если такое условие трудно выполнить, примен электромагнитное реле, то в качестве элемента 23 берут пол ризованное реле. Тогда при упом нутом ненормальном режиме реле 23, выйд из сработанного состо ни , замыкает свой размыкаю1ций контакт 26, вследствие чего срабатывает промежуточное реле (контактор) 27, отключив контактом 16 часть конденсаторов и подключив контактом 18 резистор 19. Следовательно , блок-реле 14 по фиг.2 не только уменьшает несимметриш и модул токов при холостом ходе электродвигател , но также повьшает надежность, отключа часть конденсаторов и включа резистор 19 в упом нутом характерном ненормальном режиме.

Таким образом, предлагаемый преобразователь при всех исполнени х за

счет действи выключател 11 позвол ет уменьшить установленную мощность дифференциального трансформатора 9, а также повышает надежность в харак- терном ненормальном режиме, а за счет действи блок-реле 14 уменьшаютс несимметри);} и модули токов электродвигател в режиме холостого хода. За счет установки ограничивающих стабилитронов в блок-реле 14 дополнительно повышаетс надежность в характерном ненормальном режиме.

Claims

Формула изобретен и

Преобразователь однофазного напр жени -в трехфазное по авт.св. №1115178, о т л и ча ющ ийс

тем, что, с целью уменьшени суммар- ной установленной мощности, а также улучшени формы выходного напр жени путем уменьшени несимметрии и модулей выходных токов, возни аюш 1х при

работе в режиме холостого хода элек- 25 образу цепочку, через которую соеди- тродвигател , используемого в качест- нены повышающий и понижающий выводы ве нагрузки, дополнительно введены автотрансформатора.

5

0

трансформатор тока, включенньй посл е- довательно в одну из входных цепей питани преобразовател , и трехфазный автоматический выключатель, обмотки двух фаз которого включены соответственно , в первую и вторую входные цепи питани , а многовиткова обмотка его третьей фазы через первый дополнительно введенный резистор включена параллельно вторичной обмотке дифференциального трансформатора, к выходу трансформатора тока подключен рабочий вход -дополнительно введенного блок- реле с торможением, тормозной вход которого подключен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, причем конденсатор выполнен в виде параллельно соединенных батарей, .- часть из которых соединена через выходной размыкающий ключ блок-реле, выходной замыкающий ключ которого . соединен последовательно с вторым дополнительно введенным резистором.

Фиг. г