RU2521864C2

RU2521864C2 - Three-phase balancing device

Info

Publication number: RU2521864C2
Application number: RU2012128075/07A
Authority: RU
Inventors: Валерий Дмитриевич Василенко
Original assignee: Валерий Дмитриевич Василенко
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-07-10
Also published as: RU2012128075A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to electric engineering. The invention claims a three-phase balancing device where a three-phase three-leg transformer contains windings connected in an opposite staggered way. Free leads of the first windings are connected to output terminals and free leads of the second windings are connected into a common zero point to couple phase loads. In each phase there is one or two in-series voltage adding windings coupled through a two- or three-position switch in sequence with load at the side of the supply mains.

EFFECT: provision of the phase voltage balancing.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering and can be used in power circuits of various equipment.

Известен трехфазный стабилизатор переменного напряжения, содержащий симметрирующий трансформатор (1).Known three-phase AC voltage stabilizer containing a balancing transformer (1).

Недостаток - большая установленная мощность трансформатора,The disadvantage is the large installed capacity of the transformer,

Известно трехфазное симметрирующее устройство, содержащее входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы, к которым подключен трехфазный трансформатор, первичные обмотки соединены в «зигзаг» (2).Known three-phase balancing device containing input terminals for connecting the mains and output terminals to which a three-phase transformer is connected, the primary windings are connected in a zigzag (2).

Недостаток - сложность и большая установленная мощность симметрирующего трансформатора.The disadvantage is the complexity and large installed power of the balancing transformer.

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).Closest to the proposed device is a three-phase balancing device, between the input and output terminals in which a three-phase circuit breaker is connected, and a three-phase transformer is connected to the output or input terminals, the primary windings of which are turned on and connected in a zigzag (3).

Недостаток - значительная несимметрия фазных напряжений при несимметрии входных линейных напряжений.The disadvantage is a significant asymmetry of phase voltages with asymmetry of the input line voltages.

Цель изобретения - обеспечение симметрирования фазных напряжений при несимметрии линейных напряженийThe purpose of the invention is the provision of phase voltage balancing with asymmetry of linear voltages

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем входные зажимы Al, B1, C1, N1 для подключения питающей сети и выходные зажимы A2, B2, C2, N2 для подключения нагрузки и к которым подключен трехфазный трехстержневой трансформатор, две первичные обмотки которого соединены встречно-последовательно в «зигзаг», в каждую фазу трансформатора введены одна или две последовательно соединенные вольтодобавочные обмотки, включенные, со стороны питающей сети через двух или трех позиционный переключатель, последовательно с нагрузкой. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».This goal is achieved by the fact that in the known device containing input terminals Al, B1, C1, N1 for connecting the mains and output terminals A2, B2, C2, N2 for connecting the load and to which a three-phase three-rod transformer is connected, the two primary windings of which are connected counter-sequentially in a "zigzag", in each phase of the transformer, one or two series-connected voltage boost windings are inserted, included, from the mains through two or three position switches, in series with the load. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

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».Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field revealed signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".

На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит входные зажимы для подключения питающей сети A1, B1, C1, N1 и выходные зажимы для подключения нагрузки A2, B2, C2 и N2, трехфазный трехстержневой симметрирующий трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2, 3,которые включены встречно в »зигзаг» с обмотками 3, расположенными на других стержнях. Первые свободные выводы первых обмоток соединяются с выходными зажимами фаз A2, B2, C2, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку 4 и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2. В каждую фазу трансформатора введены две последовательно соединенные вольтодобавочные обмотки 5 и 6, выводы которых через трехпозиционный переключатель 7, имеющий три позиции 8, 9, 10, подключены к соответствующим фазам A1, B1, C1 питающей сети, а один из выводов, соответсвующий позиции 9, к выходным зажимам A2, B2, C2 соответственно.The drawing shows a diagram of the device. The device contains input terminals for connecting the mains A1, B1, C1, N1 and output terminals for connecting the load A2, B2, C2 and N2, a three-phase three-core balancing transformer 1, having primary windings 2, 3, which are included in the opposite direction in zigzag with windings 3 located on other rods. The first free terminals of the first windings are connected to the output terminals of phases A2, B2, C2, and the free terminals of the second windings are connected to one common point 4 and are the zero terminal for connecting the phase loads N2. In each phase of the transformer, two series-connected boost windings 5 and 6 are introduced, the terminals of which are connected through the three-position switch 7, which has three positions 8, 9, 10, to the corresponding phases of the mains A1, B1, C1, and one of the terminals corresponding to position 9 to the output terminals A2, B2, C2, respectively.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче напряжения на трехфазное симметрирующее устройство, нулевым выводом для подключения фазных нагрузок служит нулевой вывод 4 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 симметрирования 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 через трехпозиционный переключатель 7 к соответствующим фазам A1, B1, C1 даже при несимметричных входных линейных напряжениях можно обеспечить симметрирование фазных напряжений путем установки переключателем 7 различных позиций по фазам. Так, например, если повышеными входными линейными напряжениями являются напряжения между фазами A1 B1 и B1C1, а пониженным - линейное напряжение между фазами A1C1, то переключатель 7 фазы В устанавливается в позицию 8, а переключатели фаз А и С в позиции 9 или 10 в зависимости от сложившейся величины несимметрии линейных напряжений. Величина напряжения на обмотках 5 и 6 устанавливается в пределах от 2,5 до 10% от номинального фазного напряжения. Если пониженными входными линейными напряжениями являются B1C1 и C1A1, а повышенным относительно вышеуказанных линейных напряжений - напряжение A1 B1, то переключатель фазы С устанавливается в позицию 10, а переключатели фаз А и В в позиции 8 или 9.When voltage is applied to the three-phase balancing device, the zero output for connecting the phase loads is the zero output of the four counter-connected primary windings 2, 3 of the three-phase three-core transformer 1. With this connection of the primary windings to the zigzag, the three-phase transformer has a large resistance for direct currents and negative sequence and low resistance for zero sequence currents, i.e. provides the creation of a stable zero point of symmetry of phase voltages and filtering harmonics of currents of the zero sequence. It is known that with such a turn on of the windings, the resistance of the zero sequence is determined by the short circuit parameters of its transformer elements. With the proposed inclusion of boost boost windings 5.6 through a three-position switch 7 to the corresponding phases A1, B1, C1, even with asymmetric input line voltages, it is possible to ensure phase voltage balancing by setting the switch 7 to different positions in phases. So, for example, if the increased input line voltages are the voltages between phases A1 B1 and B1C1, and the lowered voltage is the line voltage between phases A1C1, then the phase B switch 7 is set to position 8, and the phase switches A and C in position 9 or 10 depending from the existing value of the asymmetry of linear stresses. The voltage across the windings 5 and 6 is set in the range from 2.5 to 10% of the nominal phase voltage. If lower input line voltages are B1C1 and C1A1, and higher relative to the above line voltages is voltage A1 B1, then the phase switch C is set to position 10, and the phase switches A and B at position 8 or 9.

Нормализация фазных напряжений обеспечивается путем установки переключателей в такие положения (позиции), при которых несимметрия этих напряжений минимальна. Если несимметрия входных линейных напряжений незначительная, то можно применить только одну вольтодобавочную обмотку 5 или 6 и двухпозиционный переключатель 7, что упростит и повысит надежность устройства.Normalization of phase voltages is provided by setting the switches in such positions (positions) at which the asymmetry of these voltages is minimal. If the asymmetry of the input line voltages is insignificant, then you can use only one voltage boost winding 5 or 6 and a two-position switch 7, which will simplify and increase the reliability of the device.

Такое выполнение трехфазного симметрирующего устройства обеспечивает работу устройства как в режимах симметрии входных линейных напряжений, так и при наличии ярко выраженной несимметрии линейных напряжений.This embodiment of a three-phase balancing device ensures the operation of the device both in the symmetry modes of the input linear voltages, and in the presence of a pronounced asymmetry of linear voltages.

Технико-экономическая эффективность при использовании устройства достигается благодаря нормализации напряжения и повышению качества электрической энергии, даже при наличии несимметрии входных линейных напряжений.Feasibility when using the device is achieved due to the normalization of voltage and improving the quality of electric energy, even in the presence of asymmetry of the input linear voltages.

1. «Электротехнический справочник», Москва, издательство МЭИ, 1998, стр.135, рис.24.19.1. "Electrotechnical reference book", Moscow, publishing house MPEI, 1998, p. 135, fig. 24.19.

2. А.С. СССР №1324086. М.Кл. H02M 5/12, 1985.2. A.S. USSR No. 1324086. M.C. H02M 5/12, 1985.

Патент РФ №2314620 H02J 3/26, H02H 3/253.RF patent No. 2314620 H02J 3/26, H02H 3/253.

Claims

Three-phase balancing device, mainly for operation from a three-wire or four-wire power supply network, containing input terminals for connecting the power supply network A1, B1, C1, N1 and output terminals A2, B2, C2, N2 for connecting the load, a three-phase three-core transformer, two primary windings of which connected in a "zigzag" and connected to the output terminals, characterized in that in order to ensure the symmetry of phase voltages with asymmetry of linear voltages, one or two series-connected waves are introduced into each phase additional windings connected from the mains through a two- or three-position switch in series with the load.