ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХ- И ОДНОФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХ- И ОДНОФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ


RU (11) 2292625 (13) C1

(51) МПК
H02M 5/14 (2006.01)
H01F 30/14 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.01.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005124462/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.08.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.08.02 
(45) Опубликовано: 2007.01.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2255411 C1, 27.06.2005. RU 2181512 C1, 20.04.2002. SU 598197 A1, 15.03.1978. SU 335772 A1, 01.01.1972. FR 2648612, 21.12.1990. 
(72) Имя изобретателя: Ермилов Михаил Александрович (RU); Куприянович Юрий Михайлович (RU); Куприянович Александр Юрьевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Ермилов Михаил Александрович (RU); Куприянович Юрий Михайлович (RU); Куприянович Александр Юрьевич (RU) 
(98) Адрес для переписки: 109652, Москва, ул. Люблинская, 171, кв.164, М.А. Ермилову 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХ- И ОДНОФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в создании преобразовательных устройств для электропитания однофазных потребителей значительной мощности от трехфазной первичной сети с симметричным нагружением последней. Это достигается благодаря тому, что процесс преобразования происходит в два этапа так, что сначала с помощью трансформаторного преобразователя производится преобразование трехфазных напряжений и токов в двухфазные, одинаковые по модулю и сдвинутые по фазе на четверть периода, а затем с помощью включенных в цепь двухфазной обмотки трансформаторного преобразователя балластных реактивных элементов (конденсаторов и дросселей) - преобразование двухфазных напряжений и токов в напряжение и ток однофазного приемника. При этом указываются требуемые по условиям симметрии обмоточные параметры трансформаторного преобразователя, а также соотношения параметров балластных реактивных элементов. Контроль симметричного режима работы преобразователя и управление реактивными балластными элементами осуществляется путем измерения амплитуд двухфазных токов и угла сдвига фаз между ними и в зависимости от величины и знака отклонения этого угла от четверти периода воздействия на величины реактивных сопротивлений балластных элементов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению и преобразовательной технике, и предназначено для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные.

Цель изобретения - создание преобразовательных устройств для электропитания однофазных потребителей значительной мощности от трехфазной первичной сети с симметричной нагрузкой последней, расширение функциональных возможностей и вариантов конструктивных решений схем электропитания однофазных потребителей.

Предлагаемое в качестве изобретения устройство для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные обеспечивает сопряжение режимов работы трехфазной сети и однофазных потребителей, при котором достаточно полно выполняются, прежде всего, требования симметрии трехфазных напряжений и токов. При этом возможно значительное варьирование чисел витков секций обмоток, а также регулирование напряжения путем переключения секций. Более того, благодаря линейности характеристик входящих в состав преобразователей элементов обеспечиваются высокие показатели качества электроэнергии в электрических сетях и у потребителей как однофазных, так и трехфазных напряжений и токов, то есть достигается нормативно необходимая электромагнитная совместимость источников и приемников электроэнергии между собой (например, требования ГОСТ 13109-97).

Это достигается благодаря предлагаемой схеме преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные, в которой используются трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные, содержащий, по меньшей мере, трехфазную обмотку, с одной стороны, и двухфазную, с другой, блок балластных реактивных элементов (конденсаторов и дросселей), датчики двухфазного тока и блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами, отличающейся тем, что одна из фаз двухфазной обмотки соединена последовательно с первым балластным элементом и последовательно встречно с второй фазой двухфазной обмотки и вторым балластным элементом, параллельно которым присоединены последовательно соединенные между собой однофазный приемник и третий балластный элемент, при этом блок контроля и управления в зависимости от величины и характера (cos ) однофазного приемника изменяет величины реактивных сопротивлений балластных элементов так, что разность реактивных сопротивлений первого и второго балластных элементов вдвое больше активного сопротивления однофазного приемника, а реактивное сопротивление третьего балластного элемента в сумме с реактивным сопротивлением однофазного приемника равно нулю.

Известны трансформаторные преобразователи электрической энергии трехфазных синусоидальных напряжений и токов в двухфазные, содержащие пространственный трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем трехфазной входной и двухфазной выходной обмотками [1], [2], [3].

В основе устройства предлагаемых преобразователей используются аналогичные указанным выше трансформаторные преобразователи [1], [2], [3] электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные, трехфазная обмотка которых присоединена к трехфазной сети или трехфазному приемнику, реактивные балластные элементы и блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами, при этом реактивные балластные элементы включены между двухфазной обмоткой трансформаторного преобразователя [1], [2], [3] и однофазным приемником или однофазной сетью и образуют блок преобразования двухфазных напряжений и токов в однофазные, а блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами включает в себя трансформаторы тока в качестве датчиков двухфазных токов, фазовый дискриминатор, измеряющий разность амплитуд двухфазных токов и отклонение угла сдвига фаз между ними от четверти периода, и исполнительное устройство, изменяющее величины реактивных сопротивлений балластных элементов, при этом шины двухфазных токов проходят сквозь сердечники магнитопроводов трансформаторов тока, вторичные обмотки трансформаторов тока подключены к измерительным входам фазового дискриминатора, выход которого соединен с входом исполнительного устройства.

Функциональная блок-схема преобразователя электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные приведена на фиг.1. Рабочий процесс в преобразователе происходит следующим образом.

Этап преобразования трехфазных напряжений и токов в двухфазные производится в блоке 1 с соответствующим названием, который по устройству и принципу действия совпадает с известным трансформаторным преобразователем [3]. В результате симметричные трехфазные напряжения и токи IА, I В, IС симметричного трехфазного источника 2 преобразуются в симметричные двухфазные напряжения U Q и UD=jUQ и токи IQ и ID=jI Q.

Этап преобразования двухфазных напряжений и токов в однофазные происходит в блоке 3 с соответствующим названием, электрическая схема которого приведена на фиг.2.

Так, в блоке 3 согласно схеме фиг.2 к одной из фаз 10 двухфазной обмотки (например, Dd) трансформаторного преобразователя 1 последовательно подключены первый балластный элемент 12 (например, Х БD) и последовательно встречно вторая фаза 11 (например, Qq) двухфазной обмотки и второй балластный элемент 13 (например, ХБQ), параллельно которым присоединены последовательно соединенные однофазный приемник 14 (например, ZН=RН+jX Н) электрической энергии и третий балластный элемент 15 (например, ХБН). На схеме фиг.2 двухфазные обмотки 10 и 11 трансформаторного преобразователя 1 характеризуются напряжениями U и jU холостого хода и сопротивлениями, равными их входным комплексным сопротивлениям (короткого замыкания) Z К=RК+jXК при замкнутой накоротко трехфазной обмотке, однофазный приемник 14 - комплексным сопротивлением ZH=R H+jXH, а балластные элементы 12, 13 и 15 - их реактивными сопротивлениями (например, X БD, ХБQ и ХБН ).

Условие симметрии двухфазных токов I D=jIQ и IН=I D+jIQ=IQ(1+j) с учетом уравнений Кирхгофа: jU=(RK+j(X К+XБD))(jID )+(RH+j(XH+X БН)(1+j)IQ и U=(R K+j(ХК+ХБQ))I Q+(RН+j(XН+X БН))(1+j)IQ реализуется при параметрах балластных элементов, равных: ХБD-X БQ=2RН, ХБН +ХН=0.

При этом, если первый балластный элемент отсутствует ХБD=0, то второй балластный элемент является емкостью, реактивное сопротивление которого равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.

Если же отсутствует второй балластный элемент XБQ=0, то первый балластный элемент является индуктивностью, реактивное сопротивление Х БD которой равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.

При изменении режима работы преобразователя, например, вследствие изменения величины и(или) характера (cos ) нагрузки, выражающемся в изменении параметров Z H=RH+jXН, и при фиксированных параметрах ХБD, X БQ и ХБН балластных элементов 12, 13 и 15 происходит нарушение симметрии двухфазных I Q и ID и, как следствие, трехфазных IА, IВ, I С токов. Сохранение симметричного режима работы преобразователя осуществляется с помощью блока 5 контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами 12, 13 и 15. Блок 5 контроля и управления (фиг.1) работает следующим образом. Напряжения с вторичных обмоток трансформаторов тока 6 и 7 (ТТD и ТТQ), отражающие информацию о величине и фазе двухфазных токов I Q и ID, поступают на измерительные входы фазового дискриминатора 8, который формирует сигнал, пропорциональный разности величин и отклонению угла сдвига фаз между токами I Q и ID от четверти периода. Этот сигнал поступает на вход исполнительного устройства 9, которое изменяет параметры ХБD, X БQ и ХБН балластных элементов 12, 13 и 15 в соответствии с указанными выше условиями симметрии двухфазных токов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №598 197, 11.10.1976, кл. Н 02 М 514.

2. Патент Франции №2 648 612, 15.06.1989, кл. H 01 F 33/00.

3. Патент РФ №2255411, 05.02.2004, кл. Н 02 М 5/14, H 01 F 30/14.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные, содержащий трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные, реактивные балластные элементы и блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами, отличающийся тем, что одна из фаз двухфазной обмотки трансформаторного преобразователя электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные соединена последовательно с первым балластным элементом XБD и последовательно встречно с второй фазой двухфазной обмотки и вторым балластным элементом XБQ, параллельно которым присоединены последовательно соединенные между собой однофазный приемник Z H и третий балластный элемент ХБН , при этом блок контроля и управления в зависимости от величины и характера (cos ) однофазного приемника изменяет величины реактивных сопротивлений балластных элементов так, что разность реактивных сопротивлений первого и второго балластных элементов вдвое больше активного сопротивления однофазного приемника RH, а реактивное сопротивление третьего балластного элемента X БН в сумме с реактивным сопротивлением Х H однофазного приемника равно нулю:

X БD-XБQ=2 RH ХБН+ХН=0.

2. Трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные по п.1, отличающийся тем, что первый балластный элемент отсутствует, а второй балластный элемент является емкостью, реактивное сопротивление Х БQ которой равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.

3. Трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные по п.1, отличающийся тем, что второй балластный элемент отсутствует, а первый балластный элемент является индуктивностью, реактивное сопротивление XБD которой равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника R H.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru