СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ

СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ


RU (11) 2030055 (13) C1

(51) 6 H02J3/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 4803883/07 
(22) Дата подачи заявки: 1990.02.09 
(45) Опубликовано: 1995.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергий на промышленных предприятиях. М.: Энергия, 1977, с.101 - 106. 2. Милях А.Н. и др. Схемы симметрирования однофазных нагрузок в трехфазных цепях. Киев: 1973, с.23. 3. Авторское свидетельство СССР N 974499, кл. H 02 J 3/26, 1983. 
(71) Заявитель(и): Мамедов Ю.М. 
(72) Автор(ы): Мамедов Ю.М. 
(73) Патентообладатель(и): Владимирское арендное предприятие "Экостек" 

(54) СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ 

Сущность изобретения: измеряют комплексы фазных токов несимметричной нагрузки и напряжение сети. Вычисляют проводимость симметрирующего элемента по приведенной формуле. Симметрирующий элемент имеет активно-реактивный характер. В зависимости от знака вычисленной реактивной составляющей симметрирующий элемент может быть как активно-емкостным, так и активно-индуктивным. Симметрирующий подключается на фазное напряжение трехфазной сети. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования трехфазных нагрузок и сетей, несимметрия которых обусловлена эксплуатацией однофазных и трехфазных несимметричных нагрузок.

Известны способы симметрирования несимметричных трехфазных сетей и нагрузок [1,2] . Эти способы сводятся в основном к симметрированию системы несимметричных токов и напряжений при помощи либо рационального распределения (равномерного) нагрузок по фазам, либо при помощи управляемых и неуправляемых емкостных и индуктивных симметрирующих устройств в зависимости от характера графика нагрузок.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ [3], в основу которого положено известное уравнение по определению обратной составляющей токов, напряжений и т.п.

Недостатки указанных способов заключаются в том, что они сложны требуют больших экономических затрат, обусловленных применением трехфазных симметрирующих устройств при симметрировании трехфазных сетей.

Цель изобретения - упрощение симметрирования несимметричных трехфазных нагрузок и сетей. Данный способ позволяет быстро и без особых затрат определить величину симметрирующего элемента для любой заранее выбранной фазы и, включив его лишь в эту фазу, исключить обратную ее составляющую в целом всей несимметричной трехфазной сети. Полученные величины симметрирующего элемента, в которых участвуют при их определении параметры всех трех фаз, предопределяют наиболее экономичную конструкцию симметрирующего элемента.

Цель достигается тем, что при этом способе симметрирования трехфазной нагрузки, заключающемся в измерении величин и аргументов фазных токов несимметричной нагрузки, напряжения трехфазной сети, вычислении величин проводимостей симметрирующих элементов и подключении симметрирующих элементов к трехфазной сети с вычисленными величинами проводимостей, которые вычисляют по следующей формуле:

g1 jb1= (+)+j(-)-/, (1) где g1, b1 - активная и реактивная составляющие проводимостей симметрирующего элемента, подключаемого к выбранной фазе 1 (А);

U - напряжение трехфазной сети;

, , - комплексы фазных токов несимметричной нагрузки, индекс 2 означает опережающую фазу, а индекс 3 - отстающую фазу по отношению к выбранной фазе 1, к которой подключается симметрирующий элемент.

Обобщенное уравнение (1) в комплексной форме в развернутом виде будет иметь вид:

(2) или аналогично (1)

(3)

Найденный симметрирующий элемент может быть либо активно-емкостным, либо активно-индуктивным; это зависит от величины и характера нагрузок в фазах. Обобщенные формулы всегда дают возможность определить альтернативные значения симметрирующих элементов по отношению к выбранной фазе. Абсолютные значения величин, найденных при помощи обобщенных формул (1) и (3), всегда будут равны

| I1 | = | I2 | = | I3 |,

|g1b1|= |g2b2|= |g3 b3|; комплексные их значения не равны

g1jb1g2jb2g3jb3.

В процессе конструирования симметрирующего элемента величину элемента, вычисленную при помощи обобщенной формулы (1) и подлежащую включению в выбранную фазу для исключения обратной составляющей, следует проверить при помощи известной формулы составляющей обратной последовательности

I2= IA+a2IB+aI<IMG SRC="http://www.fips.ru/fullimg/rupat1/19951/012.dwl/2030055-23t.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

1. Замеренные токи в фазах и их отстающие фазовые углы

IA=I1=1940A;

IB=I2=862A;

IC=I3=1117A;

UA=UB=UC=220B.

2. Симметрирующую токовую нагрузку определяют по формуле (1)

I = I=(I2+I3)+j(I2-I3)-I1= (3,76-j7,04+10,56-j3,19)+

+j(3,76-j7,04-10,56+j3,19)-14,55+j12,21 = -4,06+j1,2 A,

I= 4,2316A. Как видно из результата, полученная величина с отрицательным знаком перед действительной частью комплексного числа не имеет смысла.

Можно получить альтернативное значение симметрирующего элемента по обобщенной формуле (1) для другой выбранной фазы, например фазы В (2)

I = I=(I3+I1)+j(I3-I1)-I2= (10,56-j3,19+14,55-j12,21)+

+j(10,56-j3,19-14,55+j12,21)-3,76+j7,04=0,99-j4,2 A,

I = 4,2376A.

Для фазы С (3)

I = I=(I1+I2)+j(I1-I2)-I3= (14,55-j12,21+3,76-j7,04)+

+j(14,55-j12,21-3,76+j7,04)-10,56+j3,19=3,07+j2,91 A,

= 4,2343A.

Таким образом, для симметрирования трехфазной сети (нагрузки) необходимо включить фазу В активно-индуктивный симметрирующий элемент, либо в фазу С - активно-емкостный

g2-jb2= = 0,0045-j0,0187 Cм;

g3+jb3= = 0,014+j0,013 Cм.

Включенные в фазу В активно-индуктивный симметрирующий элемент, либо в фазу С - активно-емкостный, должны привести к симметрированию несимметричную трехфазную сеть (нагрузку), т.е. геометрическая сумма фактической величины комплексного значения тока в фазе В (С) и величины симметрирующего элемента приведут составляющую обратной последовательности к нулю. Проверка производится по величине числителя, полученного обобщенной формулой (1).

По фазе В

I2= (IB+a2IC+aIA) = (I2+(I-jI)+a2I3+aI1) =

= (3,76-j12,21+(0,99-j4,12)+(- -j)(10,56-j3,19) +

+ (- +j)(14,55-j12,21) = 0.

По фазе С

I2= (IC+a2IA+aIB) = (I3+(I+jI)+a2I1+aI2) =

= (10,56-j3,19+(3,07+j2,91)+(- -j) (10,56-j3,19) +

+ (- +j)(14,55-j12,21) = 0. Как следует из примеров, полученные симметрирующие элементы: активно-индуктивный, включенный в фазу В, либо активно-емкостный, включенный в фазу С, в обоих случаях приводят трехфазную сеть (нагрузку) к нулю. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ, заключающийся в измерении величин и аргументов комплексов фазных токов несимметричной нагрузки, измерении напряжения трехфазной сети, вычислении величин проводимостей симметрирующих элементов и подключении симметрирующих элементов к трехфазной сети с вычисленными величинами проводимостей, отличающийся тем, что, с целью упрощения, вычисления величин проводимостей производят по следующему выражению:



где U - напряжение трехфазной сети;

- комплексы фазных токов несимметричной нагрузки;

индекс 2 - опережающая фаза;

индекс 3 - отстающая фаза по отношению к выбранной фазе 1, к которой подключается симметрирующий элемент с активной g1 и реактивной b1 составляющими проводимости, причем если реактивная проводимость b1 > 0, то элемент является емкостным, а если b1 < 0, - то индуктивным.