ИСТОЧНИК ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ НЕСИММЕТРИЕЙ

ИСТОЧНИК ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ НЕСИММЕТРИЕЙ


RU (11) 2025030 (13) C1

(51) 5 H02M5/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5049123/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.06.22 
(45) Опубликовано: 1994.12.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Шидловский А.К., Музыченко А.Д. Таблицы симметричных составляющих. Киев: 1976, с.15. 2. Патент РНР N 48177, кл. 21C 36/04, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР N 769684, кл. H 02M 5/14, 1980. 
(71) Заявитель(и): Омский институт инженеров железнодорожного транспорта 
(72) Автор(ы): Ахмеджанов Р.А. 
(73) Патентообладатель(и): Омский институт инженеров железнодорожного транспорта 

(54) ИСТОЧНИК ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ НЕСИММЕТРИЕЙ 

Использование: изобретение может быть использовано для получения образцовых источников трехфазных напряжений, поверки и градуировки измерителей несимметрии. Сущность изобретения: устройство содержит блок 1 регулировки несимметрии с генератором 3 однофазного синусоидального напряжения, к выходу которого подключены параллельно три линейных делителя 4 - 6 напряжения, снабженных приборами контроля 7 и фазовращателем 12 на их выходах, и четырьмя трансформаторами 8 - 11 напряжения, причем первые выводы первичных обмоток трансформаторов 8 - 10 соединены с выходами соответствующих делителей напряжения. Вторые выводы первичных обмоток и общие зажимы делителей напряжения объединены с корпусом блока регулировки несимметрии. Первая цепочка последовательно и согласно соединенных первых вторичных обмоток трансформаторов 8 - 10 одним концевым выводом соединена с первой выходной клеммой блока регулировки несимметрии, а другим концевым выводом - с четвертой выходной клеммой. Вторая цепочка последовательно соединенных вторых вторичных обмоток трансформаторов 8 - 10 одним концевым выводом присоединена к четвертой выходной клемме. Вторые вторичные обмотки трансформаторов 9 и 10 соединены согласно между собой и встречно второй вторичной обмотке трансформатора 8. Вторичная обмотка трансформатора 11 выполнена с выводом средней точки, соединенным с другим концевым выводом упомянутой второй цепочки, вторая и третья выходные клеммы блока регулировки несимметрии соединены с первым и вторым концевыми выводами второй обмотки трансформатора 11, первичная обмотка которого подключена к выходу фазовращателя 12, входом подключенного между выходами делителей 5 и 6 и выполненного с углом 90 эл.град. сдвига напряжения на выходе фазовращателя относительно напряжения на его входе, причем коэффициенты трансформации по первым вторым обмоткам и по вторым вторичным обмоткам трансформаторов 8 - 10, трансформатора 11 и коэффициент K5 передачи фазовращателя, определяемый как отношение амплитуды выходного напряжения фазовращателя к амплитуде его входного напряжения, соответствуют соотношению: 2 : 2 : 2 : 2 : 1 : 1 2 . Указанное выполнение устройства обеспечивает повышение точности и технологичности задания несимметрии. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для получения образцовых источников трехфазных напряжений, поверки и градуировки измерителей несимметрии.

Известно устройство, реализующее метод построения измерительного генератора для трехфазных цепей, основанный на изменении и измерении трех линейных напряжений трехфазной системы и последующего расчета несимметрии [1] .

Устройство имеет ряд недостатков, к ним относятся низкая точность задания нормируемых значений несимметрии, обусловленная, во-первых, влиянием высших гармонических составляющих, поскольку несимметрия задается по действующему или среднему значениям напряжений трехфазной сети, которая практически всегда содержит высшие гармоники, во-вторых, разновременностью измерения трех напряжений. Кроме того, неоднозначность зависимости несимметрии от изменения напряжений, а также зависимость одного напряжения от изменений другого обуславливают дополнительную погрешность задания несимметрии, приводят к увеличению времени регулирования и практически не позволяют автоматизировать процесс задания несимметрии.

Известно устройство, содержащее источник трехфазного напряжения и подключенный к нему блок регулировки несимметрии. Последний состоит из потенциометров, соединенных в звезду и подключенных к источнику, и четвертого дополнительного потенциометра, подключенного параллельно одному из основных потенциометров. Контроль выставляемой несимметрии осуществляется по вольтметрам переменного тока [2]. Точность устройства определяется в основном точностью источника трехфазного напряжения. Городская трехфазная сеть для этой цели неприменима ввиду наличия в ней высших гармоник, а также из-за того, что режим напряжения в ней практически всегда несимметричен, причем уровень несимметрии изменяется непрерывно и случайно. Параметры несимметрии, например напряжение U1прямой последовательности, определяется косвенно путем математической обработки показаний вольтметров переменного тока, что увеличивает время и технологичность процесса поверки.

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является источник трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией, содержащий последовательно соединенные источник трехфазного напряжения и блок регулировки несимметрии. Последний состоит из источника напряжения постоянного тока, нагруженного на три потенциометра с приборами контроля, трех сумматоров, входы которых связаны с выходами блоков прямой, обратной и нулевой последовательностей, каждый из которых содержит множительные устройства. Два последних блока, кроме того, содержат трехфазный и однофазный фазовращатели соответственно. Выставленные на потенциометрах напряжения подаются на первые входы соответствующих множительных устройств, а на их вторые входы - трехфазные напряжения от источника трехфазного напряжения. Данные напряжения во множительных устройствах пофазно перемножаются. Выходные напряжения блоков прямой, обратной и нулевой последовательностей используются в качестве эталонных симметричных составляющих, которые после соответствующего суммирования в сумматорах образуют на нагрузке трехфазное напряжение с заданной несимметрией. Отсутствие косвенных расчетов при определении выставленных параметров несимметрии сокращает время задания [2].

Однако, в прототипе в качестве основного элемента сохранен источник трехфазного напряжения, который должен быть симметричен. Следовательно, весь ряд недостатков приведенных аналогов, связанных с использованием источника трехфазного напряжения, остается и в прототипе. Кроме того, блоки прототипа содержат семь множительных устройств, осуществляющих нелинейные преобразования, одно- и трехфазный фазовращатели, что в значительной степени ограничивает достижимую точность задания несимметрии. Длительные операции поверки или градуировки измерителей несимметрии, моделирования несимметричных режимов в нагрузке предъявляют жесткие требования к временной стабильности работы источника трехфазного напряжения, что приводит к его усложнению за счет ввода контуров регулирования и настройки, снижает технологичность работ, связанных с применением данного источника.

Повышенная точность и технологичность задания несимметрии достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем блок регулировки несимметрии с источником напряжения, к выходу которого подключены параллельно три линейных делителя напряжения, снабженных приборами контроля и фазовращателем на их выходах, упомянутый источник напряжения выполнен в виде генератора однофазного синусоидального напряжения, и блок регулировки несимметрии дополнен четырьмя трансформаторами напряжения, причем первые выводы первичных обмоток первого, второго и третьего трансформаторов напряжения соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего делителей напряжения, вторые выводы первичных обмоток и общие зажимы делителей напряжения объединены с корпусом блока регулировки несимметрии, первая цепочка последовательно и согласно соединенных первых вторичных обмоток первых трех трансформаторов напряжения одним концевым выводом соединена с первой выходной клеммой блока регулировки несимметрии, а другим концевым выводом - с четвертой выходной клеммой, вторая цепочка последовательно соединенных вторых вторичных обмоток первых трех трансформаторов напряжения одним концевым выводом присоединена к четвертой выходной клемме, при этом вторые вторичные обмотки второго и третьего трансформатора напряжения соединены согласно между собой и встречно второй вторичной обмотке первого трансформатора напряжения, вторичная обмотка четвертого трансформатора выполнена с выводом средней точки, соединенным с другим концевым выводом упомянутой второй цепочки, вторая и третья выходные клеммы блока регулировки несимметрии соединены с первым и вторым концевыми выводами вторичной обмотки четвертого трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу фазовращателя, последний входом подключен между выходами второго и третьего делителей напряжения и выполнен с углом 90 эл.град. сдвига напряжения на выходе фазовращателя относительно напряжения на его входе, причем коэффициенты трансформации по первым вторым обмоткам К11,К21,К31и по вторым вторичным обмоткам К12, К22,К32 соответственно первого, второго и третьего трансформатора напряжений, К4 - четвертого трансформатора и коэффициент К5 передачи фазовращателя, определяемый как отношение амплитуды выходного напряжения фазовращателя к амплитуде его входного напряжения, соответствуют соотношению

K11:K21:K31:K12:K22:K32:K4= 2:2:2:2:1:1: .

На чертеже представлена схема источника трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией.

Он содержит блок 1 регулировки несимметрии (БРН) и нагрузку 2. К выходным зажимам А,В,С,О БРН 1 подключается нагрузка 2, представляющая собой объект поверки градуировки, моделирования и т.п. БРН 1 состоит из генератора 3 однофазного синусоидального напряжения (ГОСН), трех линейных делителей 4-6 напряжения с приборами 7 контроля, первого 8, второго 9, третьего 10, четвертого 11 трансформаторов напряжения и фазовращателя 12. Делители 4-6 напряжения могут быть выполнены, например, в виде потенциометров или автотрансформаторов, приборы 7 контроля - в виде вольтметров переменного напряжения, действующего, среднего или амплитудного значений. Каждый из трансформаторов 8-10 снабжен одной первичной обмоткой и двумя вторичными, четвертый трансформатор 11 - по одной первичной и вторичной, причем последняя имеет вывод средней точки. Выход ГОСН 3 присоединен к крайним зажимам всех трех делителей 4-6 напряжений, к выходам которых подключены приборы 7 контроля, а также первые выводы первичных обмоток соответственно первого 8, второго 9 и третьего 10 трансформаторов напряжения. Вторые выводы первичных обмоток и общие зажимы делителей 4-6 объединены с корпусом БРН 1.

Первые вторичные обмотки первого 8, второго 9 и третьего 10 трансформаторов соединены согласно в первую последовательную цепочку, один концевой вывод которой присоединен к зажиму А, другой - к зажиму О БРН 1. Вторые вторичные обмотки трансформаторов 8-10 соединены последовательно, образуя вторую цепочку, один концевой вывод которой присоединен к зажиму О БРН 1, другой концевой вывод - к выводу средней точки вторичной обмотки четвертого трансформатора 11. Причем вторые вторичные обмотки второго 9 и третьего 10 трансформаторов, соединенные между собой согласно, включены встречно второй вторичной обмотке первого трансформатора 8 и той половине вторичной обмотки четвертого трансформатора 11, которая подключена крайним выводом к выходному зажиму С, и согласно другой половине вторичной обмотки трансформатора 11, которая подключена крайним выводом к выходному зажиму В. Первичная обмотка трансформатора 11 присоединена к выходу фазовращателя 12, вход которого подключен между выходами второго 5 и третьего 6 делителей напряжений. Фазовращатель 12 выполнен однофазным с углом 90 эл. град. сдвига напряжения на его выходе относительно входного напряжения. Трансформаторы 8-11 и фазовращатель 12 выполнены так, что коэффициенты трансформации по напряжению К11, К21, К31 соответственно первого 8, второго 9, третьего 10 трансформаторов по первым вторичным обмоткам, К12,К22,К32 - соответственно по вторым вторичным обмоткам, коэффициент трансформации К4 по напряжению четвертого трансформатора 11 и коэффициент К5 передачи фазовращателя 12, определяемый как отношение амплитуды выходного напряжения фазовращателя 12 к амплитуде его выходного напряжения, соответствуют соотношению

K11:K21:K31:K12:K22:K32:K4= 2:2:2:2:1:1: . (1)

Частота выходного напряжения ГОСН 3 может быть любой, но она должна соответствовать частоте, на которой производится задание несимметрии трехфазной системы напряжений, т.е. рабочей частоте, например, проверяемого или градуируемого измерителя несимметрии.

Работа источника трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией происходит следующим образом.

ГОСН 3 формирует синусоидальное однофазное напряжение заданной частоты, которое поступает на зажимы линейных делителей 4-6 напряжения. На выходах последних выставляют соответственно значения напряжений Uо,U1,U2, которые можно представить в комплексной форме

U0= ; U1= ; U2= . (2) При этом контроль значений выставляемых напряжений осуществляют непосредственно по приборам 7 контроля на выходе каждого делителя. Напряжения , , далее поступают в первичные обмотки соответственно первого 8, второго 9 и третьего 10 трансформаторов напряжения.

На выходах первых вторичных обмоток трансформаторов 8-10 формируются напряжения K, K, K. Последние суммируются в первой последовательной цепочке, поэтому подведенное к выходному зажиму А напряжение относительно выходного зажима О составляет

= K+K+K. (3)

На выводах вторых вторичных обмоток трансформаторов 8-10 формируются напряжения K, K, K. На вход фазовращателя 12 поступает разность напряжений -. Учитывая, что фазовращатель 12 выполнен с углом сдвига 90 эл. град., на его выходе формируется напряжение

jK5(-), где j - мнимая единица как оператор поворота на 90о.

Это напряжение поступает на первичную обмотку четвертого трансформатора 11 с коэффициентом трансформации К4, в результате чего на каждом концевом выводе вторичной обмотки трансформатора 11 относительно среднего вывода формируется напряжение

jK5K4/2(-).

Тогда напряжения и , подведенные к выходным зажимам В и С относительно зажима О, формируются путем сложения напряжения, образованного во второй последовательной цепочке, и напряжений половин вторичной обмотки четвертого трансформатора 12, взятых с соответствующим знаком

= K- K- K-jK (-) (4)

= K- K- K+jK (-) (5) Если выполнить трансформаторы 9-11 так, чтобы

К11= К21= К31= К12=1, (6) то необходимо обеспечить с учетом соотношения (1)

K22= K32= 0,5 и K4= (7)

Подставляют принятые в (6) и (7) значения в соотношения (3), (4), (5).

(8)

Переписываем в следующем виде

(9)

Видно, что соотношения (9) идентичны известным соотношениям (4) связи между фазными напряжениями , , несимметричной трехфазной системы с составляющими напряжений прямой , обратной и нулевой последовательностей. Следовательно, выставленные значения U0,U1,U2напряжений на выходах делителей напряжения 4-6 - это значение симметричных составляющих напряжений нулевой , прямой и обратной последовательностей

= ; = ; = . Таким образом, на нагрузку 2 подается трехфазное напряжение , , с заданной несимметрией, характеризуемой , , . Изменяя значения напряжений , с помощью делителей 4-6 напряжения, можно формировать любую определенную тройку векторов напряжений , , . Однозначность этой связи приводит к тому, что точность предложенного устройства практически обуславливается классом элементов, задающих изменения напряжений делителями 4-6 напряжения и фазовращателем 12. Делители могут быть выполнены прецизионными, это доступные элементы и выпускаются серийно. Фазовращатель на фиксированный и "удобный" угол 90оможет быть выполнен в виде фазосдвигающей цепи на RС-элементах повышенной точности. Все трансформаторы напряжения также являются линейными элементами и современный уровень технологии позволяют изготовить их с высокой точностью преобразования. Выполнение генератора синусоидального напряжения, например, промышленной частоты 50 Гц, на уровне прецизионного также достижимо. Можно использовать в его качестве серийно выпускаемые средства.

Таким образом, введенные новшества в предложенный источник выгодно отличают его от прототипа. Схема его проста, в нем отсутствуют нелинейные узлы (множительные устройства), исключены трехфазный источник несимметричного напряжения, трехфазный фазовращатель. Исключена необходимость в градуировке приборов контроля. Все это обеспечивает достижение более высокой по сравнению с прототипом, потенциальной точности задания несимметрии. В предложенном источнике значительно уменьшены источники дополнительных погрешностей (временные, температурные, вызванные настройкой и т.п.), что обуславливает более высокую технологичность работ, связанных с применением данного источника трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией.

Экономический эффект предложенного решения определяется более низкой стоимостью источника и повышенной его надежностью. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ИСТОЧНИК ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ НЕСИММЕТРИЕЙ, содержащий блок регулировки несимметрии с выходными клеммами и источником напряжения, к выходу которого параллельно подключены три линейных делителя напряжения, снабженных приборами контроля и фазовращателем на их выходах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и технологичности задания несимметрии, он выполнен в виде генератора однофазного синусоидального напряжения, и блок регулировки несимметрии дополнен четырьмя трансформаторами напряжений, причем первые выводы первичных обмоток первого, второго и третьего трансформаторов напряжения соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего делителей напряжения, вторые выводы первичных обмоток и общие зажимы делителей напряжения объединены с корпусом блока регулировки несимметрии, первая цепочка последовательно и согласно соединенных первых вторичных обмоток первых трех трансформаторов напряжения одним концевым выводом соединена с первой выходной клеммой блока регулировки несимметрии, а другим концевым выводом - с четвертой выходной клеммой, вторая цепочка последовательно соединенных вторых вторичных обмоток первых трех трансформаторов напряжения одним концевым выводом присоединена к четвертой выходной клемме, при этом вторые вторичные обмотки второго и третьего трансформатора напряжения соединены согласно между собой и встречно второй вторичной обмотке первого трансформатора напряжения, вторичная обмотка четвертого трансформатора выполнена с выводом средней точки, соединенным с другим концевым выводом упомянутой второй цепочки, вторая и третья выходные клеммы блока регулировки несимметрии соединены с первым и вторым концевыми выводами вторичной обмотки четвертого трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу фазовращателя, последний входом подключен между выходами второго и третьего делителей напряжения и выполнен с углом 90 эл.град. сдвига напряжения на выходе фазовращателя относительно напряжения на его входе, причем коэффициенты трансформации по первым вторичным обмоткам К11, К21, К31 и по вторым вторичным обмоткам К12, К22, К32соответственно первого, второго и третьего трансформаторов напряжений, К4 - четвертого трансформатора и коэффициент К5 передачи фазовращателя, определяемый как отношение амплитуды выходного напряжения фазовращателя к амплитуде его входного напряжения, соответствует соотношению

K11:K21:K31:K12:K22:K32:K4= 2:2:2:2:1:1:




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