CS259425B1 - Zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení - Google Patents

Abstract

Zapojení je určeno do zařízení pro konduktívní ohřev anebo pro indukční taviči pece. Umožňuje v těchto elektrotepelných zařízeních dosáhnout požadované regulace vykompenzovaného výkonu symetrického odběru .a vysokého účiníku. Zapojení sestává ze třech větví zapojených do trojúhelníku, vzhledem k napájecí soustavě napětí. První větev je tvořena sériovým spojením spotřebiče tvořeného transformátorem a prvního střídavého regulátoru, druhá větev je tvořena první tlumivkou a třetí větev tvoří kondenzátor, k němuž je paralelně zapojeno sériové spojení druhé tlumivky a druhého střídavého regulátoru. Alternativně je k první větvi trojúhelníka zapojen blok kompenzace jalového výkonu a ve druhé větvi trojúhelníka je do- série s první tlumivkou zapojen třetí střídavý regulátor.

Description

Vynález se týká zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení. V elektrotepelné technice se užívá pro přímotopný (konduktivní) ohřev a pro indukční tavení jednofázových výkonových transformátorů. Transformátor bývá připojen na sít nízkého i vysokého napětí podle výkonu a typu zakázky. Výkony jednofázových transformátorů mohou v praxi dosahovat až jednotek MVA. Tyto transformátory zatěžují napájecí sít nízkého napětí nebo vysokého napětí nesymetrickým odběrem elektrického proudu, a proto se musí symetrizovat. Nejčastějším symetrizačním členem je tlumivka a kondenzátory zapojené tak, že mezi první a třetí fází napájecí soustavy je zapojen vlastní spotřebič (transformátor], většinou doplněný kompenzační kondenzátorovou baterií; mezi druhou a třetí fází je zapojena tlumivka a mezi první a druhou fází je zapojena baterie kondenzátorů s možností jejich postupného odpojování. Symetrického odběru se dosáhne naladěním kondenzátorově baterie. V praxi je však možno kondenzátor měnit po stupních připojováním nebo odpojováním sekcí. Topný výkon transformátoru se mění (reguluje) velikostí napájecího napětí — nejčastěji autotransformátorem, indukčním regulátorem, přepínáním odboček topného transformátoru nebo transduktory. Nevýhody současně užívaného řešení regulace tepelného výkonu a symetrizace odběru jsou zejména tyto:

a) Regulace topného výkonu — v případě regulace vstupním autotransformátorem nutnost použít tento člen s nevýhodami, jako jsou změna napětí po, stupních, opalování kontaktů, zvýšená údržba a poruchovost. V případě indukčního regulátoru nutnost užít méně ekonomické zařízení s vysokou cenou a nutností údržby. V případě přepínání odboček vlastního topného, transformátoru na primárním vinutí dojde opět pouze k stupňovité regulaci s následným nevyužitím magnetického obvodu transformátoru a nutnost užití kontaktních spínacích přístrojů.

b) Symetrizace — současně užívané symetrizační členy neumožňují plynulou symetrizaci, pouze stupňovitou. Stykačové přepínání kondenzátorových sekcí vede k přechodovým rázovým stavům a nutnosti užít kontaktních spínacích přístrojů s vysokým opotřebením. V přechodových stavech odebíraného topného výkonu nelze stupňovitým způsobem symetrizaci zajistit. Dochází tedy k dynamické nesymetrii odběru s negativními vlivy na rozvodnou soustavu.

Uvedené nevýhody při regulaci topného výkonu i při symetrizaci odběru odstraňuje zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zapojení sestává ze třech větví, zapojených do trojúhelníka vzhledem k soustavě napájecího napětí. První větev je tvořena sériovým spojením spotřebiče, tvořeného transformátorem a prvního střídavého regulátoru, druhá větev je tvořena první tlumivkou a třetí větev tvoří kondenzátor, ke kterému je paralelně zapojeno sériové spojení druhé tlumivky a druhého střídavého regulátoru.

Výhodné pro kompenzaci jalowěfeo výkonu je zapojení, ve kterém je paralelně k první větvi trojúhelníka zapojen blok kompenzace jalového výkonu. Ve druhé větvi trojúhelníka je do série s první tlumivkou zapojen třetí střídavý regulátor.

Blok kompenzace jalového výkonu je tvořen paralelním spojením kompenzačního kondenzátům a 'sériové spojení dalšího, střídavého regulátoru a tlumivky. Alternativně je blok kompenzace jalového výkonu tvořen paralelní soustavou filtrů, sestávajících z kondenzátorů zapojených v sérii s tlumivkami a další paralelní větví, sestávající ze sériového spojení tlumivky a dalšího střídavého regulátoru.

Princip regulace topného výkonu spočívá v plynulé změně primárního napájecího, napětí topného transformátoru střídavým tyristorovým regulátorem (antiparalelní spojení dvou tyristorů). Princip symetrizace spočívá v plynulé změně kapacity symetrizačního kondenzátorů, které se dosahuje tím, že paralelně ke kondenzátorů je zapojeno sériové spojeni tlumivky a střídavého tyristorového¹ regulátoru. Fázovým řízením antiparalelních tyristorů se dosahuje plynulé změny indukčnosti, a tím i plynulé změny kapacity kondenzátor®. Symetriz-ační tlumivka zapojená mezi druhou a třetí fází má buď feowsteiířní indukčnost, nebo je tvořena tlumivko® s rodbočfeaml, popřípadě je plynule nastavitelná střídavým regulátorem napětí zapojeným v 'sérii s touto tlumivkou.

Výhoda zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle vynálezu spočívá v dosažení požadované regulace vykompenzovaného tepelného výkonu, symetrického odběru a vysokého účiníku zařízení.

Čtyři příklady zapojení pno regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízqní podle vynálezu jsou na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je schéma zapojení s plynulou regulací kapacity mezi první a druhou fází, raa obr. 2 je toto zapojení doplněno o regulaci indukčnosti mezi druhou a třetí fází, na obr. 3.1. je zapojení podle vynálezu ještě s plynulou kompenzací jalového výkonu spotřebiče, na obr. 3.2 a 3.3 jsou dvě alternativy řešení bloku kompenzace jalového výkonu a na obr. 4 je zapojení s regulovanou tlumivkou mezi druhou a třetí fází i s kompenzací jalového výkonu.

Zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle vynálezu na obr. 1 sestává ze třech větví zapojených do trojúhelníka vzhledem k soustavě napájecího napětí ABC. První větev je tvořena sériovým spojením spotřebiče 1 a prvního střídavého regulátoru 2, druhá větev je tvořena první tlumivkou 3 a třetí větev tvoří kondenzátor 4, ke kterému je paralelně zapojeno sériové spojení druhé tlumivky 6 a druhého· střídavého regulátoru 5.

Na obr. 2 je toto zapojení doplněno o druhý střídavý regulátor 7, zapojený do série s první tlumivkou 3. Na obr. 3.1 je zapojení podle vynálezu shodné s obr. 1, ale je doplněno o blok 8 kompenzace jalového výkonu, zapojený paralelně k první větvi trojúhelníka. Blok 8 kompenzace je tvořen paralelním spojením kompenzačního kondenzátoru 9 a sériového spojení dalšího střídavého regulátoru 10 a tlumivky 11. Alternativně je blok 8 kompenzace jalového výkonu tvořen paralelní soustavou filtrů, sestávajících z kondenzátorů 9.1 až 9.3, zapojených v· sérii s tlumivkami 12.1 až 12.3 a další paralelní větví, sestávající ze sériového spojení tlumivky 11 a dalšího· střídavého regulátoru 10.

Na obr. 4 je alternativní zapojení v podstatě shodné se zapojením na obr. 3.1, ale navíc doplněné o druhý střídavý regulátor 7, zapojení do- série s první tlumivkou 3.

Regulace topného výkonu spotřebiče 1 spočívá v plynulé změně primárního napájecího napětí prvním střídavým regulátorem 2. Symetrizace je dosaženo první tlumivkou 3 s konstantní indukčnosti a plynule laditelným kondenzátorem, tvořeným kondenzátorem 4 s konstantní kapacitou, druhou tlumivkou 6 s konstantní indukčnosti a druhým střídavým regulátorem 5.

Toto zapojení je vhodné například pro kondukční ohřev. Fázovým řízením prvního a druhého· střídavého regulátoru 2 a 5 se ve všech provozních stavech dosáhne současně požadované regulace topného výkonu a velmi přesného symetrického odběru elektrického výkonu.

Funkce zapojení podle obr. 2 je v podstatě shodná s funkcí podle obr. 1, avšak zapojení umožňuje kromě plynulé regulace kondenzátoru i plynulou regulaci první tlumivky 3. Toto zapojení je vhodné kromě regulace topného výkonu a symetrlzace i k zvýšení účiníku celého zařízení.

Zapojení na obr. 3.1 umožňuje plynulou kompenzaci jalového výkonu spotřebiče 1 s prvním střídavým regulátorem 2. Blok 8 kompenzace jalového· výkonu v zapojení na obr. 3.3 navíc současně filtruje vyšší harmonické. Toto zapojení je vhodné například pro indukční ohřev.

Pro taviči indukční pece je vhodné zapojení podle obr. 4, které umožňuje plynulou regulaci první tlumivky 3.

Střídavé regulátory 2, 5, 7 a 10 jsou ve všech zapojeních řízeny tak, aby bylo ve všech provozních stavech dosaženo požadovaného vykompenzovaného tepelného výkonu, symetrického odběru a vysokého účiníku zařízení.

Claims (5)

1. Zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízeni, vyznačené tím, že sestává ze třech větví, zapojených do trojúhelníka vzhledem k soustavě napájecího napětí, přičemž první větev je tvořena sériovým spojením spotřebiče (1) tvořeného transformátorem a prvního střídavého regulátoru (2), druhá větev je tvořena první tlumivkou (3) a třetí větev tvoří kondenzátor (4), k němuž je paralelně zapojeno sériové spojení druhé tlumivky (6) a druhého střídavého regulátoru (5).

2. Zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že paralelně k první větvi trojúhelníka je zapojen blok (8) kompenzace jalového výkonu.

3. Zopojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že vynalezu ve druhé větvi trojúhelníka je do série s první tlumivkou (3) zapojen třetí střídavý regulátor (7).

4. Zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačené tím, že blok (8) kompenzace jalového výkonu je tvořen paralelním spojením kompenzačního· kondenzátoru (9) a sériového spojení dalšího střídavého regulátoru (10) a tlumivky (11).

5. Zapojení pro regulaci, kompenzaci a symetrizaci topného výkonu elektrotepelných zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačené tím, že blok (8) kompenzace jalového výkonu je tvořen paralelní soustavou filtrů, sestávajících z kondenzátorů (9.1) až (9.3) zapojených v sérii s tlumivkami (12.1) až (12.3) a další paralelní větví, sestávající ze sériového spojení tlumivky (11) a dalšího střídavého regulátoru (10).