MD4397C1

MD4397C1 - Regulator de fază trifazat cu transformator

Info

Publication number: MD4397C1
Application number: MDA20140030A
Authority: MD
Inventors: Лев КАЛИНИН; Дмитрий ЗАЙЦЕВ; Михай Тыршу; Ирина ГОЛУБ
Original assignee: Институт Энергетики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2016-08-31
Also published as: MD4397B1; MD20140030A2

Abstract

Invenţia se referă la electroenergetică, şi poate fi utilizată pentru dirijarea fluxurilor de putere activă în ramurile reţelelor electrice de transport şi distribuţie.Regulatorul de fază trifazat cu transformator conţine un circuit magnetic cu trei miezuri, pe fiecare miez al căruia sunt amplasate câte o înfăşurare primară (1), (2), (3) şi una secundară (4), (5), (6) cu acelaşi număr de spire, precum şi câte o înfăşurare de reglare (7), (8), (9) cu un mecanism de comutare sub sarcină cu contacte mobile (10), (11), (12) legate la pământ. Sfârşiturile înfăşurărilor primare (1), (2), (3) sunt conectate la sfârşiturileînfăşurărilor secundare (4), (5), (6) şi la începuturileînfăşurărilor de reglare (7), (8), (9) printr-un comutator (16) trifazat dublat cu două poziţii pentru schimbarea direcţiei de reglare a unghiului decalajului de fază.

Description

Invenţia se referă la electroenergetică, şi poate fi utilizată pentru dirijarea fluxurilor de putere activă în ramurile reţelelor electrice de transport şi distribuţie.

Este cunoscut regulatorul de fază cu transformator, care include două transformatoare trifazate, unul dintre care îndeplineşte funcţia elementului de excitare (paralel), iar celălalt - funcţia elementului de defazare (consecutiv). Totodată, tensiunea de alimentare a înfăşurărilor de joasă tensiune ale transformatorului de defazare se modifică prin comutarea în trepte a ramificaţiilor bobinelor de reglare de joasă tensiune ale elementului de excitare cu ajutorul contactelor legate la pământ ale mecanismului de comutare sub sarcină [1].

Dezavantajele acestui regulator constau în complexitatea şi masivitatea construcţiei, cauzate de necesitatea utilizării şi coordonării funcţionării a două elemente transformatoare, precum şi problemele legate de transportarea şi alegerea locului de instalare şi asamblare a regulatorului la staţia de transformare. Totodată, puterea tip a instalaţiei creşte semnificativ pe măsura creşterii unghiului maxim al decalajului de fază, pentru care se calculează utilajul în conformitate cu condiţiile de funcţionare în nodurile corespunzătoare ale reţelei electrice. Avantajul acestei soluţii tehnice constă în posibilitatea instalării comutatorului ramificaţiilor de reglare în firul neutru al schemei de conexiune a înfăşurărilor de reglare, adică fără necesitatea protecţiei de izolare specială a carcasei, precum şi a altor elemente ale acestui comutator de tensiunile periculoase în reţea.

De asemenea se cunoaşte regulatorul de fază trifazat cu transformator, realizat în baza unui singur transformator, masa şi dimensiunile căruia sunt mai favorabile [2].

Dezavantajul acestui regulator de fază constă în necesitatea utilizării unei platforme de izolare speciale de funcţionare la tensiuni înalte pentru instalarea mecanismului de comutare sub sarcină. Costul şi dimensiunile acestei platforme cresc brusc pe măsura creşterii clasei de tensiune a liniilor electrice de transport pentru care este preconizat regulatorul dat. Începând de la un anumit nivel de tensiune, astfel de regulator, realizat în baza unui singur transformator, îşi pierde avantajele sale comparativ cu regulatorul de fază realizat în baza a două transformatoare.

Problema pe care o rezolvă invenţia propusă constă în crearea unui regulator de fază trifazat cu un singur transformator, dirijat cu ajutorul contactelor de comutare legate la pământ ale mecanismului de comutare a ramificaţiilor de reglare sub sarcină, ce va asigura utilizarea unei construcţii compacte, comode la transportare, montare şi deservire a instalaţiei, cu parametrii apropiaţi celor ale dispozitivelor realizate în baza a două transformatoare.

Regulatorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un circuit magnetic cu trei miezuri, pe fiecare miez al căruia sunt amplasate câte o înfăşurare primară şi una secundară cu acelaşi număr de spire, precum şi câte o înfăşurare de reglare cu prize intermediare, un mecanism de comutare sub sarcină cu contacte mobile legate la pământ, un comutator trifazat dublat cu două poziţii a şi b pentru schimbarea direcţiei de reglare a unghiului decalajului de fază. Sfârşiturile înfăşurărilor primare sunt conectate la sfârşiturile înfăşurărilor secundare şi la începuturile înfăşurărilor de reglare printr-un comutator trifazat dublat cu două poziţii pentru schimbarea direcţiei de reglare a unghiului decalajului de fază.

Totalitatea caracteristicilor expuse asigură posibilitatea soluţionării problemei cu ajutorul unui singur transformator dirijat printr-un mecanism de comutare sub sarcină cu contactele mobile legate la pământ.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă:

- fig. 1, schema electrică principială a regulatorului de fază, în care:

A1, B1 şi C1 - intrările electrice (bornele de intrare) ale regulatorului de fază;

A2, B2 şi C2 - ieşirile electrice (borne de ieşire) ale regulatorului de fază;

A, B, C - denumirea fazelor respective ale sistemului trifazat;

1 - înfăşurarea primară a fazei А;

2 - înfăşurarea primară a fazei В;

3 - înfăşurarea primară a fazei С;

4 - înfăşurarea secundară a fazei А;

5 - înfăşurarea secundară a fazei В;

6 - înfăşurarea secundară a fazei С;

7 - înfăşurarea de reglare a fazei А;

8 - înfăşurarea de reglare a fazei В;

9 - înfăşurarea de reglare a fazei С;

10 - contactul mobil al fazei A a mecanismului de comutare a ramificaţiilor de reglare sub sarcină;

11 - contactul mobil al fazei B a mecanismului de comutare a ramificaţiilor de reglare sub sarcină;

12 - contactul mobil al fazei C a mecanismului de comutare a ramificaţiilor de reglare sub sarcină;

13 - miezul feromagnetic al fazei A;

14 - miezul feromagnetic al fazei В;

15 - miezul feromagnetic al fazei С;

16 - comutatorul trifazat dublat cu două poziţii;

- prima şi a doua poziţii ale comutatorului 16;

*- simbolul ce marchează începutul înfăşurării corespunzătoare a transformatorului;

- fig. 2, diagramele vectoriale ale tensiunilor regulatorului de fază trifazat cu transformator pentru diferite poziţii ale comutatorului 16:

- fig. 2a, pentru poziţia a a comutatorului 16;

- fig. 2b, pentru poziţia b a comutatorului 16.

Lista elementelor din fig. 2:

UA1, UB1 şi UC1 - tensiunile de fază la intrarea regulatorului de fază;

UA2, UB2 şi UC2 - tensiunile de fază de la ieşirea regulatorului de fază;

U1A, U1B şi U1C - tensiunile la înfăşurările primare 1, 2, 3 ale regulatorului de fază;

U2A, U2B şi U2C - tensiunile la înfăşurările secundare 4, 5, 6 ale regulatorului de fază;

UPA, UPB şi UPC - tensiunile preluate de pe înfăşurările de reglare 7, 8, 9 ale regulatorului de fază;

- unghiul decalajului de fază dintre sistemele trifazate ale vectorilor tensiunilor de la intrarea şi ieşirea regulatorului de fază.

Regulatorul de fază trifazat cu transformator (vezi fig. 1) conţine un circuit magnetic cu trei miezuri, pe fiecare miez al căruia sunt amplasate câte o înfăşurare primară 1, 2, 3 şi una secundară 4, 5, 6 cu acelaşi număr de spire, formând fazele A, B şi C. Începuturile A1, B1 şi C1 ale înfăşurărilor primare sunt intrările electrice ale regulatorului de fază. Începuturile A2, B2 şi C2 ale înfăşurărilor secundare sunt ieşirile electrice ale regulatorului de fază. Egalitatea numărului de spire ale înfăşurărilor primare şi secundare asigură simetria reglării, ceea ce semnifică egalitatea modulelor tensiunilor de intrare şi ieşire în procesul reglării în lipsa curentului sarcinii la ieşirea regulatorului de fază. Înfăşurările de reglare 7, 8 şi 9, numărul de spire ale cărora se stabileşte în dependenţă de decalajul de fază maxim dat la proiectarea regulatorului de fază, sunt amplasate pe aceleaşi miezuri ale circuitului magnetic. Contactele mobile 10, 11 şi 12, unite cu prizele intermediare ale înfăşurărilor de reglare, sunt comandate prin intermediul organului de execuţie mecanic al mecanismului de comutare sub sarcină, comun pentru toate fazele, prin care se efectuează coordonarea deplină a operaţiilor de comutare în toate fazele. Noţiunea „contact mobil” în cazul dat include atât executarea acestuia în formă de contact glisant, cât şi ca un contact, care asigură comutarea ramificaţiilor de reglare în trepte. Contactele mobile menţionate sunt unite electric între ele şi formează neutrul legat la pământ al regulatorului de fază trifazat cu transformator.

Comutatorul 16 trifazat dublat cu două poziţii este destinat pentru schimbarea direcţiei de reglare a unghiului decalajului de fază în avans sau în întârzierea de fază. Dacă tensiunea de ieşire a regulatorului se defazează în raport cu tensiunea de intrare în direcţia mişcării acelor de ceasornic, atunci unghiul decalajului de fază se consideră în avansare (pozitiv). În caz contrar, unghiul decalajului de fază este în întârziere (negativ). Poziţia a a comutatorului 16 corespunde reglării unghiului decalajului de fază în regiunea valorilor sale pozitive, poziţia b - în regiunea valorilor negative.

În poziţia a a comutatorului 16 sfârşiturile înfăşurărilor primare 1, 2 şi 3 sunt conectate la sfârşiturile înfăşurărilor secundare 5, 6 şi 4 corespunzător, totodată la punctul de conexiune a fiecărei perechi de înfăşurări formate este conectat începutul înfăşurărilor de reglare 9, 7 şi 8 corespunzător.

În poziţia b a comutatorului 16 sfârşiturile înfăşurărilor primare 1, 2 şi 3 sunt conectate la sfârşiturile înfăşurărilor secundare 6, 4 şi 5 corespunzător, totodată la punctul de conexiune a fiecărei perechi de înfăşurări formate este conectat începutul înfăşurărilor de reglare 8, 9 şi 7 corespunzător.

Regulatorul de fază trifazat cu transformator funcţionează în modul următor.

La aplicarea tensiunii reţelei la bornele de intrare A1, B1 şi C1 se formează un circuit electric închis prin contactele mobile 10, 11 şi 12 al curentului de magnetizare, care generează un flux magnetic în miezurile magnetice, sub acţiunea căruia în înfăşurările primare, secundare şi de reglare ale transformatorului se stabilesc tensiunile determinate de numărul de spire ale fiecărei înfăşurări.

Diagrama vectorială, care explică principiul de funcţionare a regulatorului de fază la trecerea comutatorului 16 în poziţia a, este prezentată în fig. 2.

În conformitate cu această diagramă vectorială se stabileşte următoarea stare a schemei regulatorului de fază:

- începutul vectorului tensiunii U1A, care aparţine înfăşurării primare a fazei A, este unit cu începutul vectorului tensiunii U2B, care aparţine înfăşurării secundare a fazei B, iar punctul comun de conexiune a perechii menţionate de vectori este scos la sfârşitul vectorului reglabil de tensiune UPC ce aparţine înfăşurării fazei C;

- începutul vectorului tensiunii U1B, care aparţine înfăşurării primare a fazei B, este unit cu începutul vectorului tensiunii U2C, care aparţine înfăşurării secundare a fazei C, iar punctul comun de conexiune a perechii menţionate de vectori este scos la sfârşitul vectorului reglabil de tensiune UPA ce aparţine înfăşurării fazei A;

- începutul vectorului tensiunii U1C, care aparţine înfăşurării primare a fazei C, este unit cu începutul vectorului tensiunii U2A, care aparţine înfăşurării secundare a fazei A, iar punctul comun de conexiune a perechii menţionate de vectori este scos la sfârşitul vectorului reglabil de tensiune UPB ce aparţine înfăşurării fazei B.

Comutarea ramificaţiilor înfăşurărilor de reglare 7, 8 şi 9 cu ajutorul contactelor mobile 10,11 şi 12 este însoţită de schimbarea tensiunilor UPA, UPB şi UPC după valoare, ceea ce asigură semnul pozitiv unghiului decalajului de fază reglat dintre sistemele trifazate ale tensiunilor de intrare UA1, UB1, UC1 şi de ieşire UA2, UB2, UC2 ale regulatorului de fază.

Diagrama vectorială, care explică principiul de funcţionare a regulatorului de fază la trecerea comutatorului 16 în poziţia b, este prezentată în fig. 2b.

- începutul vectorului tensiunii U1A, care aparţine înfăşurării primare a fazei B, este unit cu începutul vectorului tensiunii U2C, care aparţine înfăşurării secundare a fazei C, iar punctul comun de conexiune a perechii menţionate de vectori este scos la sfârşitul vectorului reglabil de tensiune UPB ce aparţine înfăşurării fazei B;

- începutul vectorului tensiunii U1B, care aparţine înfăşurării primare a fazei B, este unit cu începutul vectorului tensiunii U2A, care aparţine înfăşurării secundare a fazei A, iar punctul comun de conexiune a perechii menţionate de vectori este scos la sfârşitul vectorului reglabil de tensiune UPC ce aparţine înfăşurării fazei C;

- începutul vectorului tensiunii U1C, care aparţine înfăşurării primare a fazei C, este unit cu începutul vectorului tensiunii U2B, care aparţine înfăşurării secundare a fazei B, iar punctul comun de conexiune a perechii menţionate de vectori este scos la sfârşitul vectorului reglabil de tensiune UPA ce aparţine înfăşurării fazei A.

Trecerea comutatorului 16 în poziţia b asigură semnul negativ unghiului decalajului de fază reglat dintre sistemele trifazate ale tensiunilor de intrare UA1, UB1, UC1 şi de ieşire UA2, UB2, UC2 ale regulatorului de fază trifazat.

Astfel, utilizarea înfăşurărilor suplimentare, a comutatorului dublat cu două poziţii, precum şi a conexiunii propuse a înfăşurărilor primare, secundare şi de reglare, asigură posibilitatea creării unui regulator de fază trifazat compact cu transformator cu contactele mobile legate la pământ ale mecanismului de comutare sub sarcină a ramificaţiilor de reglare.

1. Tirupathi Reddy, Aruna Gulati, M. I. Khan, Ramesh Koul. Application of Phase Shifting Transformer in Indian Power System. International Journal of Computer and Electrical Engineering, vol. 4, No. 2, April, regăsită în Internet la 2015.11.09, url: 2012http://www.ijcee.org/papers/487-N20041.pdf

2. SU 1601714 A1 1990.10.23

Claims

Regulator de fază trifazat cu transformator, care conţine un circuit magnetic cu trei miezuri, pe fiecare miez al căruia sunt amplasate câte o înfăşurare primară (1), (2), (3) şi una secundară (4), (5), (6) cu acelaşi număr de spire, precum şi câte o înfăşurare de reglare (7), (8), (9) cu prize intermediare; un mecanism de comutare sub sarcină cu contacte mobile (10), (11), (12) legate la pământ; un comutator (16) trifazat dublat cu două poziţii a şi b pentru schimbarea direcţiei de reglare a unghiului decalajului de fază; în poziţia a a comutatorului (16) sfârşiturile înfăşurărilor primare (1), (2) şi (3) sunt conectate la sfârşiturile înfăşurărilor secundare (5), (6) şi (4) corespunzător, totodată la punctul de conexiune a fiecărei perechi de înfăşurări formate este conectat începutul înfăşurărilor de reglare (9), (7) şi (8) corespunzător; în poziţia b a comutatorului (16) sfârşiturile înfăşurărilor primare (1), (2) şi (3) sunt conectate la sfârşiturile înfăşurărilor secundare (6), (4) şi (5) corespunzător, totodată la punctul de conexiune a fiecărei perechi de înfăşurări formate este conectat începutul înfăşurărilor de reglare (8), (9) şi (7) corespunzător.