MD727Z

MD727Z - Dispozitiv pentru reglarea tensiunii alternative (variante)

Info

Publication number: MD727Z
Application number: MDS20130009A
Authority: MD
Inventors: Юрие ЕРМУРАКИ; Владимир Берзан
Original assignee: Институт Энергетики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-08-31
Also published as: MD727Y

Abstract

Invenţia se referă la electrotehnică şi electroenergetică, şi anume la dispozitivele pentru reglarea tensiunii alternative în sistemele electrice şi energetice.Dispozitivul pentru reglarea tensiunii alternative, conform primei variante, include un element feromagnetic (2) de frecvenţă înaltă, format dintr-o bobină şi un miez feromagnetic, executat cu întrefier. Bobina elementului feromagnetic (2) este unită cu o cheie electronică (4) de frecvenţă înaltă într-un nod de conexiune, celelalte capete ale acestora fiind conectate la bornele de conectare la sursa de alimentare (1). Între nodul de conexiune menţionat şi o bornă de conectare a sarcinii (6) este conectată o cheie electronică (5) cu frecvenţa sursei de alimentare (1). Între bornele de conectare la sursa de alimentare (1) şi a sarcinii (6) este conectat un condensator de filtrare (3).În dispozitivul pentru reglarea tensiunii alternative, conform variantei a doua, elementul feromagnetic este executat ca un autotransformator.

Description

Invenţia se referă la electrotehnică şi electroenergetică, şi anume la dispozitivele pentru reglarea tensiunii alternative în sistemele electrice şi energetice.

Este cunoscut un dispozitiv pentru reglarea tensiunii alternative pe bază de transformator sau autotransformator cu reglarea tensiunii în trepte, prin comutarea secţiilor transformatorului cu adaos de tensiune cu ajutorul cheilor electromecanice sau electronice [1, 2].

Dezavantajele acestui dispozitiv sunt prezenţa părţilor electromecanice şi dezavantajele legate de aceasta, şi anume fiabilitate mică, dispozitivul este zgomotos şi necesită cheltuieli considerabile în exploatare.

Este cunoscut, de asemenea, un dispozitiv pentru reglarea tensiunii alternative pe bază de transformator cu miez feromagnetic cu o singură treaptă de reglare a valorii tensiunii. În acest caz reglarea tensiunii se efectuează prin schimbarea decalajului unghiului de fază în limita treptei. Acest dispozitiv conţine un întrerupător de intrare, conectat între sursa de alimentare şi regulatorul de tensiune, un transformator cu adaos de tensiune cu două bobine. Bobina primară se conectează printr-o punte reversibilă, formată din patru contacte ale unui releu electromagnetic, şi o cheie electronică, care conţine două tiristoare conectate în contrasens la sursa de alimentare. Bobina secundară a transformatorului este conectată între sursa de alimentare şi sarcină [3].

Dezavantajele acestui dispozitiv constau în pierderile mari de energie în transformatorul feromagnetic şi procentul mare de armonici superioare în tensiunea de ieşire.

Problema pe care o rezolvă invenţia este sporirea indicatorilor de eficienţă energetică a dispozitivului prin reducerea pierderilor de putere activă în miezul feromagnetic şi îmbunătăţirea calităţii energiei livrate, ca urmare a micşorării armonicilor superioare în tensiunea de ieşire a dispozitivului.

Dispozitivul pentru reglarea tensiunii alternative, conform primei variante, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un element feromagnetic de frecvenţă înaltă, format dintr-o bobină şi un miez feromagnetic, executat cu întrefier; bobina elementului feromagnetic este unită cu o cheie electronică de frecvenţă înaltă într-un nod de conexiune, celelalte capete ale acestora fiind conectate la bornele de conectare la sursa de alimentare; între nodul de conexiune menţionat şi o bornă de conectare a sarcinii este conectată o cheie electronică cu frecvenţa sursei de alimentare; între bornele de conectare la sursa de alimentare şi a sarcinii este conectat un condensator de filtrare.

Dispozitivul pentru reglarea tensiunii alternative, conform variantei a doua, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un element feromagnetic de frecvenţă înaltă, executat ca un autotransformator, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier; bobina autotransformatorului este unită cu o cheie electronică de frecvenţă înaltă, celelalte capete ale acestora fiind conectate la bornele de conectare la sursa de alimentare; între priza de bobină a autotransformatorului şi o bornă de conectare a sarcinii este conectată o cheie electronică cu frecvenţa sursei de alimentare; între bornele de conectare la sursa de alimentare şi a sarcinii este conectat un condensator de filtrare.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în micşorarea pierderilor de putere activă prin mărirea frecvenţei de lucru datorită dotării dispozitivului cu miezul feromagnetic, care conduce la micşorarea masei conductorului şi materialelor feromagnetice, în micşorarea procentului de armonici în tensiunea de ieşire a dispozitivului prin introducerea unui condensator de filtrare de capacitate mică şi în mărirea frecvenţei de modulare a cheii electronice de frecvenţă înaltă de circa 16 kHz şi mai mult.

Invenţia se explică prin fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, schema principială a dispozitivului pentru reglarea tensiunii alternative, conform primei variante;

- fig. 2, schema principială a dispozitivului pentru reglarea tensiunii alternative, conform variantei a doua;

- fig. 3, formele de undă în timpul de lucru a dispozitivului.

Enumerarea poziţiilor la fig. 1-3: 1 - sursa de alimentare; 2 - element feromagnetic de frecvenţă înaltă cu întrefier; 3 - condensator de filtrare de capacitate mică; 4 - cheie electronică de frecvenţă înaltă; 5 - cheie electronică cu frecvenţa sursei de alimentare; 6 - sarcina; 7 - cheie electronică de frecvenţă înaltă, care include o punte cu diode şi un tranzistor; 8 - cheie electronică cu frecvenţa sursei de alimentare, care include o punte cu diode şi un tranzistor; 9 - element feromagnetic de frecvenţă înaltă, cu întrefier, executat după schema autotransformatorului; 10 - forma de undă în timp a tensiunii sursei de alimentare; 11 - forma de undă în timp a impulsurilor de comandă pentru cheia electronică de frecvenţă înaltă; 12 - forma de undă în timp a impulsurilor de comandă pentru cheia electronică cu frecvenţa sursei de alimentare; 13 - forma de undă în timp a tensiunii pe condensatorul de filtrare; 14 - forma de undă în timp a tensiunii sarcinii.

Dispozitivul pentru reglarea tensiunii alternative (vezi fig. 1), conform primei variante, include elementul feromagnetic 2, bobina căruia este conectată prin cheia electronică 4 la sursa de alimentare 1. Elementul feromagnetic 2 include o singură bobină, iar miezul feromagnetic este executat cu întrefier. Între sursa de alimentare 1 şi sarcina 6 este conectat condensatorul de filtrare 3. Între nodul de conexiune a bobinei elementului feromagnetic 2 cu cheia electronică 4 şi sarcina 6 este conectată cheia electronică 5. Cheile electronice 4 şi 5 sunt formate din doi tranzistori, conectaţi în contrasens cu diode inverse.

Conform variantei a doua, elementul feromagnetic este executat după schema autotransformatorului 9 (vezi fig. 2), iar în acest caz bobina autotransformatorului 9 este unită cu cheia electronică 7, totodată cheia electronică 8 este conectată între priza de bobină a autotransformatorului 9 şi sarcina 6. Cheile electronice 7 şi 8 sunt executate ca punte cu diode şi un tranzistor.

Dispozitivul pentru reglarea tensiunii alternative funcţionează în felul următor.

La aplicarea la bornele sursei de alimentare 1 a tensiunii alternative cu forma de undă în timp 10 (vezi fig. 3), la tranzistoarele cheii electronice 4 se aplică impulsuri dreptunghiulare de comandă 11, iar la tranzistoarele, care formează cheia electronică 5, se aplică impulsuri dreptunghiulare de comandă 12. Procesul de lucru al dispozitivului se derulează în momentul de trecere a tensiunii de alimentare 10 pe alternanţa pozitivă a undei. Impulsul de comandă 11 se aplică la tranzistorul de jos al cheii electronice 4, iar impulsul de comandă 12 se aplică la tranzistorul din dreapta al cheii electronice 5, adică în conturul, format de sursa de alimentare 1 - elementul feromagnetic 2 - dioda de sus a cheii electronice 4 - tranzistorul de jos al cheii electronice 4 - sursa de alimentare 1, apare curent, care produce câmp magnetic în miezul elementului feromagnetic 2. La dispariţia impulsului de comandă 11 a tranzistorului de jos al cheii electronice 4, acesta se închide şi energia acumulată în elementul feromagnetic 2, prin circuitul diodei din stânga şi tranzistorului din dreapta al cheii electronice 5, se transferă în condensatorul de filtrare 3, tensiunea 13 apărută pe acesta se sumează cu tensiunea 10 sursei de alimentare. Reglând timpul de comutare (lăţimea impulsurilor de comandă 11 a tranzistorului de jos al cheii electronice 4), se schimbă valoarea amplitudinii tensiunii 13 pe condensatorul de filtrare 3. Trecerea pe alternanţa negativă a tensiunii 10 sursei de alimentare 1 condiţionează aceleaşi acţiuni de comandă cu tranzistorii cheilor electronice 4 şi 5, dar care sunt aplicate: impulsurile 11 - la tranzistorul de sus al cheii electronice 4 şi impulsul 12 - la tranzistorul din stânga al cheii electronice 5.

Micşorarea pierderilor de putere activă în dispozitivul propus se asigură ca urmare a micşorării masei materialelor active (fier şi cupru - conductor) în elementul feromagnetic, care lucrează în acest dispozitiv la frecvenţe mai înalte în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie, precum şi a confecţionării elementului feromagnetic cu întrefier. Micşorarea masei materialelor active este proporţională cu raportul frecvenţei f a curentului sarcinii conform celei mai apropiate soluţii şi frecvenţei de funcţionare a cheii electronice de frecvenţă înaltă. Realizarea elementului feromagnetic cu o singură bobină diminuează şi cota pierderilor în dispozitiv, condiţionate de curent, în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie, care include o bobină primară şi una secundară. Suplimentar, utilizarea regimului de funcţionare la o frecvenţă mai înaltă diminuează capacitatea necesară pentru filtrare a condensatorului, care în acest caz poate fi de valoare foarte mică, asigurând o filtrare calitativă a armonicilor superioare în sarcină.

În aşa mod se soluţionează problema sporirii indicatorilor de eficienţă energetică a dispozitivului prin reducerea pierderilor de putere activă în miezul feromagnetic şi îmbunătăţirea calităţii energiei livrate la sarcină.

1. RU 2274945 C1 2006.04.20

2. RU 2371751 C2 2009.10.27

3. SU 1473004 A1 1989.04.15

Claims

1. Dispozitiv pentru reglarea tensiunii alternative, care include un element feromagnetic de frecvenţă înaltă, format dintr-o bobină şi un miez feromagnetic, executat cu întrefier; bobina elementului feromagnetic este unită cu o cheie electronică de frecvenţă înaltă într-un nod de conexiune, celelalte capete ale acestora fiind conectate la bornele de conectare la sursa de alimentare; între nodul de conexiune menţionat şi o bornă de conectare a sarcinii este conectată o cheie electronică cu frecvenţa sursei de alimentare; între bornele de conectare la sursa de alimentare şi a sarcinii este conectat un condensator de filtrare.

2. Dispozitiv pentru reglarea tensiunii alternative, care include un element feromagnetic de frecvenţă înaltă, executat ca un autotransformator, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier; bobina autotransformatorului este unită cu o cheie electronică de frecvenţă înaltă, celelalte capete ale acestora fiind conectate la bornele de conectare la sursa de alimentare; între priza de bobină a autotransformatorului şi o bornă de conectare a sarcinii este conectată o cheie electronică cu frecvenţa sursei de alimentare; între bornele de conectare la sursa de alimentare şi a sarcinii este conectat un condensator de filtrare.