RU127270U1

RU127270U1 - THREE-PHASE TRANSFORMER

Info

Publication number: RU127270U1
Application number: RU2012144163/07U
Authority: RU
Inventors: Маркс Иосифович Альтшуллер; Евгений Геннадьевич Паймурзов; Виктор Михайлович Пименов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-04-20

Abstract

Устройство безударного включения трехфазного трансформатора, содержащее трехфазный блок тиристоров, соединенных по цепям входов с фазами питающей сети и по цепям выходов с фазами обмотки трансформатора, систему импульсно-фазового управления с входами управления, источник трехфазного напряжения синхронизации, соответственно соединенные между собой, блок задания напряжения размагничивания, пульт управления и блок включения трехфазного трансформатора с аналоговыми и дискретными входами и выходами, содержащий интегрирующий усилитель с ключом на входе; компаратор, первый, второй и третий нуль-органы, логические элементы «3И», «2И» и первый, второй, третий и четвертый RS-триггеры, выход усилителя подключен к первому входу компаратора, входу первого нуль-органа и входу управления системы импульсно-фазового управления, выход компаратора подключен к R-входу первого и S-входу второго RS-триггеров, второй вход компаратора подключен к выходу блока задания напряжения размагничивания, S-вход первого RS-триггера соединен с выходом «Пуск» пульта управления, а выход - с входом ключа управления усилителя, отличающееся тем, что вторая фаза источника трехфазного напряжения синхронизации подключена к входу второго нуль-органа, первая и третья фазы - к входу третьего нуль-органа, выход второго RS-триггера и выходы первого и второго нуль-органов подключены к S-входу третьего RS-триггера через логический элемент «3И», выход третьего RS-триггера и выход третьего нуль-органа подключены к S-входу четвертого RS-триггера через логический элемент «2И», выходы третьего и четвертого RS-триггеров подключены к соответствующим входам системы импA device for shock-free switching of a three-phase transformer containing a three-phase block of thyristors connected via input circuits to phases of the supply network and output circuits with phases of the transformer winding, a pulse-phase control system with control inputs, a three-phase synchronization voltage source, respectively interconnected, a voltage setting unit demagnetization, control panel and a three-phase transformer switching unit with analog and digital inputs and outputs, containing an integrating amplifier with a key at the entrance; comparator, the first, second and third zero-organs, logic elements “3I”, “2I” and the first, second, third and fourth RS-triggers, the output of the amplifier is connected to the first input of the comparator, the input of the first zero-organ and the control input of the system -phase control, the comparator output is connected to the R-input of the first and S-input of the second RS-flip-flops, the second comparator input is connected to the output of the demagnetizing voltage setting unit, the S-input of the first RS-trigger is connected to the “Start” output of the control panel, and the output - with the input of the control key of the amplifier, about characterized in that the second phase of the source of the three-phase synchronization voltage is connected to the input of the second zero-organ, the first and third phases are connected to the input of the third zero-organ, the output of the second RS-trigger and the outputs of the first and second zero-organs are connected to the S-input of the third RS -trigger through the logic element “3I”, the output of the third RS-trigger and the output of the third zero-organ are connected to the S-input of the fourth RS-trigger through the logical element “2И”, the outputs of the third and fourth RS-triggers are connected to the corresponding inputs of the imp

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к области преобразовательной техники.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to the field of converter technology.

Известны устройства включения трехфазного трансформатора на холостой ход с помощью электромагнитных трехполюсных коммутационных аппаратов, например выключателей или контакторов. Процесс включения трехфазного трансформатора сопровождается броском тока в его обмотках, величина которого соизмерима с ударным током короткого замыкания по причине насыщения магнитопровода. При этом обмотки и магнитопровод трансформатора подвергаются ударному воздействию электродинамических сил, что приводит к сокращению срока эксплуатации, как трансформатора, так и коммутационного аппарата, а также ложным срабатываниям релейной защиты, которая может воспринимать токи включения трансформатора, как токи короткого замыкания [1].Known devices for switching a three-phase transformer at idle using electromagnetic three-pole switching devices, such as switches or contactors. The process of switching on a three-phase transformer is accompanied by an inrush current in its windings, the value of which is comparable with the shock current of a short circuit due to saturation of the magnetic circuit. In this case, the transformer windings and magnetic circuit are subjected to shock electrodynamic forces, which leads to a reduction in the service life of both the transformer and the switching device, as well as false positives of relay protection, which can perceive transformer switching currents as short-circuit currents [1].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и взятому за прототип является устройство безударного включения трехфазного трансформатора, содержащее трехфазный блок тиристоров, соединенный по цепям входов с фазами питающей сети, а по цепям выходов с фазами обмотки трехфазного трансформатора, систему импульсно-фазового управления с входами управления, источник трехфазного напряжения синхронизации, соответственно соединенные между собой, блок задания напряжения размагничивания, блок задания номинального напряжения, пульт управления и блок включения трехфазного трансформатора с аналоговыми и дискретными входами, содержащей интегрирующий усилитель с ключом на входе, компараторы, нуль-орган, RS-триггеры и логические элементы «И», соединенные между собой соответствующим образом, а также с входом системы импульсно-фазового управления, выходом блоков задания напряжений и пульта управления [2].The closest in technical essence to the claimed device and taken as a prototype is a device for shock-free switching of a three-phase transformer containing a three-phase thyristor unit connected via input circuits to the phases of the supply network, and along output circuits with the winding phases of a three-phase transformer, a pulse-phase control system with inputs control, a source of three-phase synchronization voltage, respectively interconnected, a unit for setting the demagnetization voltage, a unit for setting the nominal voltage A control panel and a switching unit for a three-phase transformer with analog and discrete inputs, containing an integrating amplifier with a key at the input, comparators, a zero-organ, RS-flip-flops and “AND” logic elements, connected to each other accordingly, as well as to the system input pulse-phase control, the output of the voltage setting blocks and the control panel [2].

Данное устройство обеспечивает плавное включение трехфазного трансформатора с минимальными пусковыми токами в два этапа. На первом этапе блок включения трансформатора обеспечивает размагничивание магнитопровода трансформатора путем плавного повышения и последующего понижения напряжения на фазах трансформатора за счет воздействия на управляющий вход системы импульсно-фазового управления. На втором этапе блок включения обеспечивает плавное нарастание напряжения на фазах размагниченного трансформатора до напряжения питающей сети с последующим шунтированием блока тиристоров трехфазным выключателям, при необходимости. В целом реализуемая процедура безударного включения трехфазного трансформатора имеет невысокое быстродействие за счет затянутого во времени второго этапа. Последнее связано с дискретными свойствами процесса регулирования напряжения с помощью тиристорного блока, в части формирования положительной и отрицательной секторов полуволн выходного напряжения с минимальной асимметрией для исключения однополярного подмагничивания сердечника и, соответственно, появления значительных пусковых токов.This device provides a smooth inclusion of a three-phase transformer with minimum inrush currents in two stages. At the first stage, the transformer switching unit provides demagnetization of the transformer magnetic circuit by smoothly increasing and then lowering the voltage at the transformer phases due to the impact on the control input of the pulse-phase control system. At the second stage, the switching unit provides a smooth increase in voltage on the phases of the demagnetized transformer to the supply voltage, followed by shunting the thyristor unit to three-phase switches, if necessary. In general, the implemented procedure of shock-free switching of a three-phase transformer has a low speed due to the time taken in the second stage. The latter is associated with the discrete properties of the voltage control process using a thyristor unit, in terms of the formation of positive and negative sectors of half-waves of the output voltage with minimal asymmetry to exclude unipolar magnetization of the core and, accordingly, the appearance of significant inrush currents.

Технический результат заявляемого решения - повышение быстродействия безударного включения трехфазного трансформатора.The technical result of the proposed solution is to increase the speed of shock-free inclusion of a three-phase transformer.

Технический результат достигается тем, что в устройстве безударного включения трехфазного трансформатора, содержащем трехфазный блок тиристоров, соединенных по цепям входов с фазами питающей сети и по цепям выходов с фазами обмотки трансформатора, систему импульсно-фазового управления с входами управления, источник трехфазного напряжения синхронизации, соответственно соединенные между собой, блок задания напряжения размагничивания, пульт управления и блок включения трехфазного трансформатора с аналоговыми и дискретными входами и выходами, содержащий интегрирующий усилитель с ключом на входе, компаратор, первый, второй и третий нуль-органы, логические элементы «3И» и «2И», первый, второй, третий и четвертый RS-триггеры, выход усилителя подключен к первому входу компаратора, входу первого нуль-органа и входу управления системы импульсно-фазового управления, выход компаратора подключен к R-входу первого и S-входу второго RS-триггеров, второй вход компаратора подключен к выходу блока задания напряжения размагничивания, S-вход первого RS-триггера соединен с входом «Пуск» пульта управления, а выход - с входом ключа управления усилителя, f выполнены новые оригинальные связи, а именно: вторая фаза источника трехфазного напряжения синхронизации подключена к входу второго нуль-органа, первая и третья фазы - к входам третьего нуль-органа, выход второго RS-триггера и выходы первого и второго нуль-органов подключены к S-входу третьего RS-триггера через логический элемент «3И», выход третьего RS-триггера и выход третьего нуль-органа подключены к S-входу четвертого RS-триггера через логический элемент «2И», выходы третьего и четвертого RS-триггеров подключены к входам системы импульсно-фазового управления прямого включения тиристоров, выход четвертого RS-триггера дополнительно соединен с входом «Пуск завершен» пульта управления.The technical result is achieved by the fact that in the device for shock-free switching of a three-phase transformer containing a three-phase block of thyristors connected by input circuits to the phases of the supply network and output circuits with the phases of the transformer winding, a pulse-phase control system with control inputs, a source of three-phase synchronization voltage, respectively interconnected, a unit for setting the demagnetization voltage, a control panel and a switching unit for a three-phase transformer with analog and digital inputs and outputs, comprising an integrating amplifier with a key at the input, a comparator, first, second and third zero-organs, logic elements “3I” and “2I”, first, second, third and fourth RS-triggers, the output of the amplifier is connected to the first input of the comparator, the input of the first zero-organ and the control input of the pulse-phase control system, the comparator output is connected to the R-input of the first and S-input of the second RS-flip-flops, the second input of the comparator is connected to the output of the demagnetization voltage setting unit, the S-input of the first RS-flip-flop is connected with start entry pool there is control, and the output is with the input of the amplifier control key, f new original connections are made, namely: the second phase of the three-phase synchronization voltage source is connected to the input of the second zero-organ, the first and third phases to the inputs of the third zero-organ, the output of the second RS -trigger and the outputs of the first and second zero-organs are connected to the S-input of the third RS-trigger via the 3I logic element, the output of the third RS-trigger and the output of the third zero-organ are connected to the S-input of the fourth RS-trigger through the logical element " 2I ”, outputs of the third and h tvertogo RS-flip-flops are connected to the inputs of a system of pulse-phase control thyristors direct connection, the fourth RS-flop output is further connected to the input "Start complete" control panel.

Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является повышение быстродействия за счет выполнения новых дополнительных связей между блоком включения, источником трехфазного напряжения синхронизации и системой импульсно-фазового управления, а также выполнения соответствующих оригинальных связей между элементами в блоке включения. В результате второй этап включения трехфазного трансформатора выполняется в два такта. На первом такте производится прямое включение тиристоров в фазах A и C при максимальном значении линейного напряжения U_AC питающей сети (нулевом значении фазного напряжения U_B=0), а на втором такте, через четверть периода, когда линейное напряжение питающей сети U_AC принимает нулевое значение, производится прямое включение тиристоров в фазе B. В целом, данная процедура безударного включения размагниченного трехфазного трансформатора происходит с максимальным быстродействием за время не более ¾ периода частоты напряжения питающей сети. На рис.1 и 2 приведены схемы заявляемого устройства безударного включения трехфазного трансформатора, на которых приняты следующие обозначения:A distinctive feature of the proposed utility model is the increase in performance due to the implementation of new additional connections between the switching unit, the three-phase synchronization voltage source and the pulse-phase control system, as well as the implementation of the corresponding original connections between the elements in the switching unit. As a result, the second stage of switching on the three-phase transformer is performed in two cycles. At the first step, the thyristors are directly turned on in phases A and C at the maximum value of the line voltage U _{AC of the} supply network (zero value of the phase voltage U _B = 0), and at the second step, after a quarter of the period when the line voltage of the supply network U _AC takes zero value, the thyristors are directly turned on in phase B. In general, this procedure of shock-free switching on the demagnetized three-phase transformer occurs with maximum speed for a period of not more than ¾ period of the supply voltage frequency. Fig. 1 and 2 show a diagram of the inventive device shock-free inclusion of a three-phase transformer, which adopted the following notation:

1 - трехфазный блок тиристоров, включенных встречно-параллельно, или симисторов;1 - three-phase block of thyristors connected in opposite-parallel, or triacs;

2 - трехфазный трансформатор;2 - three-phase transformer;

3 - трехфазная система импульсно-фазового управления с входами управления (СИФУ);3 - three-phase pulse-phase control system with control inputs (SIFU);

4 - источник трехфазного напряжения синхронизации;4 - source of three-phase synchronization voltage;

5 - блок задания напряжения размагничивания трансформатора;5 - unit for setting the voltage of the demagnetization of the transformer;

6 - пульт управления;6 - control panel;

7 - блок включения трансформатора;7 - power transformer;

8 - интегрирующий усилитель с ключом управления на входе;8 - integrating amplifier with a control key at the input;

9 - аналоговый компаратор;9 - analog comparator;

10, 11, 12 - аналоговые нуль-органы;10, 11, 12 - analog null organs;

13, 14 - логические элементы «И»;13, 14 - logical elements "AND";

15, 16, 17, 18 - RS-триггеры;15, 16, 17, 18 - RS-triggers;

~U_П - напряжение трехфазной питающей сети;~ U _P - voltage of a three-phase supply network;

U_У - напряжение управления СИФУ;U _U - control voltage SIFU;

U_a, U_b, U_c - трехфазное напряжение синхронизации.U _a , U _b , U _c - three-phase synchronization voltage.

Предлагаемое устройство безударного включения трехфазного трансформатора содержит трехфазный блок тиристоров 1, соединенный по цепям входов с фазами трехфазной питающей сети и по цепям выходов с фазами обмотки трехфазного трансформатора 2, трехфазную СИФУ 3 с входами управления, источник трехфазного напряжения синхронизации 4, соединенные между собой общеизвестным способом, блок задания напряжения размагничивания трансформатора 5, пульт управления 6 и блок включения трехфазного трансформатора 7 с аналоговыми и дискретными входами и выходами, содержащий интегрирующий усилитель 8 с ключом на входе, компаратор 9, первый, второй и третий нуль-органы: 10, 11 и 12 соответственно, логический элемент «3И» 13, логический элемент «2И» 14, первый, второй, третий и четвертый RS-триггеры: 15, 16, 17 и 18 соответственно. Выход усилителя 8 подключен к первому входу компаратора 9, входу первого нуль-органа 10 и входу управления СИФУ 3, выход компаратора 9 подключен к R-входу первого RS-триггера 15 и S-входу второго RS-триггера 16, второй вход компаратора 9 подключен к выходу блока задания напряжения размагничивания 5, S-вход первого RS-триггера 15 соединен с выходом «Пуск» пульта управления 6, а выход - с входом ключа управления усилителя 8. Вторая фаза B источника трехфазного напряжения синхронизации 4 подключена к входу второго нуль-органа 11, а первая и третья фазы A и C подключены к входу третьего нуль-органа 12, выход второго RS-триггера 16 и выходы первого и второго нуль-органов 10, 11 подключены к S-входу третьего RS-триггера 17 через логический элемент «3И» 13, выход третьего RS-триггера 17 и выход третьего нуль-органа 12 подключены к S-входу четвертого RS-триггера 18 через логический элемент «2И» 14. Выходы третьего и четвертого RS-триггеров 17 и 18 соответственно подключены к соответствующим входам (a,

, c,

) и (b,

) СИФУ прямого включения тиристоров, а выход четвертого RS-триггера 18 дополнительно соединен с входом «Пуск завершен» пульта управления 6.The proposed device for shock-free switching of a three-phase transformer contains a three-phase thyristor unit 1 connected via input circuits to the phases of a three-phase supply network and output circuits to the winding phases of a three-phase transformer 2, three-phase SIFU 3 with control inputs, a three-phase synchronization voltage source 4, interconnected by a well-known method , the unit for setting the voltage of the demagnetization of transformer 5, the control panel 6 and the unit for switching on a three-phase transformer 7 with analog and digital inputs and you moves, containing an integrating amplifier 8 with a key at the input, a comparator 9, the first, second and third zero-organs: 10, 11 and 12, respectively, the logic element "3I" 13, the logical element "2I" 14, the first, second, third and Fourth RS-flip-flops: 15, 16, 17 and 18 respectively. The output of the amplifier 8 is connected to the first input of the comparator 9, the input of the first null-organ 10 and the control input of the SIFU 3, the output of the comparator 9 is connected to the R-input of the first RS-trigger 15 and the S-input of the second RS-trigger 16, the second input of the comparator 9 is connected to the output of the unit for setting the demagnetization voltage 5, the S-input of the first RS-trigger 15 is connected to the “Start” output of the control panel 6, and the output is connected to the input of the control key of the amplifier 8. The second phase B of the source of the three-phase synchronization voltage 4 is connected to the input of the second zero body 11, and the first and third phases A and C sub are connected to the input of the third zero-organ 12, the output of the second RS-trigger 16 and the outputs of the first and second zero-organs 10, 11 are connected to the S-input of the third RS-trigger 17 through the logic element "3I" 13, the output of the third RS-trigger 17 and the output of the third null-organ 12 is connected to the S-input of the fourth RS-flip-flop 18 through the logic element “2I” 14. The outputs of the third and fourth RS-flip-

flops

17 and 18 are respectively connected to the corresponding inputs ( a ,

, c,

) and (b,

) SIFU direct connection of thyristors, and the output of the fourth RS-flip-flop 18 is additionally connected to the input "Start is completed" control panel 6.

Работа устройства происходит следующим образом. Будем считать, что на функциональные блоки 1…7 устройства подано питающее напряжение и блок включения трехфазного трансформатора 7 находится в готовности к пуску. RS-триггеры 15…18 установлены в состояние с нулевым уровнем выходного сигнала. Ключ на входе интегрирующего усилителя 8 закрыт и напряжение на его выходе равно нулю. В соответствии с нулевым значением напряжения управления U_y=0, трехфазный блок тиристоров 1 устанавливает нулевое значение трехфазного напряжения на фазах обмотки трехфазного трансформатора 2 с помощью системы импульсно-фазового управления 3 и источника трехфазного напряжения синхронизации 4. Процесс безударного включения трехфазного трансформатора начинается с подачи команды «Пуск» с пульта управления 6 единичного уровня, который подается на S-вход RS-триггера 15. RS-триггер 15 переключается в единичное состояние по выходу и включает ключ на входе интегрирующего усилителя 8. На выходе интегрирующего усилителя 8 начинается плавно увеличиваться напряжение управления U_У и, соответственно, трехфазное напряжение на фазах обмотки трансформатора. Последнее обеспечивается работой трехфазного блока тиристоров и СИФУ по прямому их назначению. Данный процесс продолжается до переключения компаратора 9 с порогом переключения U_У=U_PM, при котором на фазы обмотки трехфазного трансформатора прикладывается максимальное значение напряжения размагничивания с токами в обмотке не превышающими номинального значения. При U_y>U_PM компаратор 9 переключается в единичное состояние по выходу. Единичным сигналом с выхода компаратора производится: переключение RS-триггера 15 в нулевое состояние по выходу, переключение RS-триггера 16 в единичное состояние по выходу и выключение ключа на входе интегрирующего усилителя 8. В результате интегрирующий усилитель 8 начинает плавное уменьшение напряжения управления и, соответственно через блок тиристоров, трехфазного напряжения на фазах обмотки трансформатора. Процесс плавного снижения напряжения заканчивается при нулевом значении напряжения управления и напряжения на обмотках трансформатора.The operation of the device is as follows. We assume that the supply voltage is applied to the functional blocks 1 ... 7 of the device and the switching unit for the three-phase transformer 7 is ready for start-up. RS-triggers 15 ... 18 are set to a state with a zero output signal level. The key at the input of the integrating amplifier 8 is closed and the voltage at its output is zero. In accordance with the zero value of the control voltage U _y = 0, the three-phase thyristor unit 1 sets the zero value of the three-phase voltage on the phases of the winding of the three-phase transformer 2 using the pulse-phase control system 3 and the source of the three-phase synchronization voltage 4. The process of shockless switching on of the three-phase transformer begins with “Start” command from the control unit 6 of the unit level, which is fed to the S-input of the RS-trigger 15. The RS-trigger 15 switches to a single state by the output and turns on the key at the input of the integrating amplifier 8. At the output of the integrating amplifier 8, the control voltage U _U and, correspondingly, the three-phase voltage at the phases of the transformer winding begin to increase smoothly. The latter is ensured by the operation of the three-phase block of thyristors and SIFU for their intended purpose. This process continues until the comparator 9 switches with a switching threshold of U _U = U _PM , at which the maximum value of the demagnetization voltage with the currents in the winding not exceeding the nominal value is applied to the winding phases of the three-phase transformer. When U _y > U _{PM, the} comparator 9 switches to a single output state. A single signal from the output of the comparator is performed: the RS-flip-flop 15 is switched to the zero state by the output, the RS-flip-flop 16 is turned to the single state by the output and the key is turned off at the input of the integrating amplifier 8. As a result, the integrating amplifier 8 begins to smoothly decrease the control voltage and, accordingly through a block of thyristors, three-phase voltage on the phases of the transformer winding. The process of smooth voltage reduction ends with a zero value of the control voltage and voltage on the transformer windings.

На данном этапе работы устройства под действием плавно изменяющегося напряжения на фазах обмотки трансформатора происходит перемагничивание намагниченного магнитопровода с увеличением и последующим снижением до нуля переменной составляющей индукции. При этом происходит переход магнитного состояния магнитопровода с предельной (рабочей) петли гистерезиса остаточной индукции B=B_r по частным петлям гистерезиса на симметричную петлю гистерезиса с полным размагничиванием магнитопровода B_r=0. Данный процесс является общепринятым способом размагничивания ферромагнитных материалов, в том числе и электротехническая сталь, из которого обычно выполняются трансформаторы.At this stage of the operation of the device under the influence of a smoothly changing voltage on the phases of the transformer winding, magnetization reversal occurs with an increase and subsequent reduction to zero of the variable component of induction. In this case, the magnetic state of the magnetic circuit passes from the limiting (working) hysteresis loop of the residual induction B = B _r in the partial hysteresis loops to a symmetrical hysteresis loop with the complete demagnetization of the magnetic circuit B _r = 0. This process is a generally accepted method of demagnetization of ferromagnetic materials, including electrical steel, from which transformers are usually made.

При нулевом значении напряжения управления U_У≤0 происходит переключение нуль-органа 10 в единичное состояние по выходу и ожидание появления импульса единичного уровня с выхода нуль-органа 11, периодически появляющегося при переходе напряжения синхронизации фазы B через нулевое значение. В этот момент времени логический элемент «3И» переключается в единичное состояние по выходу и устанавливает RS-триггер 17 в единичное состояние по выходу. Выходной сигнал RS-триггера 17 подается на соответствующий вход СИФУ прямого включения тиристоров в фазах A и C блока 1. В результате к фазам A и C обмотки трехфазного трансформатора прикладывается линейное напряжение питающей сети U_AC в момент его максимального значения U_AC=U_max. В фазах A и С трансформатора начинает протекать ток намагничивания i_a=i_c, который через четверть периода достигает значения:At a zero value of the control voltage U _U ≤0, the zero-organ 10 switches to a single output state and the unit-level pulse is expected to appear from the output of the zero-organ 11, which periodically appears when phase B synchronization voltage passes through a zero value. At this point in time, the 3I logic element switches to a single state at the output and sets the RS trigger 17 to a single state at the output. The output signal of the RS flip-flop 17 is fed to the corresponding input of the direct-current thyristor SIFU in phases A and C of unit 1. As a result, the mains voltage U _AC is applied to phases A and C of the winding of the three-phase transformer at the time of its maximum value U _AC = U _max . In phases A and C of the transformer, the magnetization current i _a = i _c starts to flow, which after a quarter of a period reaches the value:

,

где L_µ индуктивность цепи намагничивания фазной обмотки трансформатора, U^ф _max - амплитудное значение фазного напряжения питающей сети, i_max - амплитудное значение тока намагничивания трансформатора, ω - угловая частота питающей сети.where L _{µ is the} inductance of the magnetization circuit of the phase winding of the transformer, U ^f _max is the amplitude value of the phase voltage of the supply network, i _max is the amplitude value of the magnetization current of the transformer, ω is the angular frequency of the supply network.

В этот момент времени линейное напряжение U_AC=0, а фазное напряжение U_B=U^ф _max. Соответственно, при переходе линейного напряжения через нулевое значение на выходе нуль-органа 12 появляется импульс единичного уровня, переключающий RS-триггер 18 в единичное состояние по выходу через логический элемент «2И» 14. Выходной сигнал RS-триггера 18 подается на соответствующий вход СИФУ прямого включения тиристоров в фазе B блока 1. В этот момент времени на фазы A, B и C трехфазного трансформатора подается полное напряжение питающей сети. Через все открытые тиристоры блока 1 в фазах A, B и C трансформатора начинают протекать токи намагничивания установившегося режима работы. Процесс безударного включения трехфазного трансформатора завершен (см. поясняющий рис.3) и с выхода RS-триггера 18 подается соответствующая команда на пульт управления 6. Таким образом, в результате двухтактного подключения фазных обмоток размагниченного трехфазного трансформатора достигается его включение на питающую сеть с протеканием в его фазах установившихся значений тока намагничивания и перемагничивания сердечника с индукцией установившегося режима работы. В целом продолжительность двухтактного включения трехфазного трансформатора составляет не более ¾ периода напряжения питающей сети с учетом максимального времени ожидания начала первого такта включения. Кроме того, реализованное в заявляемом устройстве включения двух фаз A и C трансформатора при максимальном значении линейного напряжения по сигналу перехода через нулевое значение фазного напряжения U_B обеспечивает высокую точность данного процесса, независящего от абсолютной величины максимального линейного напряжения U_AC питающей сети, изменяющегося в допустимых пределах (U_ном

±10%). В соответствие с общепринятым принципом конструктивного выполнения трехфазного трансформатора, размещения фазных обмоток A и C на крайних стержнях магнитопровода, а фазы B на среднем стержне, выполненный в данном устройстве алгоритм первого такта включения фазных обмоток A и C на крайних стержнях происходит при отсутствии магнитного потока в среднем стержне и, соответственно, второй такт включения фазы B происходит с нулевым начальным значением индукции в среднем стержне и в этот момент времени начинается процесс протекания установившихся значений тока в фазах и магнитного потока в стержнях трехфазного трансформатора.At this point in time, the line voltage U _AC = 0, and the phase voltage U _B = U ^f _max . Accordingly, when the linear voltage passes through a zero value, a unit-level pulse appears at the output of the null organ 12, which switches the RS-trigger 18 to a single state by the output through the logic element "2I" 14. The output signal of the RS-trigger 18 is fed to the corresponding input of direct SIFU turn on the thyristors in phase B of unit 1. At this point in time, the phases of the three-phase transformer A, B and C are supplied with the full voltage of the supply network. Through all open thyristors of unit 1 in phases A, B and C of the transformer, magnetization currents of steady-state operation begin to flow. The process of shockless switching on of a three-phase transformer is completed (see explanatory Fig. 3) and the corresponding command is sent to the control panel 6 from the output of the RS-flip-flop 18. Thus, as a result of a push-pull connection of the phase windings of the demagnetized three-phase transformer, it is turned on to the mains with the flow in its phases of steady-state values of the magnetization current and magnetization reversal of the core with the induction of steady-state operation. In general, the duration of push-pull switching of a three-phase transformer is no more than ¾ of the supply voltage period, taking into account the maximum waiting time for the start of the first switching cycle. In addition, implemented in the inventive device for switching on two phases A and C of a transformer with a maximum value of the linear voltage by a signal passing through a zero value of phase voltage U _B provides high accuracy of this process, independent of the absolute value of the maximum linear voltage U _{AC of the} supply network, which varies in permissible limits (U _nom

± 10%). In accordance with the generally accepted principle of the design of a three-phase transformer, the placement of phase windings A and C on the extreme terminals of the magnetic circuit, and phase B on the middle rod, the algorithm for the first cycle of switching on the phase windings A and C on the extreme terminals performed in this device occurs in the absence of magnetic flux in the average rod and, accordingly, the second cycle of switching on phase B occurs with zero initial value of induction in the middle rod and at this point in time, the process of values of current in phases and magnetic flux in the rods of a three-phase transformer.

Как правило, по окончанию безударного включения трехфазного трансформатора производится шунтирование блока тиристоров с помощью трехполюсного выключателя с целью снижения потерь в блоке тиристоров и последующим включением трансформатора под нагрузку.As a rule, at the end of the shock-free inclusion of a three-phase transformer, the thyristor block is bypassed using a three-pole switch in order to reduce losses in the thyristor block and then turn on the transformer under load.

Источники известности:Sources of fame:

1. Лурье А.И. Процесс включения трансформатора на холостой ход и короткое замыкание, ж-л «Электротехника», 2008 г., №2;1. Lurie A.I. The process of turning on the transformer for idling and short circuit, railway station "Electrical Engineering", 2008, No. 2;

2. Патент РФ на полезную модель №109936. Устройство безударного включения трехфазного трансформатора.2. RF patent for utility model No. 109936. Three-phase transformer shock-free device.

Claims

A device for shock-free switching of a three-phase transformer containing a three-phase block of thyristors connected via input circuits to phases of the supply network and output circuits with phases of the transformer winding, a pulse-phase control system with control inputs, a three-phase synchronization voltage source, respectively interconnected, a voltage setting unit demagnetization, control panel and a three-phase transformer switching unit with analog and digital inputs and outputs, containing an integrating amplifier with a key at the entrance; comparator, first, second and third zero-organs, logic elements “3I”, “2I” and first, second, third and fourth RS-triggers, the output of the amplifier is connected to the first input of the comparator, the input of the first zero-organ and the control input of the system -phase control, the comparator output is connected to the R-input of the first and S-input of the second RS-flip-flops, the second comparator input is connected to the output of the demagnetization voltage setting unit, the S-input of the first RS-flip-flop is connected to the “Start” output of the control panel, and the output - with the input of the control key of the amplifier, about characterized in that the second phase of the three-phase synchronization voltage source is connected to the input of the second zero-organ, the first and third phases are connected to the input of the third zero-organ, the output of the second RS-trigger and the outputs of the first and second zero-organs are connected to the S-input of the third RS -trigger through the logic element "3I", the output of the third RS-trigger and the output of the third zero-organ are connected to the S-input of the fourth RS-trigger through the logic element "2I", the outputs of the third and fourth RS-triggers are connected to the corresponding inputs of the system phase pack direct turn-on of the thyristors, and the output of the fourth RS-trigger is additionally connected to the “Start is completed” input of the control panel.