RU145062U1

RU145062U1 - DEVICE FOR COMPENSATION OF CURRENT OF 3-D HARMONIC IN ZERO WIRE OF 4-WIRE NETWORK

Info

Publication number: RU145062U1
Application number: RU2014105817/07U
Authority: RU
Inventors: Михаил Анатольевич Юндин; Юрий Иванович Ханин
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-09-10

Abstract

Устройство для компенсации тока 3-й гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, аноды которого через предохранители подключены к каждой из фаз первичной сети, отличающееся тем, что катоды трехфазного однополупериодного выпрямителя соединены в общую точку и подключены к первому выводу фильтра с полосой пропускания 150 Гц, представляющего собой катушку индуктивности и конденсатор, второй вывод которого соединен с первым входом фазорегулирующего устройства, состоящего из двухполюсного двухпозиционного переключателя, первый выход первого полюса и второй выход второго полюса которого соединены с первым выводом первичной обмотки трансформатора, а второй выход первого полюса и первый выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя подключены ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого подключен к первому выводу первого переменного резистора, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу конденсатора, причем вторые выводы первого переменного резистора и конденсатора образуют первый выход фазорегулирующего устройства, который подключен к первому выводы вторичной обмотки трансформатора тока, второй вывод вторичной обмотки которого через второй переменный резистор присоединен к средней точке вторичной обмотки трансформатора фазорегулирующего устройства, а второй вход фазорегулирующего устройства присоединен к нулевому проводу сети, при этом первичная обмотка трансформатора тока включена в рассечку нулевого провода сети.A device for compensating the 3rd harmonic current in the neutral wire of a 4-wire network, containing a three-phase half-wave rectifier, the anodes of which are connected through fuses to each of the phases of the primary network, characterized in that the cathodes of the three-phase half-wave rectifier are connected to a common point and connected to the first the output of a filter with a passband of 150 Hz, which is an inductor and a capacitor, the second output of which is connected to the first input of a phase-regulating device, consisting of a two-pole two-position switch, the first output of the first pole and the second output of the second pole of which are connected to the first output of the primary winding of the transformer, and the second output of the first pole and the first output of the second pole of the two-pole two-position switch are connected to the second terminal of the primary winding of the transformer, the first terminal of the secondary winding of which is connected to the first terminal of the first variable resistor, and the second terminal of the secondary winding ki of the transformer is connected to the first terminal of the capacitor, and the second terminals of the first variable resistor and the capacitor form the first output of the phase-shifting device, which is connected to the first terminals of the secondary winding of the current transformer, the second terminal of the secondary winding of which through the second variable resistor is connected to the midpoint of the secondary winding of the transformer of the phase-shifting device , and the second input of the phase control device is connected to the neutral wire of the network, while the primary winding of the current transformer is included in the cut of the neutral wire of the network.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети.The utility model relates to electrical engineering, namely to devices for compensating the current of the 3rd harmonic in the neutral wire of a 4-wire network.

Известно устройство защиты сети от воздействия токов третьей гармоники (патент RU 2353040, МПК H02J 3/01, H02J 3/26, Бюл. №11, 2009 г), состоящее из измерительного трансформатора и выпрямителя, в которое введены три трансреактора, первичные обмотки которых включены в рассечку линейных проводов сети, а начала их вторичных обмоток образуют общую точку с концом вторичной обмотки измерительного трансформатора, при этом измерительный трансформатор выполнен трансреактором, а выпрямитель - трехфазным.A device is known for protecting the network from the effects of third harmonic currents (patent RU 2353040, IPC H02J 3/01, H02J 3/26, Bull. No. 11, 2009), consisting of a measuring transformer and a rectifier, into which three transreactors are introduced, the primary windings of which are included in the cut of the linear wires of the network, and the beginnings of their secondary windings form a common point with the end of the secondary winding of the measuring transformer, while the measuring transformer is made by a transreactor, and the rectifier is three-phase.

Недостатками данного устройства являются неполное подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети, несинусоидальная форма кривой компенсирующего тока и отсутствие регулирования величины и фазы компенсирующего тока.The disadvantages of this device are the incomplete suppression of the third harmonic current in the neutral wire of the network, the non-sinusoidal shape of the curve of the compensating current and the lack of regulation of the magnitude and phase of the compensating current.

Также известен электромагнитный компенсатор третьей гармоники электрической сети (патент RU 2346370, МПК H02J 3/01, Бюл. №4, 2009 г), содержащий измерительный трансформатор тока, выпрямитель и преобразователь, в который введены три трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в рассечку линейных проводов сети, а начала их вторичных обмоток образуют с концом вторичной обмотки измерительного трансформатора тока общую точку, концы вторичных обмоток трех трансформаторов тока через выпрямитель подключены к положительному выходному зажиму преобразователя, отрицательный выходной зажим которого соединен с началом вторичной обмотки измерительного трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в нейтральный провод сети, кроме того, выпрямитель выполнен трехфазным, и его катоды образуют общую точку с положительным выходным зажимом преобразователя, а каждый из анодов выпрямителя присоединен к концам вторичных обмоток трех трансформаторов тока.Also known is the electromagnetic compensator of the third harmonic of the electric network (patent RU 2346370, IPC H02J 3/01, Bull. No. 4, 2009), containing a measuring current transformer, rectifier and converter, into which three current transformers are introduced, the primary windings of which are included in the cut linear wires of the network, and the beginnings of their secondary windings form a common point with the end of the secondary winding of the measuring current transformer, the ends of the secondary windings of the three current transformers through the rectifier are connected to the positive output terminal a converter whose negative output terminal is connected to the beginning of the secondary winding of the measuring current transformer, the primary winding of which is connected to the neutral wire of the network, in addition, the rectifier is made three-phase, and its cathodes form a common point with the positive output terminal of the converter, and each of the rectifier anodes is connected to the ends of the secondary windings of three current transformers.

За прототип принято устройство для компенсации тока 3-ей гармоники нейтрали сети (патент RU 2447563, МПК H02J 3/01, Бюл. №1, 2012 г), содержащее трансреактор и трехфазный однополупериодный выпрямитель, аноды которого через предохранители подключены непосредственно к каждой из фаз первичной сети, а катоды через фазосдвигающий элемент присоединены к первому выводу вторичной обмотки трансреактора, второй вывод вторичной обмотки трансреактора присоединен к нулевому проводу сети, в который встречно вторичной обмотке последовательно включена первичная обмотка трансреактора.The prototype is a device for compensating the 3rd harmonic current of the network neutral (patent RU 2447563, IPC H02J 3/01, Bull. No. 1, 2012), containing a transreactor and a three-phase half-wave rectifier, the anodes of which are connected directly to each of the phases through fuses primary network, and the cathodes are connected through a phase-shifting element to the first terminal of the secondary winding of the transreactor, the second terminal of the secondary winding of the transreactor is connected to the neutral wire of the network, into which the primary is opposite the secondary winding transreactor winding.

Недостатками данного устройства являются неполное подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети при переменной нагрузке, несинусоидальная форма кривой компенсирующего тока, невозможность регулировать степень и точность компенсации тока третьей гармоники в нулевом проводе сети.The disadvantages of this device are the incomplete suppression of the third harmonic current in the neutral wire of the network at variable load, the non-sinusoidal shape of the compensation current curve, the inability to adjust the degree and accuracy of the compensation of the third harmonic current in the neutral wire of the network.

Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение формы кривой компенсирующего тока, повышение точности компенсации тока третьей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети.The objective of the proposed utility model is to improve the shape of the curve of the compensating current, increase the accuracy of the compensation of the third harmonic current in the neutral wire of a 4-wire network.

Для достижения поставленной задачи в устройство для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, аноды которого через предохранители подключены к каждой из фаз сети, введены фильтр с полосой пропускания 150 Гц, фазорегулирующее устройство, переменный резистор и трансформатор тока. Причем первый вывод фильтра с полосой пропускания 150 Гц, состоящего из катушки индуктивности и конденсатора, подключен к катодам трехфазного однополупериодного выпрямителя, второй вывод соединен с входом первого полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя, вход второго полюса которого присоединен к нулевому проводу сети. В тоже время, первый выход первого полюса и второй выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя соединены с первым выводом первичной обмотки трансформатора, а второй выход первого полюса и первый выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя подключены ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого подключен к первому выводу первого переменного резистора, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу конденсатора, причем вторые выводы первого переменного резистора и конденсатора подключены к первому выводы вторичной обмотки трансформатора тока, где двухполюсный двухпозиционный переключатель, трансформатор, первый переменный резистор и конденсатор образуют фазорегулирующее устройство. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока через второй переменный резистор присоединен к средней точке вторичной обмотки трансформатора, а первичная обмотка трансформатора тока включена в рассечку нулевого провода сети.To achieve this goal, a device for compensating the 3rd harmonic current in the neutral wire of a 4-wire network contains a three-phase half-wave rectifier, the anodes of which are connected through fuses to each phase of the network, a filter with a passband of 150 Hz, a phase-regulating device, an alternating one are introduced resistor and current transformer. Moreover, the first output of the filter with a passband of 150 Hz, consisting of an inductor and a capacitor, is connected to the cathodes of a three-phase half-wave rectifier, the second output is connected to the input of the first pole of the two-pole two-position switch, the input of the second pole of which is connected to the zero wire of the network. At the same time, the first output of the first pole and the second output of the second pole of the two-pole two-position switch are connected to the first terminal of the transformer primary winding, and the second output of the first pole and the first output of the second pole of the two-pole two-position switch are connected to the second terminal of the transformer primary, the first terminal of which connected to the first terminal of the first variable resistor, and the second terminal of the secondary winding of the transformer connected to the first terminal of the capacitor, pr whereby the second terminals of the first variable resistor and capacitor are connected to the first terminals of the secondary winding of the current transformer, where the two-pole two-position switch, transformer, first variable resistor and capacitor form a phase-shifting device. The second terminal of the secondary winding of the current transformer through the second variable resistor is connected to the midpoint of the secondary winding of the transformer, and the primary winding of the current transformer is included in the cut of the neutral wire of the network.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства.In FIG. 1 presents a diagram of the inventive device.

Устройство для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети содержит трехфазный однополупериодный выпрямитель, состоящий из трех диодов 1, 2 и 3, аноды которых через предохранители 4, 5 и 6 подключены к фазам сети, катоды диодов 1, 2 и 3 соединены в общую точку и подключены к первому выводу катушки индуктивности 7, второй вывод катушки индуктивности 7 подключен к первому выводу конденсатора 8. Катушка индуктивности 7 и конденсатор 8 образуют фильтр с полосой пропускания 150 Гц. Второй вывод конденсатора 8 соединен с входом первого полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9, вход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9 присоединен к нулевому проводу сети. Первый выход первого полюса и второй выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9 соединены с первым выводом первичной обмотки трансформатора 10, а второй выход первого полюса и первый выход второго полюса двухполюсного двухпозиционного переключателя 9 подключены ко второму выводу первичной обмотки трансформатора 10. Первый вывод вторичной обмотки трансформатора 10 подключен к первому выводу первого переменного резистора 11, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора 10 подключен к первому выводу конденсатора 12, вторые выводы первого переменного резистора 11 и конденсатора 12 подключены к первому выводы вторичной обмотки трансформатора тока 13, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока 13 через второй переменный резистор 14 присоединен к средней точке вторичной обмотки трансформатора 10. Первичная обмотка трансформатора тока 13 включена в рассечку нулевого провода сети. Двухполюсный двухпозиционный переключатель 9, трансформатор 10, первый переменный резистор 11 и конденсатор 12 образуют фазорегулирующее устройство. Нелинейные однофазные нагрузки 15, 16 и 17 вызывают протекание в фазных и нулевом проводах сети высших гармоник токов, среди которых наиболее явно выражена третья гармоника.The device for compensating the 3rd harmonic current in the neutral wire of a 4-wire network contains a three-phase half-wave rectifier, consisting of three diodes 1, 2 and 3, the anodes of which are connected to the network phases through fuses 4, 5 and 6, and the cathodes of diodes 1, 2 and 3 are connected to a common point and connected to the first terminal of the inductor 7, the second terminal of the inductor 7 is connected to the first terminal of the capacitor 8. The inductor 7 and the capacitor 8 form a filter with a passband of 150 Hz. The second output of the capacitor 8 is connected to the input of the first pole of the two-pole two-position switch 9, the input of the second pole of the two-pole two-position switch 9 is connected to the neutral wire of the network. The first output of the first pole and the second output of the second pole of the two-pole on-off switch 9 are connected to the first output of the primary winding of the transformer 10, and the second output of the first pole and the first output of the second pole of the two-pole on-off switch 9 are connected to the second output of the primary winding of the transformer 10. First output of the secondary winding of the transformer 10 is connected to the first terminal of the first variable resistor 11, and the second terminal of the secondary winding of the transformer 10 is connected to the first terminal of the capacitor 12, the second terminals of the first variable resistor 11 and the capacitor 12 are connected to the first terminals of the secondary winding of the current transformer 13, and the second terminal of the secondary winding of the current transformer 13 is connected to the midpoint of the secondary winding of the transformer 10 through the second alternating resistor 14. The primary winding of the current transformer 13 is included in dissection of the neutral wire of the network. The bipolar on-off switch 9, the transformer 10, the first variable resistor 11 and the capacitor 12 form a phase-shifting device. Non-linear single-phase loads 15, 16 and 17 cause the higher harmonics of currents to flow in the phase and zero wires of the network, among which the third harmonic is most pronounced.

Устройство для компенсации тока 3-ей гармоники в нулевом проводе 4-х проводной сети работает следующим образом:A device for compensating the 3rd harmonic current in the neutral wire of a 4-wire network works as follows:

Под действием первичных напряжений на катодах диодов 1, 2 и 3 трехфазного однополупериодного выпрямителя формируется напряжение, содержащее постоянную составляющую, третью гармонику и некоторую величину других гармоник. Под действием этого напряжений в первичной обмотке трансформатора 10 будет протекать ток третье гармоники отфильтрованный посредством фильтра с частотой пропускания 150 Гц, образованного катушкой индуктивности 7 и конденсатором 8, полученный ток наведет в магнитопроводе трансформатора 10 соответствующие магнитные потоки. Данные магнитные потоки наведут ЭДС третьей гармоники на выводах вторичной обмотки трансформатора 10, под действием которого во вторичной обмотке трансформатора тока 13 будет протекать компенсирующий ток третьей гармоники, величина которого регулируется вторым переменным резистором 14, а фаза посредством первого переменного резистора 11 и конденсатора 12. Двухполюсный двухпозиционный переключатель 9 инвертирует подаваемое напряжение на первичную обмотку трансформатора 10, тем самым позволяет регулировать фазу компенсирующего тока третьей гармоники от 0 до 360 градусов. Трансформация компенсирующего тока третьей гармоники в трансформаторе тока 13 приводит к полной или частичной компенсации третьей гармоники тока в нулевом проводе сети. Для защиты сети от токов короткого замыкания в устройстве служат предохранители 4, 5 и 6.Under the action of primary voltages at the cathodes of the diodes 1, 2, and 3 of a three-phase half-wave rectifier, a voltage is formed that contains a constant component, a third harmonic, and some other harmonics. Under the influence of these voltages, the third harmonic current will flow through the primary winding of the transformer 10, filtered by a filter with a transmission frequency of 150 Hz formed by an inductor 7 and a capacitor 8, the resulting current will induce corresponding magnetic fluxes in the magnetic circuit of the transformer 10. These magnetic fluxes will induce a third-harmonic EMF at the terminals of the secondary winding of the transformer 10, under the influence of which a compensating current of the third harmonic will flow in the secondary winding of the current transformer 13, the magnitude of which is regulated by the second variable resistor 14, and the phase through the first variable resistor 11 and the capacitor 12. Bipolar the on-off switch 9 inverts the supplied voltage to the primary winding of the transformer 10, thereby allowing you to adjust the phase of the compensating current third her harmonics from 0 to 360 degrees. The transformation of the compensating current of the third harmonic in the current transformer 13 leads to full or partial compensation of the third harmonic of the current in the neutral wire of the network. To protect the network from short circuit currents in the device, fuses 4, 5 and 6 are used.

Claims

A device for compensating the 3rd harmonic current in the neutral wire of a 4-wire network containing a three-phase half-wave rectifier, the anodes of which are connected via fuses to each phase of the primary network, characterized in that the cathodes of the three-phase half-wave rectifier are connected to a common point and connected to the first the output of the filter with a bandwidth of 150 Hz, which is an inductor and a capacitor, the second output of which is connected to the first input of the phase-shifting device, consisting of bipolar the second two-position switch, the first output of the first pole and the second output of the second pole of which are connected to the first terminal of the transformer primary, and the second output of the first pole and the first output of the second pole of the two-pole two-position switch are connected to the second terminal of the transformer primary, the first terminal of which is connected to the first terminal of the first variable resistor, and the second terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the first terminal of the capacitor, and the second the water of the first variable resistor and capacitor form the first output of the phase control device, which is connected to the first terminals of the secondary winding of the current transformer, the second output of the secondary winding of which is connected through the second variable resistor to the midpoint of the secondary winding of the transformer of the phase control device, and the second input of the phase control device is connected to the neutral wire network, while the primary winding of the current transformer is included in the cut of the neutral wire of the network.