RU161057U1

RU161057U1 - DEVICE FOR REDUCING THE CURRENT OF THIRD HARMONICS OF A FOUR-WIRE NETWORK

Info

Publication number: RU161057U1
Application number: RU2015151761/07U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Ханин; Михаил Анатольевич Юндин; Елена Николаевна Барыкина
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-04-10

Abstract

Устройство для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель с нулевой точкой, четыре трансформатора тока, один из которых включен своей первичной обмоткой в нейтральный провод, а три других - в фазные провода сети, отличающееся тем, что в него дополнительно введен фильтр с полосой пропускания 150 Гц, а три трансформатора тока, включенных в фазные провода сети, содержат дополнительно вторые вторичные обмотки, при этом концы вторичных обмоток трансформаторов тока объединены между собой так, что конец первой вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в опережающую фазу сети, соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в отстающую фазу сети, при этом начала их первых вторичных обмоток объединены в общую точку, которая подключается к началу вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в нейтральный провод сети, а начала их вторых вторичных обмоток подключены на вход трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой, выход которого через фильтр с полосой пропускания 150 Гц подключен к концу вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в нейтральном проводе сети.A device for reducing the third harmonic current of a four-wire network, containing a three-phase one-half-wave rectifier with a zero point, four current transformers, one of which is connected with its primary winding to the neutral wire, and the other three to the phase wires of the network, characterized in that it is additionally equipped with a filter with a passband of 150 Hz, and the three current transformers included in the phase wires of the network additionally contain second secondary windings, while the ends of the secondary windings of the current transformers are interconnected between so that the end of the first secondary winding of the current transformer included in the leading phase of the network is connected to the end of the second secondary winding of the current transformer included in the lagging phase of the network, while the beginnings of their first secondary windings are combined into a common point that connects to the beginning of the secondary the windings of the current transformer included in the neutral wire of the network, and the beginning of their second secondary windings are connected to the input of a three-phase half-wave rectifier with a zero point, the output of which is through a filter with a strip of 150 Hz blowing end is connected to the secondary winding of the current transformer incorporated in the neutral network.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для повышения энергоэффективности трехфазных четырехпроводных сетей.The utility model relates to electrical engineering and can be used to increase the energy efficiency of three-phase four-wire networks.

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 слабое подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети и вследствие этого - низкая энергоэффективность при передаче электроэнергии.The disadvantages of this device are the weak suppression of the third harmonic current in the neutral wire of the network and, as a result, low energy efficiency during electric power transmission.

За прототип принят 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.The prototype is an electromagnetic compensator of the third harmonic of the electrical 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 dissection 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 current transformer, the ends of the secondary windings of the three current transformers through a rectifier are connected to a positive output of the converter, the negative output terminal of which is connected to the beginning of the secondary winding of the measuring current transformer, the primary winding of which is included in 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 connected to the ends of the secondary windings of three current transformers.

Недостатками данного устройства являются частичное подавление тока третьей гармоники в нулевом проводе сети и низкая энергоэффективность при передаче электроэнергии.The disadvantages of this device are the partial suppression of the current of the third harmonic in the neutral wire of the network and low energy efficiency in the transmission of electricity.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности компенсации третьей гармоники в нулевом проводе сети.The objective of the proposed utility model is to increase the compensation efficiency of the third harmonic in the neutral wire of the network.

Технический результат - повышение точности компенсации третьей гармонической составляющей тока, что улучшает качество электрической энергии, снижает потери активной мощности и потери напряжения во всех элементах сети от тока третьей гармонической составляющей.EFFECT: increased accuracy of compensation of the third harmonic component of the current, which improves the quality of electric energy, reduces the loss of active power and voltage loss in all network elements from the current of the third harmonic component.

Технический результат достигается устройством для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети, содержащим трехфазный однополупериодный выпрямитель с нулевой точкой, четыре трансформатора тока, один из которых включен своей первичной обмоткой в нейтральный провод, а три других - в фазные провода сети, в которое дополнительно введен фильтр с полосой пропускания 150 Гц, а три трансформатора тока, включенных в фазные провода сети, содержат дополнительно вторые вторичные обмотки, при этом, концы вторичных обмоток трансформаторов тока, объединены между собой так, что конец первой вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в опережающую фазу сети, соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в отстающую фазу сети, при этом, начала их первых вторичных обмоток объединены в общую точку, которая подключается к началу вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в нейтральный провод сети, а начала их вторых вторичных обмоток подключены на вход трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой, выход которого через фильтр с полосой пропускания 150 Гц подключен к концу вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в нейтральном проводе сети.The technical result is achieved by a device for reducing the third harmonic current of a four-wire network, containing a three-phase one-half-wave rectifier with a zero point, four current transformers, one of which is connected with its primary winding to a neutral wire, and the other three to phase wires of the network, into which an additional filter with a passband of 150 Hz, and three current transformers included in the phase wires of the network additionally contain second secondary windings, while the ends of the secondary windings of the transformers t ka, are interconnected so that the end of the first secondary winding of the current transformer included in the leading phase of the network is connected to the end of the second secondary winding of the current transformer included in the lagging phase of the network, while the beginnings of their first secondary windings are combined into a common point, which connected to the beginning of the secondary winding of the current transformer included in the neutral wire of the network, and the beginning of their second secondary windings are connected to the input of a three-phase half-wave rectifier with a zero point, the output of which is through a filter with a bandwidth of 150 Hz is connected to the end of the secondary winding of the current transformer included in the neutral wire of the network.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети. На фиг. 2 представлена векторная разность фазных вторичных токов.In FIG. 1 shows a diagram of the inventive device to reduce the current of the third harmonic of a four-wire network. In FIG. 2 shows the vector difference of the phase secondary currents.

Устройство для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети содержит трехфазный однополупериодный выпрямитель с нулевой точкой 1, трансформатор тока 2, три трансформатора тока с двумя вторичными обмотками каждый 3-5, фильтр 6 с полосой пропускания 150 Гц. Трансформатор тока 2 включен своей первичной обмоткой в нейтральный провод N, а трансформаторы тока 3-5 подключены в фазные провода сети L1, L2, L3, начала вторичных обмоток трансформатора тока 2 и начала первых вторичных обмоток трансформаторов тока 3-5 образуют общую точку. Начала вторых вторичных обмоток трансформаторов тока 3-5 подключены на вход трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой 1. Выход трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой 1 через фильтр 6 с полосой пропускания 150 Гц подключен к концу вторичной обмотки трансформатора тока 2, включенного в нейтральном проводе сети N. Причем, концы вторичных обмоток трансформаторов тока 3-5 объединены между собой так, что конец первой вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в опережающую фазу сети, соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в отстающую фазу сети.A device for reducing the third harmonic current of a four-wire network contains a three-phase half-wave rectifier with zero point 1, a current transformer 2, three current transformers with two secondary windings each 3-5, a filter 6 with a passband of 150 Hz. Current transformer 2 is connected by its primary winding to the neutral wire N, and current transformers 3-5 are connected to the phase wires of the network L1, L2, L3, the beginning of the secondary windings of current transformer 2 and the beginning of the first secondary windings of current transformers 3-5 form a common point. The beginnings of the second secondary windings of current transformers 3-5 are connected to the input of a three-phase half-wave rectifier with zero point 1. The output of a three-phase one-half-wave rectifier with zero point 1 through a filter 6 with a bandwidth of 150 Hz is connected to the end of the secondary winding of current transformer 2, connected in the neutral wire of the network N. Moreover, the ends of the secondary windings of current transformers 3-5 are interconnected so that the end of the first secondary winding of the current transformer included in the leading phase of the network is connected to the end the second secondary winding of the current transformer incorporated in the phase network lagging.

Устройство для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети работает следующим образом.A device for reducing the third harmonic current of a four-wire network operates as follows.

Однофазные нелинейные нагрузки вызывают протекание в фазах и нейтрали четырехпроводной сети несинусоидальных токов, среди которых доминирует третья гармоника. Под действием напряжений U_L1, U_L2 и UL₃ во вторичных обмотках трансформаторов тока 3-5 индуцируются вторичные токи. Диоды трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой 1 включаются попеременно по 1/3 периода промышленной частоты. Так как первые и вторые вторичные обмотки трансформаторов тока 3-5 включены на разность фаз, то через диоды трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой 1 будет проходить ток в √3 раз больше фазного вторичного тока (фиг. 2), ток будет проводить тот диод трехфазного однополупериодного выпрямителя с нулевой точкой 7, потенциал анода которого относительно общей точки первых вторичных обмоток трансформаторов тока 3-5 выше, чем у других диодов. Коммутация диодов происходит в моменты времени, соответствующие точкам пересечения синусоид линейных напряжений, поэтому кривая выпрямленного напряжения имеет вид огибающей синусоиды линейных напряжений, индуктируемых вторичными обмотками трансформаторов тока 3-5. Кривая выпрямленного тока повторяет кривую выпрямленного напряжения. Кратность пульсаций выпрямленного тока, протекающего во вторичной обмотке трансформатора тока 2, по отношению к основной частоте первичной сети равна трем. Для компенсации постоянной составляющей и нежелательных гармоник выпрямленного тока введен фильтр 6 с полосой пропускания 150 Гц. В результате ток протекающий через трансформатор тока 2 будет содержать только токи частотой 150 Гц, а вторичные обмотки не будут дополнительно прогреваться.Single-phase nonlinear loads cause non-sinusoidal currents to flow in the phases and neutral of a four-wire network, among which the third harmonic dominates. Under the action of voltages U _L1 , U _L2 and UL ₃ , secondary currents are induced in the secondary windings of current transformers 3-5. Diodes of a three-phase one-half-wave rectifier with a zero point 1 are switched on alternately in 1/3 of the industrial frequency period. Since the first and second secondary windings of current transformers 3-5 are connected to the phase difference, then through the diodes of a three-phase half-wave rectifier with zero point 1, current will pass √3 times more than the phase secondary current (Fig. 2), the current will conduct that three-phase diode a half-wave rectifier with a zero point 7, the anode potential of which relative to the common point of the first secondary windings of current transformers 3-5 is higher than that of other diodes. Switching of the diodes occurs at time points corresponding to the intersection points of the linear voltage sine wave, therefore, the rectified voltage curve has the form of an envelope of the linear voltage sine wave inducted by the secondary windings of current transformers 3-5. The rectified current curve repeats the rectified voltage curve. The multiplicity of the ripples of the rectified current flowing in the secondary winding of the current transformer 2, in relation to the main frequency of the primary network is equal to three. To compensate for the DC component and unwanted harmonics of the rectified current, a filter 6 with a passband of 150 Hz is introduced. As a result, the current flowing through the current transformer 2 will contain only currents with a frequency of 150 Hz, and the secondary windings will not be additionally heated.

Таким образом, заявленное устройство для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети обеспечивает повышение точности компенсации третьей гармонической составляющей тока, что улучшает качество электрической энергии, снижает потери активной мощности и потери напряжения во всех элементах сети от тока третьей гармонической составляющей.Thus, the claimed device for reducing the third harmonic current of a four-wire network provides improved accuracy of the compensation of the third harmonic component of the current, which improves the quality of electric energy, reduces the loss of active power and voltage loss in all network elements from the current of the third harmonic component.

Claims

A device for reducing the third harmonic current of a four-wire network, containing a three-phase one-half-wave rectifier with a zero point, four current transformers, one of which is connected with its primary winding to the neutral wire, and the other three to the phase wires of the network, characterized in that it is additionally equipped with a filter with a passband of 150 Hz, and the three current transformers included in the phase wires of the network additionally contain second secondary windings, while the ends of the secondary windings of the current transformers are interconnected between so that the end of the first secondary winding of the current transformer included in the leading phase of the network is connected to the end of the second secondary winding of the current transformer included in the lagging phase of the network, while the beginnings of their first secondary windings are combined into a common point that connects to the beginning of the secondary the windings of the current transformer included in the neutral wire of the network, and the beginning of their second secondary windings are connected to the input of a three-phase half-wave rectifier with a zero point, the output of which is through a filter with a strip of 150 Hz blowing end is connected to the secondary winding of the current transformer incorporated in the neutral network.