RU162639U1 - LOAD SYMMETRATION DEVICE - Google Patents
LOAD SYMMETRATION DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU162639U1 RU162639U1 RU2015146070/07U RU2015146070U RU162639U1 RU 162639 U1 RU162639 U1 RU 162639U1 RU 2015146070/07 U RU2015146070/07 U RU 2015146070/07U RU 2015146070 U RU2015146070 U RU 2015146070U RU 162639 U1 RU162639 U1 RU 162639U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- electric network
- outgoing line
- current
- outgoing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Устройство симметрирования нагрузки, содержащее три датчика тока ДТ отходящих линий Л1, Л2, Л3, четыре датчика напряжения ДН электрической сети, девять силовых ключей СК, контроллер К, которое выполнено с возможностью присоединения к фазам электрической сети А, В, С и нейтральному проводу N, а также с возможностью соединения с нагрузкой отходящими линиями Л1, Л2, Л3 и нейтральным проводом N, отличающееся тем, что контроллер К на основании сигналов с датчиков напряжений ДН вычисляет действующие значения фазных напряжений, их разности, а также присваивает номера каждой из фаз А, В, С электрической сети по следующему правилу: H1 - действующее значение напряжения фазы электрической сети превосходит действующие значения напряжений двух других фаз электрической сети, Н2 - действующее значение напряжения фазы электрической сети занимает промежуточное положение в сравнении с действующими значениями напряжений двух других фаз электрической сети, Н3 - действующее значение напряжения фазы электрической сети является наименьшим в сравнении с действующими значениями напряжений двух других фаз электрической сети, кроме того, контроллер К на основании сигналов датчиков тока ДТ вычисляет действующие значения фазных токов отходящих линий и присваивает номера каждой отходящей линии по следующему правилу: Т1 - действующее значение тока в отходящей линии превосходит действующие значения токов других отходящих линий, Т2 - действующее значение тока в отходящей линии занимает промежуточное положение в сравнении с действующими значениями токов двух других отходящих линий, Т3 - действующее значение тока в отходящей линии является наименьшим в сравнении с дейсA load balancing device containing three current sensors DT of the outgoing lines L1, L2, L3, four voltage sensors of the bottom of the electrical network, nine power switches SK, controller K, which is configured to connect to the phases of the electrical network A, B, C and neutral wire N , as well as with the possibility of connecting to the load with outgoing lines L1, L2, L3 and a neutral wire N, characterized in that the controller K, based on the signals from the voltage sensors DN calculates the effective values of phase voltages, their difference, as well as collects the numbers of each phase A, B, C of the electric network according to the following rule: H1 - the actual voltage value of the phase of the electric network exceeds the actual voltage values of the other two phases of the electric network, Н2 - the actual value of the voltage of the phase of the electric network occupies an intermediate position in comparison with the actual values voltages of two other phases of the electric network, N3 - the effective value of the voltage phase of the electric network is the smallest in comparison with the current values of the voltages of the other two phases of the electric network, in addition, the controller K, based on the signals of the DT current sensors, calculates the effective values of the phase currents of the outgoing lines and assigns numbers to each outgoing line according to the following rule: T1 - the effective current value in the outgoing line exceeds the current values of the currents of other outgoing lines, T2 - the actual value of the current in the outgoing line takes an intermediate position in comparison with the current values of the currents of the other two outgoing lines, T3 - the effective value of the current in the outgoing line is n imenshim compared to dis
Description
Полезная модель устройства симметрирования нагрузки относится к устройствам равномерного распределения однофазной или трехфазной электрической нагрузки по фазам трехфазной сети. Полезная модель может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях экономики и социальной сферы, в которых используются однофазные или трехфазные электроприемники или распределительные сети, подключаемые к трехфазной электрической сети напряжением 0,4 кВ промышленной частоты. Полезная модель предназначена для выравнивания нагрузки по фазам трехфазной электрической сети.A utility model of a load balancing device relates to devices for uniformly distributing a single-phase or three-phase electrical load over the phases of a three-phase network. The utility model can be used in industry, agriculture and other sectors of the economy and social sphere, in which single-phase or three-phase power receivers or distribution networks connected to a three-phase electric network with a voltage of 0.4 kV of industrial frequency are used. The utility model is intended for load balancing in phases of a three-phase electric network.
Несимметричные токи вызывают несимметрию напряжений в удаленных от источника точках общего присоединения нагрузки по причине различных падений напряжения на полных сопротивлениях линии электропередачи. Отклонения отдельных фазных напряжений в часы максимума нагрузок могут превышать предельно допустимые стандартом [1] значения. Составляющая обратной последовательности несимметричной трехфазной системы напряжений приводит к дополнительным электрическим потерям в линии и негативно влияет на работу однофазных и трехфазных потребителей: сокращается срок службы однофазных потребителей; возникают дополнительные потери, снижается мощность и КПД трехфазных устройств электропривода.Asymmetrical currents cause voltage asymmetry at points of common load connection remote from the source due to various voltage drops at the impedances of the power line. Deviations of individual phase voltages during hours of maximum loads can exceed the maximum permissible values of the standard [1]. The reverse sequence component of an asymmetric three-phase voltage system leads to additional electrical losses in the line and negatively affects the operation of single-phase and three-phase consumers: the service life of single-phase consumers is reduced; additional losses occur, the power and efficiency of three-phase electric drive devices decreases.
Известны «Трехфазное симметрирующее устройство» [2], «Трехфазное симметрирующее устройство» [3], «Симметрирующий трехфазно-однофазный трансформатор напряжения» [4]. К общим недостаткам этих и других симметрирующих устройств трансформаторного типа относятся: громоздкость конструкции, высокая стоимость; возможность симметртрования только части нагрузки электрической сети, непосредственно подключенной к устройству.Known "Three-phase balancing device" [2], "Three-phase balancing device" [3], "Symmetric three-phase single-phase voltage transformer" [4]. Common disadvantages of these and other transformer-type balancing devices include: cumbersome design, high cost; the possibility of balancing only part of the load of the electrical network directly connected to the device.
Известен способ устранения несимметрии напряжения заключающийся в переключении каждой из распределительных цепей на входящую фазу для получения равномерной нагрузки по всем трем фазам путем физического переключения каждой из распределительных цепей. Для такого переключения требуется прерывать подачу напряжения, что вызывает перебои в поставке электроэнергии потребителям.A known method of eliminating voltage asymmetry is to switch each of the distribution circuits to the incoming phase to obtain a uniform load in all three phases by physically switching each of the distribution circuits. For such a switch, it is necessary to interrupt the supply of voltage, which causes interruptions in the supply of electricity to consumers.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является «Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по n-фазной сети распределения электроэнергии» [5]. Недостатки: невозможность использования устройства для трехфазных потребителей, например, при наличии трехфазных асинхронных электрических двигателей по причине отсутствия контроля чередования фаз; устройство не симметрирует нагрузку питающей сети в целом, симметрирование выполняется только для непосредственно подключенной к устройству нагрузки.The closest analogue adopted for the prototype is the "Device for the uniform distribution of electrical load on the n-phase network of electricity distribution" [5]. Disadvantages: the inability to use the device for three-phase consumers, for example, in the presence of three-phase asynchronous electric motors due to the lack of phase rotation control; the device does not balance the load of the mains as a whole; balancing is performed only for the load directly connected to the device.
Предлагаемое устройство, фиг. 1, содержит три датчика тока ДТ отходящих линий Л1, Л2, Л3, четыре датчика напряжения ДН электрической сети, девять силовых ключей СК, контроллер К, которое подключается к фазам электрической сети А, В, С и нейтральному проводу N, а нагрузка соединена с устройством отходящими линиями Л1, Л2, Л3 и нейтральным проводом N, отличающаяся тем, что контроллер К на основании сигналов с датчиков тока ДТ и датчиков напряжения ДН вычисляет способ подключения отходящих линий Л1, Л2, Л3 к фазам электрической сети А, В, С, направленный на выравнивание нагрузки электрической сети в целом, заключающийся в минимизации разницы действующих значений фазных напряжений для каждой пары фаз электрической сети, и подает управляющие воздействия на силовые ключи СК, реализующие такой способ подключения.The proposed device, FIG. 1, contains three current sensors DT of the outgoing lines L1, L2, L3, four voltage sensors of the bottom of the electric network, nine power switches SK, controller K, which is connected to the phases of the electric network A, B, C and the neutral wire N, and the load is connected to a device with outgoing lines L1, L2, L3 and a neutral wire N, characterized in that the controller K, based on the signals from the current sensors DT and voltage sensors DN, calculates the method of connecting the outgoing lines L1, L2, L3 to the phases of the electric network A, B, C, load balancing mains network, which consists in minimizing the difference in the effective values of phase voltages for each pair of phases of the electric network, and provides control actions to power switches SK, implementing this method of connection.
Каждый датчик тока ДТ соединен с группой из трех силовых ключей СК, с отходящей линий, с контроллером К. Каждый из трех датчиков напряжения ДН соединен с группой из трех силовых ключей СК, с фазой электрической сети, с контроллером К. Четвертый датчик напряжения ДН соединен с нейтральным проводом N, с контроллером К. Силовые ключи СК соединены с фазами электрической сети через датчики напряжения ДН, с отходящими линиями через датчики тока ДТ, с контроллером К. Контроллер К соединен с силовыми ключами СК, датчиками напряжения ДН, датчиками тока ДТ.Each current sensor DT is connected to a group of three power switches SK, from the outgoing lines, to the controller K. Each of the three voltage sensors DN is connected to a group of three power switches SK, to the phase of the electrical network, to the controller K. The fourth voltage sensor is connected to the fourth with a neutral wire N, with controller K. Power switches of the SC are connected to the phases of the electric network through voltage sensors ДН, with outgoing lines through current sensors ДТ, with controller K. Controller К is connected to the power switches of SK, voltage sensors, voltage sensors, current sensors DT
Силовые ключи СК служат для выполнения коммутаций. Каждый силовой ключ СК может находиться в проводящем или непроводящем состоянии в зависимости от управляющего сигнала, подаваемого контроллером К, и дает возможность подключать отходящую линию к фазе электрической сети. Совокупность силовых ключей СК обеспечивает различные варианты схем присоединения отходящих линий к электрической сети, а также изменение этих схем без перерыва в электроснабжении нагрузки, подключенной к отходящим линиям.Power keys SK are used for switching. Each power switch SK can be in a conducting or non-conducting state depending on the control signal supplied by the controller K, and makes it possible to connect the outgoing line to the phase of the electrical network. The set of power keys SK provides various options for connecting outgoing lines to the electric network, as well as changing these schemes without interruption in the power supply of the load connected to the outgoing lines.
Датчики тока ДТ формируют сигналы, пропорциональные токам нагрузки, подключенной к отходящим линиям. Датчики напряжения ДН формируют сигналы, пропорциональные фазным напряжениям электрической сети относительно нейтрального провода.DT current sensors generate signals proportional to the load currents connected to the outgoing lines. DC voltage sensors generate signals proportional to the phase voltages of the electrical network relative to the neutral wire.
Контроллер К принимает и обрабатывает сигналы с датчиков тока ДТ и датчиков напряжения ДН и формирует сигналы управления силовыми ключами.Controller K receives and processes signals from current sensors DT and voltage sensors NAM and generates control signals for power switches.
При первом подключении устройства симметрирования нагрузки к электрической сети обеспечивается одна из заранее заданных схем подключения отходящих линий к электрической сети, при которой в нагрузке не нарушается порядок чередования фаз электрической сети относительно прямого подключения: отходящая линия Л1 подключается к фазе А электрической сети; отходящая линия Л2 - к фазе В электрической сети; отходящая линия Л3 - к фазе С электрической сети.When connecting the load balancing device to the electric network for the first time, one of the predefined schemes for connecting the outgoing lines to the electric network is provided, in which the load does not violate the phase sequence of the electric network relative to the direct connection: the outgoing line L1 is connected to phase A of the electric network; outgoing line L2 - to phase B of the electrical network; outgoing line L3 - to phase C of the electrical network.
Далее контроллер К на основании сигналов с датчиков тока ДТ и датчиков напряжения ДН вычисляет оптимальный с точки зрения симметрии напряжений электрической сети способ подключения отходящих линий Л1, Л2, Л3 к фазам А, В, С электрической сети и подает управляющие воздействия на силовые ключи СК, реализующие указанный способ подключения. Оптимальный способ подключения отходящих линий обеспечивает минимизацию разницы действующих значений фазных напряжений для каждой пары фаз электрической сети.Next, the controller K, based on the signals from the current sensors DT and the voltage sensors NAM, calculates the optimal way to connect the outgoing lines L1, L2, L3 to phases A, B, C of the electric network from the point of view of symmetry of the voltage of the electric network and provides control actions to power switches SK implementing the specified connection method. The optimal way to connect the outgoing lines minimizes the difference in the effective values of the phase voltages for each pair of phases of the electric network.
Контроллер К на основании сигналов с датчиков напряжений ДН вычисляет действующие значения фазных напряжений, их разности, а также присваивает номера каждой из фаз А, В, С электрической сети по следующему правилу:The controller K, based on the signals from the voltage sensors DN, calculates the effective values of the phase voltages, their differences, and also assigns numbers to each of the phases A, B, C of the electrical network according to the following rule:
H1 - действующее значение напряжения фазы электрической сети превосходит действующие значения напряжений двух других фаз электрической сети;H1 - the effective voltage value of the phase of the electric network exceeds the effective voltage values of the two other phases of the electric network;
Н2 - действующее значение напряжения фазы электрической сети занимает промежуточное положение в сравнении с действующими значениями напряжений двух других фаз электрической сети;H2 - the actual voltage value of the phase of the electric network is intermediate in comparison with the current voltage values of the two other phases of the electric network;
Н3 - действующее значение напряжения фазы электрической сети является наименьшим в сравнении с действующими значениями напряжений двух других фаз электрической сети.Н3 - the effective voltage value of the phase of the electric network is the smallest in comparison with the current voltage values of the two other phases of the electric network.
В электрической сети фаза номер H1 является наименее нагруженной, фаза номер Н3 - наиболее нагруженной, а фаза номер Н2 по нагруженности занимает промежуточное положение между фазами электрической сети номер H1 и Н3.In the electric network, the phase number H1 is the least loaded, the phase number Н3 is the most loaded, and the phase number Н2 in terms of load occupies an intermediate position between the phases of the electric network number H1 and Н3.
Контроллер К на основании сигналов датчиков тока ДТ вычисляет действующие значения фазных токов отходящих линий и присваивает номера каждой отходящей линии по следующему правилу:Controller K, based on the signals of the DT current sensors, calculates the effective values of the phase currents of the outgoing lines and assigns numbers to each outgoing line according to the following rule:
Т1 - действующее значение тока в отходящей линии превосходит действующие значения токов других отходящих линий;T1 - the current value of the current in the outgoing line exceeds the current values of the currents of other outgoing lines;
Т2 - действующее значение тока в отходящей линии занимает промежуточное положение в сравнении с действующими значениями токов двух других отходящих линий;T2 - the current value of the current in the outgoing line is intermediate in comparison with the current values of the currents of the other two outgoing lines;
Т3 - действующее значение тока в отходящей линии является наименьшим в сравнении с действующими значениями тока других отходящих линий.T3 - the current value of the current in the outgoing line is the smallest in comparison with the current values of the current of other outgoing lines.
Отходящая линия номер Т3 является наименее нагруженной, отходящая линия номер Т1 - наиболее нагруженной, а отходящая линия номер Т2 по нагруженности занимает промежуточное положение между отходящими линиями номер Т1 и Т3.Outgoing line number T3 is the least loaded, outgoing line number T1 is the most loaded, and outgoing line number T2 in terms of load occupies an intermediate position between outgoing lines number T1 and T3.
Пользователем задается тип нагрузки, подключаемой к отходящим линиям: однофазная или трехфазная.The user sets the type of load connected to the outgoing lines: single-phase or three-phase.
Если в составе нагрузки нет трехфазных потребителей, то должен быть выбран однофазный тип нагрузки. В этом случае контроллер К формирует управляющие сигналы силовыми ключами СК по следующим правилам. Отходящая линия номер Т1 подключается к фазе электрической сети номер H1. Отходящая линия номер Т2 подключается к фазе электрической сети номер Н2. Отходящая линия номер Т3 подключается к фазе электрической сети номер Н3.If there are no three-phase consumers in the load, then a single-phase type of load should be selected. In this case, the controller K generates control signals with the power keys of the SC according to the following rules. Outgoing line number T1 is connected to the phase of the electrical network number H1. Outgoing line number T2 is connected to the phase of the electrical network number H2. Outgoing line number T3 is connected to the phase of the electrical network number H3.
Если в составе нагрузки имеются трехфазные потребители, то должен быть выбран трехфазный тип нагрузки. В этом случае симметрирование нагрузки может быть осуществлено по одной из следующих трех схем, соответствующих круговой перестановке отходящих линий относительно фаз электрической сети. Схема номер 1: отходящая линия Л1 подключается к фазе А электрической сети; отходящая линия Л2 подключается к фазе В электрической сети; отходящая линия Л3 подключается к фазе С электрической сети. Схема номер 2: отходящая линия Л1 подключается к фазе В электрической сети; отходящая линия Л2 подключается к фазе С электрической сети; отходящая линия Л3 подключается к фазе А электрической сети. Схема номер 3: отходящая линия Л1 подключается к фазе С электрической сети; отходящая линия Л2 подключается к фазе А электрической сети; отходящая линия Л3 подключается к фазе В электрической сети. Контроллер К выбирает схему, в которой отходящая линия номер Т1 подключается к фазе электрической сети номер H1 и формирует управляющие сигналы для силовых ключей СК, обеспечивая реализацию выбранной схемы.If the load contains three-phase consumers, a three-phase type of load must be selected. In this case, load balancing can be carried out according to one of the following three schemes, corresponding to a circular permutation of the outgoing lines relative to the phases of the electric network. Scheme number 1: the outgoing line L1 is connected to phase A of the electrical network; the outgoing line L2 is connected to phase B of the electrical network; the outgoing line L3 is connected to phase C of the electrical network. Scheme number 2: the outgoing line L1 is connected to phase B of the electrical network; the outgoing line L2 is connected to phase C of the electrical network; the outgoing line L3 is connected to phase A of the electrical network. Scheme number 3: the outgoing line L1 is connected to phase C of the electrical network; the outgoing line L2 is connected to phase A of the electrical network; the outgoing line L3 is connected to phase B of the electrical network. The controller K selects a circuit in which the outgoing line number T1 is connected to the phase of the electric network number H1 and generates control signals for the power switches SK, ensuring the implementation of the selected circuit.
В отличие от аналогов, выполняющих симметрирование только для непосредственно подключенной к устройству нагрузки, предлагаемое устройство симметрирует нагрузку электрической сети в целом за счет разгрузки перегруженной и нагрузке недогруженной фазы внешней сети путем перераспределения нагрузки, подключенной к отходящим линиям.Unlike analogues that perform balancing only for the load directly connected to the device, the proposed device balances the load of the electric network as a whole by unloading the overloaded and underloaded phases of the external network by redistributing the load connected to the outgoing lines.
ЛитератураLiterature
1. ГОСТ 32144-2013 Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.1. GOST 32144-2013 Electromagnetic compatibility of technical equipment. Quality standards for electric energy in general-purpose power supply systems.
2. Патент РФ №2453965 С2, 23.09.2010, Василенко В.Д. Трехфазное симметрирующее устройство.2. RF patent No. 2453965 C2, 09/23/2010, Vasilenko V.D. Three-phase balancing device.
3. Патент РФ №2314620 С2, 02.07.2003, Василенко В.Д., Евдокимов В.В. Трехфазное симметрирующее устройство.3. RF patent No. 2314620 C2, 07/02/2003, Vasilenko VD, Evdokimov VV Three-phase balancing device.
4. Патент РФ №2321133 С1, 16.06.2006, Василенко В.Д., Евдокимов В.В. Симметрирующий трехфазно-однофазный трансформатор напряжения.4. RF patent No. 2321133 C1, 06/16/2006, Vasilenko V.D., Evdokimov V.V. Balancing three-phase single-phase voltage transformer.
5. Патент РФ №2200364, ДАВИД Яир, ВИТТНЕР Лупу, 05.12.1997, Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по n-фазной сети распределения электроэнергии.5. RF patent №2200364, DAVID Yair, VITTNER Lupu, 12/05/1997, Device for the uniform distribution of electrical load on the n-phase network of electricity distribution.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015146070/07U RU162639U1 (en) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | LOAD SYMMETRATION DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015146070/07U RU162639U1 (en) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | LOAD SYMMETRATION DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU162639U1 true RU162639U1 (en) | 2016-06-20 |
Family
ID=56132464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015146070/07U RU162639U1 (en) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | LOAD SYMMETRATION DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU162639U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200180U1 (en) * | 2019-12-18 | 2020-10-08 | Кирилл Андреевич Самойлов | Power consumption peak smoothing device |
-
2015
- 2015-10-26 RU RU2015146070/07U patent/RU162639U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200180U1 (en) * | 2019-12-18 | 2020-10-08 | Кирилл Андреевич Самойлов | Power consumption peak smoothing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9825532B2 (en) | Current control for DC-DC converters | |
| KR101599565B1 (en) | Power converter with distributed cell control | |
| Gwon et al. | Mitigation of voltage unbalance by using static load transfer switch in bipolar low voltage DC distribution system | |
| US9893528B2 (en) | Modular multi-level converter and method of controlling voltage balancing of modular multi-level converter | |
| US20100232190A1 (en) | Conversion of ac lines to hvdc lines | |
| US11605950B2 (en) | Device for a low-voltage circuit for unbalanced load reduction | |
| US8553440B1 (en) | Power conversion circuits | |
| RU2016148456A (en) | DEVICE FOR COMPLEX REGULATION OF POWER FLOWS FOR TWO-CHAIN LINES | |
| JP5972273B2 (en) | Small high-power diode / thyristor rectifier structure | |
| RU162639U1 (en) | LOAD SYMMETRATION DEVICE | |
| AU2015201868A1 (en) | Load tap changer | |
| RU2506676C2 (en) | Device for symmetrical distribution of single-phase load between phases of three-phase network | |
| CN106664038B (en) | The neutral point potential control method of single-phase NPC inverter | |
| RU2552377C2 (en) | Voltage balancer in three-phase network | |
| JP2016015848A (en) | Five level power conversion device | |
| US9257894B2 (en) | Reconfigurable passive filter | |
| RU210337U1 (en) | LOAD BALING DEVICE | |
| CN206585330U (en) | Converter for carrying out symmetrical reactive power compensation | |
| CN212435577U (en) | Power converter apparatus with fault current turn-off capability | |
| RU2609890C2 (en) | Method and device for reducing power losses | |
| RU2724118C2 (en) | Energy-saving method and device for its implementation | |
| RU2706645C1 (en) | Three-phase switching capacitor unit | |
| AU2013241675B2 (en) | Current generator and method for generating current pulses | |
| RU2540421C2 (en) | Voltage stabiliser at plant's transformer substations | |
| RU2529195C1 (en) | Automatic three-phase and single-phase filtering and balancing normaliser of ac voltage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201027 |