RU2120171C1 - Electric circuit reactive-power corrector - Google Patents
Electric circuit reactive-power corrector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120171C1 RU2120171C1 RU97109509A RU97109509A RU2120171C1 RU 2120171 C1 RU2120171 C1 RU 2120171C1 RU 97109509 A RU97109509 A RU 97109509A RU 97109509 A RU97109509 A RU 97109509A RU 2120171 C1 RU2120171 C1 RU 2120171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- circuit
- capacitor bank
- voltage
- power source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в электрических сетях предприятий для компенсации реактивной мощности нагрузки и снижения мощности, потребляемой из сети. Предпочтительной областью использования изобретения являются электрические сети с повышенной (400 Гц и более) частотой рабочего напряжения. The invention relates to the field of electrical engineering and is intended for use in electrical networks of enterprises to compensate for the reactive power of the load and reduce the power consumed from the network. The preferred field of use of the invention is electric networks with an increased (400 Hz or more) frequency of the operating voltage.
Известно устройство компенсации реактивной мощности в электрической цепи (см. авт. св. СССР N 855851, кл. H 02 J 3/18, 1981), содержащее источник питания, индуктивную нагрузку, конденсаторную батарею и схему управления и коммутации в виде датчика напряжения, датчика реактивного тока нагрузки, исполнительного элемента и блока деления, при этом вход делимого блока деления подключен к выходу датчика реактивного тока нагрузки, вход делителя - к выходу датчика напряжения, а выход соединен с исполнительным элементом. Устройство обеспечивает изменение емкости конденсаторной батареи согласно заданной закономерности до получения величины коэффициента мощности нагрузки (cosφ), равного 1. A device for compensating reactive power in an electrical circuit (see ed. St. USSR N 855851, class H 02
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет снизить потребляемую мощность сверх того, что обеспечивается полной компенсацией реактивной мощности, а также необходимость коммутации конденсаторной батареи, что усложняет схему и ухудшает энергетические показатели цепи. The disadvantage of this device is that it does not allow to reduce power consumption beyond what is provided by full compensation of reactive power, as well as the need for switching a capacitor bank, which complicates the circuit and degrades the energy performance of the circuit.
Известно также устройство компенсации реактивной мощности в электрической цепи (см. авт. св. СССР N 1053217, кл. H 02 J 3/18, 1983), содержащее источник питания, индуктивную нагрузку, конденсаторную батарею, схему управления и коммутации, при этом величина емкости конденсаторной батареи выбрана из условия резонанса на частоте напряжения источника питания колебательного контура, образованного конденсаторной батареей и индуктивной нагрузкой. Устройство устраняет избыток энергии в цепи путем коммутации конденсаторной батареи согласно заданному закону, а также путем ограничения уровня напряжения. A device for reactive power compensation in an electric circuit is also known (see ed. St. USSR N 1053217, class H 02
Недостатком известного устройства является лишь частичное использование свойств колебательного контура, что не позволяет снизить потребляемую из сети мощность сверх того, что обеспечивается при полной компенсации реактивной мощности. Необходимость коммутации цепи усложняет электрическую схему и снижает энергетические показатели цепи. A disadvantage of the known device is only a partial use of the properties of the oscillatory circuit, which does not allow to reduce the power consumed from the network beyond what is provided with full compensation of reactive power. The need for circuit switching complicates the electrical circuit and reduces the energy performance of the circuit.
Изобретение направлено на решение задачи снижения потребляемой из сети мощности при одновременной полной компенсации реактивной мощности, а также на улучшение энергетических показателей цепи. The invention is aimed at solving the problem of reducing power consumption from the network while fully compensating reactive power, as well as improving the energy performance of the circuit.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве компенсации реактивной мощности в электрической цепи, содержащем источник питания с индуктивно связанными первичной и вторичной обмотками и подключенные ко вторичной обмотке первую конденсаторную батарею и индуктивную нагрузку, при этом величина емкости первой конденсаторной батареи выбрана из условия резонанса на частоте напряжения источника питания первого колебательного контура, образованного первой конденсаторной батареей и индуктивной нагрузкой, к первичной обмотке источника питания параллельно подключена вторая конденсаторная батарея, величина емкости которой выбрана из условия резонанса образованного первичной обмоткой источника питания и второй конденсаторной батареей второго колебательного контура на частоте напряжения источника питания, при этом величины напряжения источника питания выбрана меньшей номинального напряжения в число раз, равное произведению величин добротности колебательных контуров. The problem is solved in that in a device for reactive power compensation in an electric circuit containing a power source with inductively coupled primary and secondary windings and a first capacitor battery and an inductive load connected to the secondary winding, the capacitance of the first capacitor battery is selected from the resonance condition at the frequency the voltage of the power source of the first oscillating circuit formed by the first capacitor bank and inductive load to the primary winding and a second capacitor bank is connected in parallel to the power supply, the capacitance value of which is selected from the resonance condition formed by the primary winding of the power source and the second capacitor battery of the second oscillating circuit at the frequency of the power source voltage, while the voltage value of the power source is chosen to be less than the rated voltage by a factor equal to the product of the values quality factors of oscillatory circuits.
Поставленная задача решается также тем, что индуктивная нагрузка содержит индуктивно связанные первичную и вторичную обмотки, при этом ко вторичной обмотке индуктивной нагрузки параллельно или последовательно подключена третья конденсаторная батарея, величина емкости которой выбрана из условия резонанса образованного вторичной обмоткой нагрузки и третьей конденсаторной батареей третьего колебательного контура на частоте напряжения источника питания. The problem is also solved by the fact that the inductive load contains inductively coupled primary and secondary windings, while a third capacitor battery is connected to the secondary winding of the inductive load in parallel or in series, the capacity of which is selected from the resonance condition formed by the secondary winding of the load and the third capacitor battery of the third oscillatory circuit at the frequency of the voltage of the power source.
Использование первого и второго резонансных колебательных контуров в качестве накопителей энергии обусловлено тем, что при резонансе контур имеет чисто активное сопротивление и в нем возникают колебания энергии, превышающие энергию, потребляемую от источника питания, поскольку при этом энергия источника расходуется только на компенсацию потерь в контуре. Сохранение резонансных свойств нагруженного контура зависит от добротности контура Q, представляющей отношение индуктивного XL или емкостного Xс сопротивления к активному сопротивлению R, то есть Q=XL/R или Xс/R. При Q > 1 контур является накопителем энергии. Так как величина Q зависит от величины нагрузки, то сохранение условия Q > 1 является критерием выбора оптимальной нагрузки.The use of the first and second resonant oscillatory circuits as energy storage is due to the fact that during resonance the circuit has a purely active resistance and energy fluctuations arise in it, exceeding the energy consumed from the power source, since the source energy is spent only on compensation of losses in the circuit. Preservation of the resonant properties of the loaded circuit depends on the quality factor of the circuit Q, representing the ratio of inductive X L or capacitive X c resistance to active resistance R, that is, Q = X L / R or X c / R. For Q> 1, the circuit is an energy storage device. Since the value of Q depends on the magnitude of the load, the preservation of the condition Q> 1 is a criterion for choosing the optimal load.
При резонансе напряжений напряжение на элементах контура превышает напряжение источника питания в Q раз, то есть напряжение UL на индуктивной нагрузке равно напряжению Uс на конденсаторной батарее и равно увеличенному в Q раз напряжению источника питания Uип. При резонансе токов ток Iк в контуре превышает ток Iип, потребляемый от источника питания, в Q раз, то есть Iк = Q • Iип. Поэтому избыток энергии в цепи устраняют путем снижения величины напряжения источника питания в число раз, равное произведению величин добротности образованных колебательных контуров, в которых при этом сохраняется резонансный режим и восстанавливаются номинальные значения напряжения и тока, а потребляемая из сети мощность снижается в аналогичное число раз.With voltage resonance, the voltage on the circuit elements exceeds the voltage of the power supply by a factor of Q, that is, the voltage U L on the inductive load is equal to the voltage U s on the capacitor bank and is equal to the voltage of the power source U un increased by Q times. At resonance of the currents, the current I k in the circuit exceeds the current I ip consumed from the power source by a factor of Q, that is, I k = Q • I ip . Therefore, the excess energy in the circuit is eliminated by reducing the voltage of the power source by a factor equal to the product of the quality factors of the formed oscillatory circuits, in which the resonant mode is maintained and the voltage and current are restored to their nominal values, and the power consumed from the network is reduced by a similar number of times.
Использование индуктивно связанных обмоток в нагрузке характерно для широкого класса электротехнических устройств, таких как трансформаторы, электрические машины и т.п. Образование третьего колебательного контура из вторичной обмотки нагрузки и третьей конденсаторный батареи, величину емкости которой выбирают из условия резонанса этого дополнительного колебательного контура, позволяет преобразовать индуктивное сопротивление вторичной обмотки нагрузки в чисто активное сопротивление с получением еще одного накопителя энергии в цепи. Это дополнительно снижает потребляемую из сети мощность и улучшает энергетические показатели цепи. The use of inductively coupled windings in a load is characteristic of a wide class of electrical devices, such as transformers, electric machines, etc. The formation of the third oscillating circuit from the secondary load winding and the third capacitor battery, the value of the capacitance of which is chosen from the resonance condition of this additional oscillating circuit, allows you to convert the inductive resistance of the secondary winding of the load into a purely active resistance with another energy storage in the circuit. This further reduces the power consumed from the network and improves the energy performance of the circuit.
Предлагаемое устройство может быть пояснено следующими примерами его конкретного выполнения. The proposed device can be illustrated by the following examples of its specific implementation.
На фиг. 1 изображено устройство компенсации реактивной мощности в электрической цепи с двумя колебательными контурами. In FIG. 1 shows a device for reactive power compensation in an electric circuit with two oscillatory circuits.
На фиг. 2 изображено устройство компенсации реактивной мощности в электрической цепи с тремя колебательными контурами при параллельном подключении конденсаторной батареи в третьем контуре. In FIG. 2 shows a device for reactive power compensation in an electric circuit with three oscillatory circuits with a parallel connection of a capacitor bank in the third circuit.
На фиг. 3 изображено устройство компенсации реактивной мощности в электрической цепи с тремя колебательными контурами при последовательном подключении конденсаторной батареи в третьем контуре. In FIG. 3 shows a device for reactive power compensation in an electric circuit with three oscillatory circuits with a series connection of a capacitor bank in the third circuit.
Устройство компенсации реактивной мощности (см. фиг. 1), включает источник питания 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, первую конденсаторную батарею 4 и индуктивную нагрузку 5, подключенные ко вторичной обмотке 3 источника питания 1 и образующие первый колебательный контур 6. К первичной обмотке 2 источника питания 1 параллельно подключена вторая конденсаторная батарея 7, образующая с ней второй колебательный контур 8. The reactive power compensation device (see Fig. 1) includes a power supply 1 with primary 2 and secondary 3 windings, a
Индуктивная нагрузка 5 может содержать индуктивно связанные первичную 9 и вторичную 10 обмотки с параллельно (см. фиг. 2) или последовательно (см. фиг. 3) подключенной ко вторичной обмотке 10 конденсаторной батареей 11, образуя третий колебательный контур 12.
Работа устройства компенсации реактивной мощности заключается в следующем. В электрической цепи (см. фиг. 1) величину емкости первой конденсаторной батареи 4 выбирают из условий равенства ее емкостного сопротивления XC1 индуктивному сопротивлению XL1, которое включает индуктивное сопротивление нагрузки 5 и индуктивное сопротивление вторичной обмотки 3 источника питания 1. При выполнении условия XC1 = XL1 в первом колебательном контуре 6 на частоте F напряжения источника питания 1 будет иметь место резонанс напряжений. При этом напряжение UL на индуктивной нагрузке 5 будет связано с исходным напряжением Uип источника питания 1 через добротность Q1 контура 6, то есть UL = Q1 • Uип.The operation of the reactive power compensation device is as follows. In the electric circuit (see Fig. 1), the capacitance value of the
Величину емкости второй конденсаторной батареи 7 выбирают из условия равенства ее емкостного сопротивления XC2 индуктивному сопротивлению XL2 первичной обмотки 2 источника питания 1 с учетом пересчитанного сопротивления вторичной обмотки 3. При выполнении равенства XC2 = XL2 во втором колебательном контуре 8 будет иметь место резонанс токов на частоте F напряжения источника питания 1. Контур 8 будет представлять для питающей сети чисто активное сопротивление, а ток IК в контуре 8 будет связан с током IС, потребляемым из сети, через добротность Q2 контура 8 зависимостью IК=Q2 • IС.The value of the capacity of the
Для устранения избытка энергии, образовавшейся в цепи в результате резонанса напряжения и тока в колебательных контурах 6 и 8, снижают исходное напряжение источника питания 1 в число раз, равное произведению величин добротности Q1 и Q2 этих контуров. При этом мощность, потребляемая из сети электрической цепью, уменьшится соответственно в Q1 • Q2 раз.To eliminate the excess energy generated in the circuit as a result of voltage and current resonance in the
Аналогично, при резонансе третьего колебательного контура 12 (см. фиг. 2 и 3) сопротивление вторичной обмотки 10 нагрузки 5 становится чисто активным и образуется третий накопитель энергии. Поэтому величину емкости третьей конденсаторной батареи 11 выбирают из условия равенства ее емкостного сопротивления XC3 индуктивному сопротивлению XL3 вторичной обмотки 10 нагрузки 5. При выполнении условия XC3 = XL3 в третьем колебательном контуре 12 имеет место резонанс токов (фиг. 2) или резонанс напряжений (фиг. 3) и сопротивление вторичной обмотки 10 будет представлять чисто активное сопротивление. При этом образуется третий накопитель энергии, что позволяет дополнительно снизить потребляемую мощность, понизив напряжение источника питания, и улучшить энергетические показатели цепи.Similarly, with the resonance of the third oscillating circuit 12 (see FIGS. 2 and 3), the resistance of the
Таким образом, предлагаемое устройство компенсации реактивной мощности с использованием резонансных колебательных контуров в качестве накопителей энергии позволяет помимо полной компенсации реактивной мощности снизить потребляемую из сети мощность в число раз, равное произведению величин добротностей образованных колебательных контуров. Устройство несложно в исполнении, что способствует улучшению энергетических показателей системы энергоснабжения. Thus, the proposed device for reactive power compensation using resonant oscillatory circuits as energy storage devices allows, in addition to full compensation of reactive power, to reduce the power consumed from the network by a factor equal to the product of the quality factors of the generated oscillatory circuits. The device is simple in execution, which helps to improve the energy performance of the power supply system.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109509A RU2120171C1 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Electric circuit reactive-power corrector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109509A RU2120171C1 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Electric circuit reactive-power corrector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2120171C1 true RU2120171C1 (en) | 1998-10-10 |
RU97109509A RU97109509A (en) | 1999-01-27 |
Family
ID=20193892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97109509A RU2120171C1 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Electric circuit reactive-power corrector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2120171C1 (en) |
-
1997
- 1997-06-04 RU RU97109509A patent/RU2120171C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4782268A (en) | Low-pressure discharge lamp, particularly fluorescent lamp high-frequency operating circuit with low-power network interference | |
US4369490A (en) | Low-ripple power rectifier system | |
US6737837B1 (en) | Device and a method for control of power flow in a transmission line | |
US4257087A (en) | DC-to-DC switching converter with zero input and output current ripple and integrated magnetics circuits | |
US7453331B2 (en) | Polyphase line filter | |
US6009004A (en) | Single-phase harmonic filter system | |
US6049472A (en) | Power factor improving circuit | |
US5375053A (en) | Controlled power supply | |
US4790980A (en) | Device for the generation of ozone and a process for its operation | |
US5805032A (en) | Electrical filter for attenuating oscillations in AC mains | |
US7187566B2 (en) | Three-phase rectifier | |
CN101010848A (en) | Electric power flow control | |
CN1144925A (en) | Load tip-off exchanger type ac. constant voltage device | |
RU2120171C1 (en) | Electric circuit reactive-power corrector | |
US4602200A (en) | Alternating current motor drive having current filter | |
EP1184964A3 (en) | Switched-mode power supply | |
CA1155923A (en) | Polyphase ferroresonant voltage stabilizer having input chokes with non-linear impedance characteristic | |
RU2308779C2 (en) | Controlled reactor-autotransformer | |
Redl et al. | Combatting the pollution of the power distribution systems by electronic equipment | |
RU2136071C1 (en) | Controlled by-pass reactor | |
EP1130734A2 (en) | Tunned filters for electric power | |
KR200330107Y1 (en) | Voltage transformer having ferro-resonance preventing circuit | |
US5926382A (en) | Power electronic circuit arrangement | |
Rathod et al. | Implementation of TBSC Compensator for Reactive Power Compensation together with Transient Free Switching of Capacitor Bank | |
KR200343827Y1 (en) | Transformer for Power Saver |