RU2224364C2 - Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains - Google Patents
Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224364C2 RU2224364C2 RU2002109726/09A RU2002109726A RU2224364C2 RU 2224364 C2 RU2224364 C2 RU 2224364C2 RU 2002109726/09 A RU2002109726/09 A RU 2002109726/09A RU 2002109726 A RU2002109726 A RU 2002109726A RU 2224364 C2 RU2224364 C2 RU 2224364C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- capacitor
- phase
- transformer
- output
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием трехфазных электрических сетей (0,4-35 кВ) без обработки их высокочастотными заградителями. Достигаемый технический результат - снижение потребляемой мощности в генераторе. The invention relates to the field of electrical engineering and can find application in organizing communication channels using three-phase electrical networks (0.4-35 kV) without processing them with high-frequency chokes. Achievable technical result - reducing power consumption in the generator.
Известно "Устройство для передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи" (Патент SU 1107750 А, Н 04 В 3/54, 1982 г.). Недостатком известного устройства является отсутствие в цепи сигнального ключа (ключ) ограничивающего сопротивления, которое должно ограничивать ток через ключ, когда он замкнут, если его по каким-то причинам не выключили в заданное время, при этом устройство сгорит раньше, чем выйдут из строя предохранители. It is known "Device for transmitting signals over a three-phase power line" (Patent SU 1107750 A, H 04 B 3/54, 1982). A disadvantage of the known device is the absence of a limiting resistance in the signal key circuit (key), which should limit the current through the key when it is closed, if for some reason it was not turned off at the specified time, and the device will burn out before the fuses fail .
Известен также генератор с пассивно-активным способом ввода токов сигнала в трехфазную электрическую сеть, который принят за прототип (генератор) (С. А. Цагарейшвили, К.И.Гутин. Теоретические основы построения каналообразующего устройства на тональных частотах по электрическим сетям 0,4-35 кВ. Наука и технологии в промышленности, Москва, 2 (5), 2001 г., с.55-56). There is also a generator with a passive-active method of inputting signal currents into a three-phase electric network, which is adopted as a prototype (generator) (S. A. Tsagareishvili, K. I. Gutin. Theoretical basis for constructing a channel-forming device at tonal frequencies over electric networks 0.4 -35 kV Science and technology in industry, Moscow, 2 (5), 2001, p. 55-56).
В известном генераторе установлен ограничивающий резистор, но остался недостаток - большое потребление мощности из сети. Реализация заявленного генератора значительно снижает потребляемую мощность из сети. In the known generator, a limiting resistor is installed, but there is a drawback - high power consumption from the network. The implementation of the claimed generator significantly reduces power consumption from the network.
Генератор с пассивно-активным способом ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть 2, содержащий трансформатор 10/0,4 кВ 1 (трансформатор), низковольтная обмотка которого Фазы А подключена к первому выводу первой катушки индуктивности 3, второй вывод которой подключен к первой обкладке первого конденсатора 4 и к катоду и аноду соответственно четвертого 54 и первого 51 диодов, катоды первого 51 и второго 52 диодов подключены к первому выводу резистора 6, второй вывод которого подключен к входу сигнального ключа 7, выход которого подключен соответственно к анодам четвертого 54 и третьего 53 диодов, в него введены третья фаза трансформатора, вторая катушка индуктивности 8, которая индуктивно связана с первой катушкой индуктивности 3, второй конденсатор 9, при этом вторая обкладка первого конденсатора 4 подключена к первому выводу первой катушки индуктивности 3, анод и катод соответственно второго 52 и третьего 53 диодов подключены к "земляной" шине, ("земля") трансформатора, низковольтная обмотка трансформатора Фазы В подключена к первому выводу второй катушки индуктивности 8, второй вывод которой подключен к первой обкладке второго конденсатора 9, вторая обкладка которого подключена к низковольтной обмотке трансформатора 1 Фазы С.A generator with a passive-active method of inputting signal currents into a three-phase
Схема генератора с пассивно-активным способом ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть (генератор) приведена на фиг.1, где:
1. Трансформатор;
2. Сеть;
3. Первая катушка;
4. Первый конденсатор;
5. Диодный мост. 51, 52, 53, 54 соответственно его первый, второй, третий, четвертый диоды;
6. Резистор;
7. Ключ;
8. Вторая катушка;
9. Второй конденсатор.The generator circuit with a passive-active method of inputting signal currents into a three-phase electric network (generator) is shown in figure 1, where:
1. Transformer;
2. Network;
3. The first coil;
4. The first capacitor;
5. The diode bridge. 5 1 , 5 2 , 5 3 , 5 4, respectively, its first, second, third, fourth diodes;
6. Resistor;
7. The key;
8. The second coil;
9. The second capacitor.
Работает генератор следующим образом. The generator operates as follows.
1. Рассмотрим работу генератора, выполненного по схеме, как в прототипе. Для этого исключают из схемы (фиг.1) элементы 4, 8, 9, катод третьего 53 и анод второго 52 диодов подключают не к "земле", а к Фазе В. Подключение показано пунктиром. Конденсатор прототипа 41 (фиг.1) показан пунктиром, включен между Фазами АВ. Принимаем, что потенциал Фазы А выше потенциала Фазы В. При значении t=0 конденсатор 41 заряжен, как это показано на фиг.1. В промежутке времени , через ключ протекают два тока:
1. Ток заряда i(t) электромагнитной энергией первой катушки;
2. Ток разряда конденсатора 41 на резистор 6. (Значениями сопротивлений диодов и ключа пренебрегают в связи с их малостью по сравнению с величиной сопротивления резистора 6). Ток разряда протекает по цепи: "плюс" конденсатора 41 - первый диод 51 - резистор 6 - ключ 7 - третий диод 53 - "минус" конденсатора 41. Действующее значение напряжения, приложенного к конденсатору 41, равно U=380 В. Энергия, накопленная конденсатором 41 за один период То, равна:
где Wc - энергия электрического поля, накопленная конденсатором 41 за период Tо;
С - емкость конденсатора 41.1. Consider the operation of the generator, made according to the scheme, as in the prototype. For this, elements 4, 8, 9, the cathode of the third 5 3 and the anode of the second 5 2 diodes are not connected to the ground, but to Phase B. The connection is shown by a dotted line. The capacitor of the prototype 4 1 (figure 1) is shown by a dotted line, included between Phases AB. We assume that the potential of Phase A is higher than the potential of Phase B. At t = 0, the capacitor 4 1 is charged, as shown in Fig. 1. In time lapse , two currents flow through the key:
1. The charge current i (t) is the electromagnetic energy of the first coil;
2. The discharge current of the capacitor 4 1 to the resistor 6. (The resistance values of the diodes and the key are neglected due to their smallness compared to the resistance value of the resistor 6). The discharge current flows along the circuit: “plus” of the capacitor 4 1 - first diode 5 1 - resistor 6 - key 7 - third diode 5 3 - “minus” of the capacitor 4 1 . The effective value of the voltage applied to the capacitor 4 1 is U = 380 V. The energy stored by the capacitor 4 1 for one period T o is:
where Wc is the energy of the electric field accumulated by the capacitor 4 1 for the period T o ;
C is the capacitance of the capacitor 4 1 .
При протекании тока разряда конденсатора 41, напряжение Uc(t) убывает по экспоненте:
где Um = 536 В - амплитудное значение;
t - время разряда конденсатора;
l - основание натурального логарифма;
R - сопротивление резистора 6;
τ=R•C.When the current flow of the discharge of the capacitor 4 1 , the voltage U c (t) decreases exponentially:
where U m = 536 V is the amplitude value;
t is the discharge time of the capacitor;
l is the base of the natural logarithm;
R is the resistance of the resistor 6;
τ = R • C.
Энергия, рассеиваемая в сопротивлении R в течение всего переходного процесса, равна энергии, запасенной в электрическом поле до коммутации, т.е. в промежутке времени t, где
Переходный процесс считают законченным через промежуток времени
t≅(3÷4)τ
Для расчета величины мощности потерь в прототипе задают конкретные исходные данные, взятые, например, из расчета генератора, схема которого аналогична схеме аналога (К.И.Гутин, С.А.Цагарейшвили. Генератор гармонических колебаний для передачи информации в сельских электрических сетях. Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. Выпуск 1 (53). ВИЭСХ, М., 1985 г., с.6-16).The energy dissipated in the resistance R during the entire transient process is equal to the energy stored in the electric field before switching, i.e. in the time interval t, where
Transition considered complete after a period of time
t≅ (3 ÷ 4) τ
To calculate the power losses in the prototype, specific initial data is taken, for example, taken from the calculation of a generator whose circuit is similar to that of an analogue (K.I. Gutin, S.A. Tsagareishvili. Harmonic oscillation generator for transmitting information in rural electric networks. Scientific -technical bulletin on the electrification of agriculture. Issue 1 (53). VIESH, M., 1985, p.6-16).
Где fо=833 Гц - частота тока сигнала;
R=8 Oм - сопротивление резистора 6;
С=8•10-6 Ф - емкость конденсатора 41;
L=4,57•10-3 Гн - индуктивность первой катушки.Where f o = 833 Hz is the signal current frequency;
R = 8 Ohm - resistance of the resistor 6;
C = 8 • 10 -6 F - capacitor 4 1 ;
L = 4.57 • 10 -3 H - inductance of the first coil.
Определим время tpаз (C), принятое для разряда конденсатора 41
Определим промежуток времени tpаз (4τ) разряда конденсатора 41 за промежуток времени 4τ:
4τ=4RC=4•8•8•10-6=2,56•10-4 c (7)
Сравнивая выражения (6) и (7), можно считать, что конденсатор 41 полностью разрядился на резистор 6.Determine the time t paz (C) adopted for the discharge of the capacitor 4 1
Define the period of time t paz (4τ) discharging the capacitor April 1 during a time interval 4τ:
4τ = 4RC = 4 • 8 • 8 • 10 -6 = 2.56 • 10 -4 s (7)
Comparing expressions (6) and (7), we can assume that the capacitor 4 1 is completely discharged to the resistor 6.
Определим мощность потерь Рп за счет разряда конденсатора 41 на резистор 6 при непрерывной работе генератора
Pп=U2Cf0=3802•8•10-6•833=960 Вт (8)
Учитывая, что генератор работает только при передаче символов "1", a при передаче символов "0" не работает и что в сообщении количество сигналов "1" и "0" принимаем равным, мощность потерь при передаче символов "1" - Рп ("1") равна:
Следует учесть, что основная нагрузка по передаче сигналов приходится на генератор, установленный на диспетчерском пункте (ДП), который ведет циклический опрос состояния электрооборудования, установленного на 1, 2, 3.... контролируемых пунктах (КП). Принимают условия, что длительность передачи информации с КП в два раза больше, чем длительность запроса КП с ДП, тогда с учетом (9) мощность потерь в генераторе ДП - Рп(ДП) будет равна:
2. Рассмотрим работу генератора, реализующего заявленное изобретение.Determine the power loss P p due to the discharge of the capacitor 4 1 to the resistor 6 during continuous operation of the generator
P p = U 2 Cf 0 = 380 2 • 8 • 10 -6 • 833 = 960 W (8)
Given that the generator works only when the transmission symbols "1", a transmission symbol "0" is not working, and that the communication of signals "1" and "0" is assumed equal, the power loss to a character "1" - P n ( "1") is equal to:
It should be noted that the main load for signal transmission falls on the generator installed at the control room (DP), which conducts a cyclic survey of the status of electrical equipment installed at 1, 2, 3 .... controlled points (KP). Accept the conditions that the duration of the transmission of information from the CP is twice as long as the duration of the request from the CP with DP, then, taking into account (9), the power of losses in the DP - R p (DP) generator will be equal to:
2. Consider the operation of a generator that implements the claimed invention.
Пусть потенциал Фазы А выше потенциала "Земли", при этом открыты первый 51 и третий 53 диоды. В момент времени амплитудное значение тока заряда 2Im согласно (1) равно:
где ;
R=8 Ом;
L1=4,57•10-3 Гн;
;
fo=833 Гц,
т. е. параметры для расчета i1(t) приняты, как в расчете прототипа по п. 1.Let the potential of Phase A be higher than the potential of "Earth", while the first 5 1 and the third 5 3 diodes are open. At time the amplitude value of the charge current 2I m according to (1) is equal to:
Where ;
R = 8 ohms;
L 1 = 4.57 • 10 -3 H;
;
f o = 833 Hz,
i.e., the parameters for calculating i 1 (t) are adopted, as in the calculation of the prototype according to claim 1.
Во время прохождения тока i(t) по низковольтной обмотке трансформатора Фазы А - первой катушке 3 - первому диоду 51 - резистору 6 - ключу 7 - третьему диоду 53 - "земле" в первой катушке 3 будет накапливаться электромагнитная энергия, которая в момент времени будет равна:
где 2Im=16 А, согласно (11).During the passage of current i (t) through the low-voltage winding of the Phase A transformer - to the first coil 3 - to the first diode 5 1 - to the resistor 6 - to the key 7 - to the third diode 5 3 - the ground in the first coil 3 will accumulate electromagnetic energy, which at the moment time will be equal to:
where 2Im = 16 A, according to (11).
В момент времени ключ 7 размыкают и в параллельном контуре L1С1 возникнут свободные колебания тока i(t) при
В связи с тем, что первая 3 и вторая 8 катушки индуктивно связаны, в последовательном контуре L2С2 также возникнет ток сигнала io(t), значение которого определено в (3).At time the key 7 is opened and in the parallel circuit L 1 C 1 there will be free oscillations of the current i (t) at
Due to the fact that the first 3 and second 8 coils are inductively coupled, a signal current i o (t) will also occur in the serial circuit L 2 C 2 , the value of which is defined in (3).
Осцилограмма тока io(t) приведена на фиг.2. Выражение (3) можно записать в другом виде
Выражение (13) показывает, что в две Фазы сети В и С вводят два тока на частотах ω1 и ω2, т.е.The waveform of the current i o (t) is shown in figure 2. Expression (3) can be written in another form
Expression (13) shows that in two phases of the network B and C, two currents are introduced at frequencies ω 1 and ω 2 , i.e.
io(f1) = Imsinω1t и io(f2) = Imsinω2t (14)
Таким образом, несмотря на то, что ключ 7 коммутирует с частотой fo, в линию поступает два тока сигнала на частотах f1=fo-F и f2=fo+F.i o (f 1 ) = I m sinω 1 t and i o (f 2 ) = I m sinω 2 t (14)
Thus, despite the fact that the key 7 commutes with a frequency f o , two signal currents at frequencies f 1 = f o -F and f 2 = f o + F enter the line.
Из описания работы схемы следует, что в заявленном техническом предложении тока разряда первого конденсатора 4 на резистор 6 нет, а значит нет и потерь, которые для конкретного примера в прототипе равны Рп(ДП)=160 Вт. Также следует отметить, что с увеличением частоты fо, как это следует из (8), потери увеличиваются прямо пропорционально с увеличением fо за счет увеличения в единицу времени числа циклов разряда конденсатора 41 на резистор 6.From the description of the circuit, it follows that in the claimed technical proposal there is no discharge current of the first capacitor 4 to resistor 6, and therefore there are no losses, which for a specific example in the prototype are equal to R p (DP) = 160 W. It should also be noted that with an increase in the frequency f о , as follows from (8), the losses increase in direct proportion to an increase in f о due to an increase in the unit of time of the number of discharge cycles of the capacitor 4 1 to resistor 6.
Примечание. Есть в предложенном техническом решении ряд положительных добавочных моментов:
1. Для ключевых генераторов, которые работают при больших напряжениях, практически трудно использовать транзисторы, которые работают с ограниченными токами и не держат импульсивных перегрузок в сотни ампер, поэтому приходится в качестве ключа применять тиристор с принудительным закрытием. Применить в прототипе транзистор на токи хотя бы до 50 А нельзя, т.к. в момент его открытия будет большой бросок тока разряда конденсатора 41 на резистор R, который заряжен до 530 В. Этот ток можно ограничить увеличением сопротивления резистора R, но тогда будет мал КПД и полезный ток.Note. There are a number of positive additional points in the proposed technical solution:
1. For key generators that operate at high voltages, it is practically difficult to use transistors that operate with limited currents and do not hold impulse overloads of hundreds of amperes, so you have to use a thyristor with forced shutdown as a key. It is impossible to apply a transistor for currents at least up to 50 A in the prototype, because at the time of its opening, there will be a large surge in the discharge current of the capacitor 4 1 to the resistor R, which is charged up to 530 V. This current can be limited by increasing the resistance of the resistor R, but then the efficiency and useful current will be small.
2. В прототипе ключ находится под напряжением 530В , заявленным в раз меньше, т.к. он работает не с линейным напряжением, а с фазным.2. In the prototype, the key is under voltage 530V declared in times less because It works not with line voltage, but with phase voltage.
3. Учитывая вышесказанное, нам удалось выполнить генератор на транзисторе, причем сопротивление резистора R не 8 Ом, как в примере, а R=0, т.е. практически имеют потери в генераторе только в проводах и элементах схемы. 3. Given the above, we were able to run a generator on a transistor, and the resistance of the resistor R is not 8 Ohms, as in the example, but R = 0, that is, practically have losses in the generator only in wires and circuit elements.
Выводы. Таким образом, цель, поставленная изобретением, доказана, т.е. снижена мощность потребления. Conclusions. Thus, the goal set by the invention is proved, i.e. reduced power consumption.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002109726/09A RU2224364C2 (en) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002109726/09A RU2224364C2 (en) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002109726A RU2002109726A (en) | 2003-10-27 |
RU2224364C2 true RU2224364C2 (en) | 2004-02-20 |
Family
ID=32172562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002109726/09A RU2224364C2 (en) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2224364C2 (en) |
-
2002
- 2002-04-15 RU RU2002109726/09A patent/RU2224364C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЦАГАРЕЙШВИЛИ С.А., ГУТИН К.И. Теоретические основы построения каналообразующего устройства на тональных частотах по электрическим сетям 0,4-35 кВ. Наука и технологии в промышленности. - М., 2001, №2 (5), с.55-56. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200043702A1 (en) | High voltage resistive output stage circuit | |
Krishnaswami et al. | Control of high-frequency AC link electronic transformer | |
JP3122186B2 (en) | Low voltage modulator for circular induction accelerator | |
CN101645655B (en) | Quasi-resonance controlled switch voltage stabilizing circuit and method | |
US10819235B2 (en) | Power converter | |
WO2006071886A9 (en) | High voltage pulse generator | |
CN101854121A (en) | Resonant power converters | |
RU2224364C2 (en) | Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains | |
KR101973277B1 (en) | Damper and an electrical energy converting device using the same | |
RU2224363C2 (en) | Passive-active method for feeding signal currents to three-phase power mains | |
RU2212759C2 (en) | Generator using passive-active method for signal current input in three-phase power mains | |
CN108809274A (en) | A kind of pulse power generating means | |
RU2210180C2 (en) | Way to form high-voltage pulses | |
RU2307441C1 (en) | Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers | |
CN208522722U (en) | A kind of pulse power generating device | |
Mamun et al. | Novel high-frequency energy-efficient pulsed-dc generator for capacitively coupled plasma discharge | |
RU2224362C2 (en) | Generator for feeding signal currents to three- phase power mains | |
RU2212758C2 (en) | Passive-active method for current input in three- phase power mains | |
RU2224361C2 (en) | Method for feeding signal currents to three- phase power mains | |
RU2447571C1 (en) | Converter | |
Wang et al. | Multi-Mode PWM Modulator for a 4-Switch DC-DC Converter Operating with Tri-State | |
Van Neste et al. | Luxating inverter for wide-band wireless power transfer | |
RU2224370C2 (en) | Generator for feeding signal currents to three-phase power mains | |
Muhammad et al. | Digital control of high DC voltage converter based on Cockcroft Walton voltage multiplier circuit | |
RU2280948C2 (en) | Generator for inputting current signal to three-phase mains |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040416 |