RU2514087C1

RU2514087C1 - Энергосберегающий стабилизатор напряжения

Info

Publication number: RU2514087C1
Application number: RU2013127813/08A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Фомин
Original assignee: Общество с Ограниченной Ответственностью "Московская энергетическая компания"
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-04-27
Also published as: WO2014204359A3; WO2014204359A2

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания электротехнической аппаратуры, приводов, двигателей, осветительных сетей, блоков питания систем связи, автоматики и телемеханики с целью оптимизации работы электрооборудования и энергосбережения. Технический результат: расширение функциональных возможностей за счет усовершенствования ряда узлов стабилизатора напряжения и компенсатора реактивной мощности, увеличение КПД стабилизатора, экономия электроэнергии. Для этого предложен энергосберегающий стабилизатор напряжения трехфазной сети, который содержит как минимум один регулировочный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения, первичная обмотка которого подключена к блоку регулирования и коммутации, а вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, далее стабилизатор включает анализатор качества электросети с функциями программируемого логического контроллера с цифровыми управляющими выходами и возможностью конфигурирования функции управления устройством в зависимости от параметров электросети и коммутирующего блока. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания электротехнической аппаратуры, приводов, двигателей, осветительных сетей, блоков питания систем связи, автоматики и телемеханики с целью оптимизации работы электрооборудования и энергосбережения.

Известно устройство стабилизации напряжения, выполненное с возможностью подключения к источнику переменного электропитания и регулирования напряжения, подаваемого к определенным выбранным цепям, нагрузки которых получат преимущества от регулирования напряжения (патент РФ №2386994). Известное устройство содержит ШИМ или автотрансформатор с переключаемым фазовым углом, который является достаточно компактным и легким для включения в стандартное электрическое потребительское устройство, которое имеет раздельные цепи, то есть те, нагрузки которых получают преимущества от регулирования напряжения, и те, которые не получают преимуществ, так что первые могут управляться устройством, обеспечивая работу при устойчивом и уменьшенном напряжении, таким образом обеспечивая технический результат - гарантируя сокращение потребления энергии и повышение срока службы приборов, подключенных к устройству.

К недостаткам устройства относится то, что оно при включении изменяет синусоиду токов сети.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение энергосберегающего стабилизатора напряжения для трехфазной цепи, не изменяющего при включении в цепь синусоиды токов.

Поставленная задача решается с помощью энергосберегающего стабилизатора напряжения трехфазной сети, который содержит как минимум один регулировочный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения, первичная обмотка которого подключена к блоку регулирования и коммутации, а вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, далее стабилизатор включает анализатор качества электросети с функциями программируемого логического контроллера с цифровыми управляющими выходами и возможностью конфигурирования функции управления устройством в зависимости от параметров электросети и коммутирующего блока, выполненного на базе управляющих выходов анализатора, которые через помехоподавляющую схему, состоящую из RC-супрессора и конденсаторных пускателей с группой подавления пусковых токов или контакторов типа двунормально открытых или двунормально закрытых, совершают коммутацию первичной обмотки регулировочного трансформатора, размыкающего и замыкающего контактов, соединенных последовательно, при этом первичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны параллельно вторичной первыми одноименными выводами непосредственно, с другой - через второй размыкающий контакт; к точке соединения второго вывода первичной обмотки и второго размыкающего контакта подключен второй замыкающий контакт от блока управления, совмещенного с анализатором, параллельно первичной обмотке упомянутого трансформатора включен конденсатор, а параллельно коммутирующим элементам включены RC-цепи, параллельно нагрузке включен выходной конденсатор, в него введен силовой двухполюсный автомат с независимым расцепителем, контакты которого включены последовательно в цепь нагрузки на входе и выходе регулировочного узла, между сетью и входом и между нагрузкой и выходом упомянутого узла, дополнительный узел защиты с дистанционным управлением, подключенный входом к точке соединения первого силового контакта со входом регулировочного узла, выходом - к нейтральному проводу сети, второй и третий контакты трехполюсного автомата защиты упомянутого дополнительного узла подключены между нейтральным проводом и точкой соединения упомянутого второго замыкающего контакта с конденсатором первой RC-цепи и между выходным выводом первичной обмотки трансформатора и точкой соединения вторых замыкающего и размыкающего контактов коммутирующего блока.

Устройство может быть каскадировано, номинал ступени регулирования зависит от параметров трансформатора. Возможно подключение дополнительных устройств, влияющих на качество электросети. Предпочтительно в качестве однофазного сухого трансформатора используют Ш-образный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения с одним или двумя сердечниками. К стабилизатору возможно подключение дополнительных устройств, влияющих на качество электросети.

Предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности стабилизаторов трехфазного напряжения, усовершенствовать ряд узлов стабилизатора напряжения и компенсатора реактивной мощности, увеличить КПД стабилизатора, уменьшить энергопотребление за счет уменьшения активной и реактивной мощностей сети.

Энергосберегающий эффект устройства основан на принципе, независимом по фазам регулировании напряжения в сети, что позволяет добиться экономии до 40% электроэнергии по сравнению с аналогами и получить КПД устройства не менее 99,7%. При этом потери активной мощности на стабилизаторе напряжения в 15 раз меньше по сравнению с аналогами, а срок службы составляет 20-25 лет.

Энергосберегающее устройство предназначено для использования на гражданских и промышленных объектах в сетях 0,4 кВ.

Также к анализатору можно подключать всевозможные датчики анализа газов, влажности воздуха, датчики движения воздушных потоков.

На фиг.1 представлена схема энергосберегающего стабилизатора напряжения.

Энергосберегающий стабилизатор напряжения включает анализатор качества электросети с функциями программируемого логического контроллера с цифровыми управляющими выходами 1, устройство дистанционного управления и резервирования 2, например сотовый модем 3G, коммутирующий блок 3,4, 5, регулировочный Ш-образный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения 6, 7, 8, главный рубильник 9.

Стабилизатор напряжения предназначен для подключения на вводе электропитания объекта (здания, цеха или отдельной электроустановки). Стабилизатор напряжения влияет на три фактора некачественной электросети, которые ведут к повышенным расходам электроэнергии на технологическом, инженерном и бытовом оборудовании:

1) Повышенное напряжение.

2) Уровень реактивной мощности.

3) Уровень высших составляющих гармоник основной частоты.

Измеряемые анализатором качества электросети параметры: входное напряжение в сети, ток нагрузки, коэффициент мощности, наличие гармоник напряжение и тока. Анализатор качества электросети обеспечивает непрерывное измерение напряжения и тока на частоте 20 кГц и рассчитывает все производные значения, как мощность, коэффициент мощности и гармоники с временной дискретностью до 200 мс. Анализатор в реальном времени изменяет эффективное значение (TRMS) напряжения и тока. Для анализа качества электросети используется специализированное программное обеспечение для ПК. Передача данных из анализатора на ПК осуществляется через один из стандартных интерфейсов. Параметризация анализатора качества электросети и непрерывный анализ в режиме реального времени также осуществляется через программное обеспечение. Наличие функционала программируемого логического контроллера и цифровых выходов позволяет анализатору качества электросети обеспечивать управление установкой.

Регулирование реактивной мощности возможно с помощью дополнительно подключаемых ступеней компенсаторов реактивной мощности. Для контроля и регистрации параметров электросети и режимов работы устройства предусмотрена возможность дистанционного управления и резервирования, а также использования средств связи, как, например, сотовый модем 3G. Подключение и передача данных осуществляется по протоколу TCP/IP и интерфейсу Ethernet.

Claims

Энергосберегающий стабилизатор напряжения, содержащий, по меньшей мере, один регулировочный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения, первичная обмотка которого подключена к блоку регулирования и коммутации, а вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, анализатор качества электросети с функциями программируемого логического контроллера с цифровыми управляющими выходами и возможностью конфигурирования функции управления устройством в зависимости от параметров электросети и коммутирующего блока, выполненного на базе управляющих выходов анализатора, которые через помехоподавляющую схему, состоящую из RC-супрессора и конденсаторных пускателей с группой подавления пусковых токов или контакторов типа двунормально открытых или двунормально закрытых, совершающих коммутацию первичной обмотки регулировочного трансформатора, размыкающего и замыкающего контактов, соединенных последовательно, при этом первичная обмотка трансформатора с одной стороны подключена к первым выводам напрямую, с другой - через второй размыкающий контакт; к точке соединения второго вывода первичной обмотки и второго размыкающего контакта подключен второй замыкающий контакт от блока управления, совмещенного с анализатором, параллельно первичной обмотке трансформатора включен конденсатор, а параллельно коммутирующим элементам включены RC-цепи, параллельно нагрузке включен выходной конденсатор, содержащий силовой двухполюсный автомат с независимым расцепителем, контакты которого включены последовательно в цепь нагрузки на входе и выходе регулировочного узла, между сетью и входом и между нагрузкой и выходом упомянутого узла, введен дополнительный узел защиты с дистанционным управлением, подключенный входом к точке соединения первого силового контакта со входом регулировочного узла, выходом - к нейтральному проводу сети, второй и третий контакты трехполюсного автомата защиты упомянутого дополнительного узла подключены между нейтральным проводом и точкой соединения упомянутого второго замыкающего контакта с конденсатором первой RC-цепи и между выходным выводом первичной обмотки трансформатора и точкой соединения вторых замыкающего и размыкающего контактов коммутирующего блока.