RU2756629C1

RU2756629C1 - Статический накопительный источник промежуточного питания

Info

Publication number: RU2756629C1
Application number: RU2021116516A
Authority: RU
Inventors: Илья Валерьевич Филимонов
Original assignee: Общество ограниченной ответственности "Русгенерация"
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2021-06-08
Publication date: 2021-10-04

Abstract

Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к статическим накопительным источникам промежуточного питания, предназначенным для подключения между электрической сетью и потребителем электрической энергии. Техническим результатом является увеличение потребляемой активной мощности у потребителя с одноврменным снижением этой мощности у источника в момент потребляемой нагрузки. Статический накопительный источник промежуточного питания включает в себя конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, балластовый конденсаторный блок, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии. Индукционный модуль включает в себя девять индукторов, соединенных параллельно. Каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него двух основных катушек и трех измерительных катушек. Одна из двух основных катушек имеет две противофазные обмотки. Три измерительные катушки подключены к блоку управления. Каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой стороны - с выходной клеммой. При этом конденсаторный модуль, соединенный с основными катушками индукторов, включает в себя пятнадцать конденсаторных блоков по пять параллельно соединенных блоков на каждую фазу и по три конденсатора в каждом блоке. Блок управления выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений и представляет собой матрицу из девяноста индукционных трансформаторов тока и измерительных щупов. Балластовый конденсаторный блок, подключенный к противофазным обмоткам основной катушки индукционного блока, состоит из двадцати конденсаторов, соединенных матрицей. 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к промежуточному источнику питания для потребителей электроэнергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Множество потребителей электрической энергии в настоящее время являются чувствительными к параметрам подаваемой электрической энергии, и отклонение от заданных параметров может привести либо к неисправности, либо к отклонениям рабочих характеристик потребителя, что особенно нежелательно в промышленном оборудовании, так как может привести к нежелательным последствиям в ходе технологического процесса.

В настоящее время известно множество решений, направленных на обеспечение электропитания потребителей, с различным принципом действия, свойствами, характеристиками и т.д.

Например, в уровне техники известна статическая электрическая машина, раскрытая в документе CN 106571745 А от 29.06.2018 г., предназначенная для подачи питания к потребителям электрической энергии. Данная электрическая машина включает в себя источник энергии переменного тока, переменный конденсатор и выходной трансформатор, причем в зависимости от схемы подключения элементов в данной машине реализуется схема параллельного или последовательного резонанса, а электрическая мощность на выходе упомянутой электрической машины подается для питания потребителя электрической энергии. Однако, данное решение не обладает достаточной надежностью и безопасностью, поскольку резонансные явления, используемые в данном решении, могут привести к неисправности и питаемого оборудования

Наиболее близким техническим решением, взятым нами за прототип является патент РФ Н02М 5/06 №2723677 от 25.12.2019 г., где представлен промежуточный источник питания включающий в себя конденсаторный модуль, блок управления индукционный модуль и балластовый конденсаторный блок, причем индукционный модуль включает в себя несколько индукторов, соединенных параллельно, причем каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него основных катушек, и трех измерительных катушек, подключенных к блоку управления, причем конденсаторный модуль включает в себя множество конденсаторов и соединен с основными катушками индукторов индукционного модуля с возможностью зарядки конденсаторов посредством индукционного тока, генерируемого в противофазной основной катушке посредством ЭДС, и последующей разрядки в упомянутые синфазные основные катушки, причем каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой - с выходной клеммой.

Технический результат заключается в повышении надежности.

Недостатком является отсутствие возможности управления с помощью программного обеспечения и контроллеров (ввиду их малого быстродействия), но это же является и достоинством, так как не требуется исправлять возникающие ошибки в программном обеспечении.

Техническая задача, решаемая в предложенном устройстве является увеличение потребляемой активной мощности у потребителя с одноврменным снижением этой мощности у источника. Только в момент потребляемой нагрузки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача решается тем, что предложен статический накопительный источник промежуточного питания., предназначенный для подключения между электрической сетью и потребителем электрической энергии, включающий конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, балластный конденсаторный блок, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии. Причем индукционный модуль включает в себя девять индукторов, соединенных параллельно, причем каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него двух основных катушек, причем одна из них имеет две противофазные обмотки, и трех измерительных катушек, подключенных к блоку управления, а каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой стороны - с выходной клеммой, при этом конденсаторный модуль, соединенный с основными катушками индукторов, включает в себя пятнадцать конденсаторных блоков по пять параллельно соединенных блоков на каждую фазу и по три конденсатора в каждом блоке, а блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений и представляет собой матрицу из девяноста индукционных трансформаторов тока и измерительных щупов, а балластовый конденсаторный блок, подключенный к противофазным обмоткам основной катушки индукционного блока, состоит из двадцати конденсаторов соединенных матрицей.

Настоящее изобретение позволяет обеспечить снижение потребляемой активной мощности потребителем от сети,

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Работа предложенного устройства поясняется чертежами на которых

На фиг. 1. Представлен конденсаторный модуль

Конденсаторный модуль - выполняет работу по накачке дополнительной энергии рабочего контура. Имеет пятнадцать конденсаторных блоков по три конденсатора в каждом блоке. Каждый конденсаторный блок имеет конструктивную особенность: встроенный разрядник в виде реле с замыканием на нейтраль..) Для каждой из фаз используется ряд из пяти параллельно соединенных конденсаторных блоков

На фиг. 2 представлена матрица блока управления

Блок управления - выполняет работу по градиентному измерению линии разряда/зарядка конденсаторов при помощи матрицы из индукционных трансформаторов тока типа Т-0,66 в количестве девяносто штук с 5А измерительными щупами на выходе и до 1000А измерителями на линии измерения.

Непосредственные «мозги» устройства. По тридцать трансформаторов тока на одну рабочую фазу или по десять на каждую линию разряда/заряда конденсаторов Данное количество и расположение, обусловлено необходимостью более точных замеров по линии протекания тока по линии конденсаторов и используется для сбора данных для управления на основе среднеарифметических числовых значений поступающих от измерительных трансформаторов тока на аналого-цифровой преобразователь в виде непривязанного и не преобразованного в какие либо единицы измерения хэш потока, ограниченного четырьмя знаками для простоты и скорости вычисления среднеарифметического значения потока по времени с интервалом в 1800 секунд с шагом 0.5 секунда. Этих рамок достаточно, для принятия управленческих решений на уровне алгоритма управления (АУ). Данный блок так же выполняет функции «матрицы управления», при соединении частей которых можно подтолкнуть АУ к вычислению хэш потока более быстро (путем сокращения знаков в вычислении среднеарифметического числа от хэш единиц), что приводит к углублению общего градиента замеров и сокращению времени принятия тех или иных решений по управлению, основным алгоритмом управления. А также дает возможность, без подключения к внешним визуальным источникам и иным средствам отображения управляющей информации (внешней консоли например), повлиять на сам процесс управления устройства.

На фиг. 3 представлена блок схема индукционного модуля,

На фиг 3а представлена схема индуктора индукционного модуля.

Индукционный модуль выполняет основную работу по дополнительной выработке мощности. Непосредственное «сердце устройства». Имеет в составе девять индукторов, которые заключены в корпус больших трансформаторов тока типа ТОЛ.

По три индуктора на одну рабочую фазу, соединенных параллельно, что обусловлено необходимостью создания устойчивого градиента мощности при совершении основной работы. Каждый индуктор состоит из магнитопрводного сердечника, намотанных на него двух основных катушки (Т4-Т5), одна из которых имеет две противофазных обмотки (Т5 и Т5.1) и трех измерительных катушек (T1, Т2, Т3), подключенных к «матрице управления» для постоянного отслеживания работы и потока информации для управления.

На фиг 4 представлен балластовый конденсаторный блок

Балластовый конденсаторного блока, состоит из двадцати типовых конденсаторов, соединенных параллельной матрицей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Работы предложенного устройства основана на теории электромагнитной индукции, той его части, в которой учитывается вихревое поле, возникающее при самоиндукции.

(https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F).

При прохождении электрического тока через магнитопроводы индукторов, имеют гальваническую связь с источником питания и потребителем, а не индуктивную, создается замкнутое электромагнитное поле, которое начинает возбуждение и создания индуктивного электромагнитного поля на рабочих катушках (Т4 и Т5) и на измерительных (T1, Т2, Т3). Измерительные катушки начинают показывать измерительную информацию и алгоритм начинает накапливать статистику, для вычисления среднеарифметического значения пиков хэш чисел поступающих отТ1-Т3, по прошествии 1800 секунд, производится первая разрядка всех линий конденсаторов в катушки индукторов(до этого, конденсаторы находились в режиме зарядки и реле разряда были в положении «накопления емкости» и заряжались от противофазной обмотки рабочих катушек индукторов, обозначенных Т5), в следствии чего на рабочих катушках Т4 и Т5 возникает пульсация сформированного протеканием тока электромагнитного поля, которая провоцирует появление более мощной ЭДС в электромагнитном сердечнике индукторов (обратная индукция, вихревое поле с обратной электромагнитной полярностью полярностью), что провоцирует сдвиг тока выходного от входного на 180 градусов и уменьшает ток на входе относительно выхода на время импульса.

Сам импульс из-за скорости протекания процесса расходует не весь свой потенциал на дополнительную ЭДС магнитопровода, создает избыточность индукционного тока на катушке (точнее на время импульса создается кратковременная избыточность обратного вихревого поля, которое находится в фазе с катушкой Т5.1) Т5, создавая тем самым картину поля, похожего на вихревой поток и меняя его магнитные свойства, превращая заряженный поток в ток (благодаря самоиндукции, которая создается в этих условиях), достаточный и приемлемый для зарядки конденсаторов (зарядка происходит от избыточного противофазного основному ЭМП полю, вихревого поля, которая в этот момент создается и которое находится в фазе протекания тока по катушке Т5.1), находящихся на линии протекания данного процесса, тем более, что после их разрядки и создания вышеназванного импульса, который детектируется катушками Т1-Т3, реле разряда/заряда переходит в положение «накопления емкости» (Которая и накапливается от противофазной катушки, которое берет ток из синфазного ей созданного вихревого поля, совершающего в это время вместо перехода в сопротивления основного проводника, работу по зарядке конденсаторов). После первого импульса конденсаторы, разумеется, заряжаются далеко не полностью, и остаются открытыми для заряда, пока внутренний предохранитель не закроет реле в положение 0 для того, чтобы избежать перезарядки (очень кратковременно), после чего поступает управляющий сигнал, реле открывается на разряд и работа повторяется вновь. Стечением времени и определенного числа совершения вышеназванной работы контура, постепенно создается избыточность поля достаточная (накопление потенциала поля вихревого), для непрерывной зарядки и разрядки линии конденсаторов. Что создает эффект довыработки дополнительной мощности(вместо увеличения сопротивления проводника протекания основного тока)и силы тока на выходе к источнику потребления электроэнергии, относительно источника питания. Для безопасности, избыток потенциала от катушки Т5, сбрасывается в контур заземления (В данном случае имеется в виду неизрасходованный потенциал вихревого поля, до его перехода в увеличение сопротивления проводника основного, такие условия создаются благодаря отсутствию гальванической связи с основным проводником, иначе это было бы невозможно сделать). Чтобы этого не произошло мгновенно и для помощи в появлении данной избыточности, на линии заземления от катушки Т5 на всех индукторах установлено пассивное сопротивление (для кратковременной задержки сброса импульсного избытка вихревого противофазного поля).

Claims

Статический накопительный источник промежуточного питания, предназначенный для подключения между электрической сетью и потребителем электрической энергии, включающий конденсаторный модуль, блок управления, индукционный модуль, балластовый конденсаторный блок, входные клеммы, выполненные с возможностью подключения к электрической сети, и выходные клеммы, выполненные с возможностью подключения к потребителю электрической энергии, причем индукционный модуль включает в себя девять индукторов, соединенных параллельно, причем каждый индуктор состоит из магнитопроводного сердечника, намотанных на него двух основных катушек, причем одна из них имеет две противофазные обмотки, и трех измерительных катушек, подключенных к блоку управления, а каждый магнитопроводный сердечник соединен с одной стороны с входной клеммой, а с другой стороны - с выходной клеммой, при этом конденсаторный модуль, соединенный с основными катушками индукторов, включает в себя пятнадцать конденсаторных блоков по пять параллельно соединенных блоков на каждую фазу и по три конденсатора в каждом блоке, а блок управления соединен с измерительными катушками и выполнен с возможностью приема данных измерений из измерительных катушек и управления зарядкой/разрядкой конденсаторного модуля на основании измерений, представляет собой матрицу из девяноста индукционных трансформаторов тока и измерительных щупов, а балластовый конденсаторный блок, подключенный к протитивофазным обмоткам основной катушки индукционного блока, состоит из двадцати конденсаторов, соединенных матрицей.