SU866645A1

SU866645A1 - Device for compensating for voltage fluctuations

Info

Publication number: SU866645A1
Application number: SU802871748A
Authority: SU
Inventors: Вадим Семенович Синев; Иван Васильевич Швионов; Семен Давидович Бандуил; Изольда Борисовна Зайцева; Олег Павлович Ильин
Priority date: 1980-01-15
Filing date: 1980-01-15
Publication date: 1981-09-23

Description

Изобретение относитс к области устройств, предназначенных дл питани стабилизированным напр жением различных цепей малой мощности (например , 1-2 KB А), чувствительных к колебани м и отклонени м напр жени , например, систем автоматического управлени , выполненных на элементах Логика-Т или подобных им. В р де случаев указанные системы предназначены дл автоматического управлени группой электродвигателей достаточно большой мощности, которые при пусках потребл ют значительный ток и тем самым создают глубокие колебани напр жени сети, нарушающие нормальную работу цепей управлени , если они питаютс от этой же сети. Дл уменьшени вли ни колебаний напр жени на работу цепей малой мощности обычно примен ютс ферромагнитные , электронные или полупрово никовые стабилизаторы напр жени l Указанные устройства обладают р дом недостатков, из которых главным вл етс инерционность, при глубокой посадке напр жени его допустимый уровень косстанавливаетс не мгновенно, а спуст не менее 0,010 ,02 с. Этого времени достаточно дл потери информации в чейках пам ти системы программного управлени . Кроме того, нижний предел входного напр жени стабилизаторов, при котором гарантируетс выходное напр жение в допустимых пределах, ограничен 85% номинального напр жени . К .этому следует добавить высокую стоимость и удельную массу (20 кг и более на кВт мощности) стабилизаторов напр жени . Более надежными и экономичными вл ютс устройства, основанные на, принципе, компенсации падени напр жени в линии путем моделировани отрицательного сопротивлени в цепи нагрузки. К таким устройствам относ тс продольна емкостна компенсаци и сдвоенные реакторы 23Однако их габариты значительно превышают габаритУ цепей малой мощности , поэтому их применение нецелесообразно в тех случа х, когда требуетс устранение колебаний напр жени в цеп х малой мощности без устранени их в цепи силовой нагрузки . , Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство, состо щее из трансреактора, средний вывод обмотки которого подключен к источнику энергии, а крайние выводы подключены к двум цеп м нагрузки (спокойной и ударной), параллельно обмотке или ее части, включено сопротивление, активное или полное, причем указанные трансреакторы наход тс во всех трех фазах сети З.The invention relates to the field of devices intended to supply the stabilized voltage of various low-power circuits (e.g. 1-2 KB A) sensitive to voltage fluctuations and voltage deviations, for example automatic control systems made on Logic-T elements or similar. them. In a number of cases, these systems are designed to automatically control a group of electric motors of sufficiently high power, which during start-ups consume significant current and thus create deep fluctuations in the mains voltage, disrupting the normal operation of the control circuits if they are powered from the same network. To reduce the effect of voltage fluctuations on the operation of low-power circuits, ferromagnetic, electronic or semiconducting voltage regulators are usually used. These devices have a number of disadvantages, of which inertia is the main factor; during a deep fit, the voltage is not instantaneous. , and after not less than 0,010, 02 with. This time is enough to lose information in the memory cells of the software control system. In addition, the lower limit of the input voltage of the stabilizers, at which the output voltage is guaranteed within acceptable limits, is limited to 85% of the nominal voltage. To this, one should add the high cost and specific weight (20 kg or more per kW of power) of voltage regulators. Devices that are based on, in principle, compensating for the voltage drop in a line by simulating a negative resistance in a load circuit, are more reliable and cost-effective. Such devices include longitudinal capacitive compensation and twinned reactors. However, their dimensions significantly exceed the size of low-power circuits, so their use is impractical in cases where the need to eliminate voltage fluctuations in low-power circuits without eliminating them in the power load circuit. The closest to the present invention is a device consisting of a transreactor, the middle winding terminal of which is connected to an energy source, and the extreme terminals are connected to two load circuits (quiet and impact), parallel to the winding or its part, resistance is included, active or complete , wherein said transreactors are located in all three phases of the Z. network.

Недостатком известного устройства вл етс неэкономичность в услови х, когда одна из нагрузок имеет несоизмеримо малую мощность: габариты устройства малы по сравнению с электросиловой установкой, но весьма велики по сравнению с устройством автоматики или другими цеп ми малой нагрузки . . .A disadvantage of the known device is that it is uneconomical in conditions when one of the loads has disproportionately low power: the dimensions of the device are small compared to the electric power installation, but rather large compared to the automation device or other low load circuits. . .

Цель устройства - повышение надежности при подключении нагрузок различной мощности, снижение массы, габаритов и стоимости в несколько раз в услови х, когда мощность цепей дл которых осуществл етс стабилизаци напр жени , много меньше мощности силовой нагрузки. . The purpose of the device is to increase reliability when connecting loads of different power, reducing mass, dimensions and cost several times under conditions when the power of the circuits for which voltage is stabilized is much less than the power of the power load. .

Поставленна цель достигаетс тем,что в устройстве дл компенсации колебаний напр жени , содержащем трансреакторы, шунтированные резисторами , включенные последовательно в питающую сеть, выводы которых подключены к источнику энергии и к двум цеп м трехфазной нагрузки различной мощности, один трансформатор выполнен двухобмоточным, причем.его пер-, вична обмотка включена последовательно в пит ак цую сеть и к одному из выводов дл подключени нагрузки большой мощности, его вторична обмотка одним выводом подсоединена к выводу дл подсоединени нагрузки малой мощности, второй трансреактор снабжен двум первичными обмотками, включенными встречно в две другие фазы питающей сети, причем вторичные обмотки указанного трансреактора подсоединены встречно к первичным обмоткам со стороны источника питани , а вторые выводы вторичных обмоток подсоединены к двум другим выводам дл подсоединени нагрузки малой мощности.The goal is achieved by the fact that in a device for compensating voltage fluctuations containing transreactors shunted by resistors connected in series to the supply mains, the outputs of which are connected to an energy source and to two three-phase circuits of different power, one transformer is made two-winding, and The primary winding is connected in series to the feed network and to one of the terminals for connecting a high-power load; its secondary winding is connected by one terminal to a terminal for connection of a low-power load, the second transreactor is provided with two primary windings connected oppositely to two other phases of the power supply network, the secondary windings of the specified transreactor are oppositely connected to the primary windings from the power supply side, and the second terminals of the secondary windings are connected to two other terminals for connecting a small load power.

На чертеже показана схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство состоит из двух однофазных трансформаторов с немагнитным забором.в магнитопроводе (трансреакторов ) 1, 2 и трех активных сопротив;г1ений 3-5. Трансреактор 1 снабжен перэвичной обмоткой 6, включенной в первую фазу сети последовательно силовой йагрузке, и вторичной обмоткой 7, включенной в эту же фазу последовательно нагрузке цепи малой мощности, причем обе обмотки имеют общую точку со стороны источника питани и направлены встречно друг другу по отношению к общему магнитному потоку. Трансреактор 2 снабжен двум The device consists of two single-phase transformers with non-magnetic intake in the magnetic core (transreactors) 1, 2 and three active resistances, g1eny 3-5. The transreactor 1 is equipped with a primary winding 6, connected in the first phase of the network in series to a power load, and a secondary winding 7 connected in the same phase in series to the load of a low power circuit, both windings having a common point on the side of the power source and directed opposite to each other with respect to total magnetic flux. Transreactor 2 is equipped with two

одинаковыми первичными обмотками 8 и 9, включенными последовательно i силовой нагрузке соответственно во вторую и третью фазы и встречно направленными , а также двум вторичными обмотками 10 и 11, которые включены встречно между собой и последовательно в цепь малой мощности соответственно во вторую и третью фазы, а с одноименными обмотками 8 и 9the same primary windings 8 and 9, connected in series i to the power load, respectively, in the second and third phases and opposite directions, as well as two secondary windings 10 and 11, which are connected oppositely to each other and sequentially in the low-power circuit, respectively, in the second and third phases, and with the same windings 8 and 9

также имеют общую точку и также направлены встречно. Сопротивлени 3-.5 включены параллельно первичным обмоткам соответственно 6, 8 и 9.also have a common point and are also directed oppositely. Resistances 3-.5 are connected in parallel with the primary windings of 6, 8 and 9, respectively.

Устройство работает на принципе формировани отрицательного взаимного сопротивлени .The device operates on the principle of forming a negative mutual resistance.

Сопротивление первичной обмотки трансреактора 6 вместе с параллельным сопротивлением 3 образуют комплексное сопротивление, моделирующее сопротивление внешней питающей сети в масштабе 1:К. Поэтому падение нат пр жени На первичной .обмотке пропорционально току силовой нагрузки и в точности повтор ет все изменени падени напр жени в сети , но уменьшено в К раз. Если коэффициент трансформации трансреактора также равен К, на вторичной обмотке 7 падение напр жени в К раз больше, чем на первичной, т.е. по величине и фазе равно падению напр жени в сети. Но ввиду встречного включени первичной и вторичной обмоток напр жение вторичной обмотки противоположг но по знаку (т.е. сдвинуто по фазе на 180) падению напр жени в сети и тем самым полностью его компенсирует .)The resistance of the primary winding of the transreactor 6 together with the parallel resistance 3 form an impedance that simulates the resistance of the external supply network on a scale of 1: K. Therefore, the voltage drop on the primary winding is proportional to the current of the power load and exactly repeats all changes in the voltage drop in the network, but is reduced by a factor of K. If the transformation coefficient of the transreactor is also K, on the secondary winding 7 the voltage drop is K times greater than on the primary one, i.e. in magnitude and phase equals the voltage drop in the network. But in view of the on-line switching of the primary and secondary windings, the voltage of the secondary winding is opposite in sign (i.e. shifted in phase by 180) to the voltage drop in the network and thereby fully compensates it.)

Второй трансреактор служит той же цели, но отличаетс тем, что снабжен двум первичными обмотками 8 и 9/ включенными встречно в различные фазы силовой нагрузки. Поэтому его намагничивающий ток равен разности двух линейных токов силовой нагрузки , т.е. превышает каждый из них в f3 раз и сдвинут по отношению к току первой фазы не на 120, а на 90. Комплексное, сопротивление каждой обмотки должно быть в три раза меньше, чем у первого трансреактора,.а падение напр жени получаютс меньше в ./3 , так что с учетом дoпoлнkтeльного сдвина по фазе 30, этого достаточно дл сохранени симметрии трехфазного напр жени . Врезультате габариты трансреактора 2 практически такие же, как дл 1, а в целом устройство в 1,5 раза меньше, чем при включении трех одинаковых трансреакторов в три фазы линии.The second transreactor serves the same purpose, but differs in that it is equipped with two primary windings 8 and 9 / included in different phases of the power load. Therefore, its magnetizing current is equal to the difference of two linear currents of the power load, i.e. exceeds each of them by f3 times and shifted relative to the current of the first phase not by 120, but by 90. Comprehensive, the resistance of each winding should be three times less than that of the first transreactor, and the voltage drop is less ./ 3, so that taking into account the additional phase shift of phase 30, this is enough to maintain the symmetry of the three-phase voltage. As a result, the dimensions of the transreactor 2 are almost the same as for 1, and the device as a whole is 1.5 times smaller than when three identical transreactors are switched on in three line phases.

Дл изготовлени устройства необходимы два магнитопройода, лучше Ш-образной формы, позвол ющие обеспечить воздушный зазор 1-2 мм (например при мощности цепей до 1 кВт достаточны сердечники типа Ш-32). Исходным параметром расчета вл етс полное сопротивление провода трехфазной сети до места подключени устройства i. Если мощность понизительного трансформатора питающей подстанции соизмерима с мощностью электросиловой установки рассматриваемой сети, следует учесть сопротивление короткого замыкани понизи тельного трансформатора. Если Z неизвестно , его можно определить приб лиженно по наибольшему пусковому току силовой нагрузки и падению линейного или фазного напр жени в мо мент потреблени этого тока АЦд АЦф Ч1Г 1 Число витков вторичной обмотки 6 трансреактора 1 определ етс , исход из наибольшего компенсируемого фазно го напр жени (В) и сечени магнитопровода S (см ) по формуле (при частоте 50 Гц): а сечение провода - исход из длительного тока цепи малой мощности. Коэффициент транс рмации К долже быть одинаковым дл обоих трансреакторов и выбираетс в зависимости от требуемой точности стабилизации напр жени , но не более.отношени мощностей силовой нагрузки и цепей, дл которых предназначено устройство (обычно в 3-5 раз меньше этого соотношени ) . Число витков первичной обмотки 6 трансреактора 1 равноFor the manufacture of the device, two magnetodiots are needed, preferably a W-shaped, allowing an air gap of 1-2 mm to be provided (for example, if the power of the circuits is up to 1 kW, W-32 cores are sufficient). The initial parameter of the calculation is the impedance of the wire of the three-phase network to the point where the device i is connected. If the power of the step-down transformer of the supply substation is commensurate with the power of the electric power installation of the network in question, the short-circuit resistance of the downstream transformer should be taken into account. If Z is not known, it can be determined approximately by the largest starting current of the power load and the linear or phase voltage drop at the instant of consumption of this current ACD ACF CH1G 1 The number of turns of the secondary winding 6 of the transreactor 1 is determined by (B) and the cross section of the magnetic circuit S (cm) according to the formula (at a frequency of 50 Hz): and the cross section of the wire is based on the continuous current of the low power circuit. The transient coefficient K should be the same for both transreactors and is chosen depending on the required accuracy of voltage stabilization, but not more than the ratio of power load capacity and circuits for which the device is intended (usually 3-5 times less than this ratio). The number of turns of the primary winding 6 of the transreactor 1 is equal to

Если последнее выражение дает дробный результат, можно несколько изменить W или К в ту или иную сторону .If the last expression gives a fractional result, you can slightly change W or K in one direction or another.

После сборки трансреактора и подключени активного сопротивлени , выполненного, например, из константановой шинки сечением 1х 10 мм длиной 0,3-0,5 м (если в сопротивлении линии-преобладает индуктивна составл юща , активное сопротивление не тЕ)ебуетс ), производитс регулировка воздушного зазора магнито- провода. При этом замер етс полное сопротивление трансреактора, приведенное к числу витков вторичной обмотки , путем подачи небольшого напр жени (50-100 в; переменного тока на вторичную обмотку и измерени тока и на вторичную обмотку и измерени тока и напр жени . Зазор подбиФормула изобретени After the assembly of the transreactor and the connection of the active resistance, made, for example, of a Constantan shank with a cross section of 1 x 10 mm, 0.3-0.5 m long (if the inductive component prevails in the line resistance, the resistance is not more), air is adjusted magnetic wire gap. This measures the impedance of the transreactor reduced to the number of turns of the secondary winding by applying a small voltage (50-100 volts; alternating current to the secondary winding and measuring the current and the secondary winding and measuring current and voltage. Subform Formula Formula Invention

Устройство дл компенсации колебаний напр жени , содержащее трансреакторы , шунтированные резисторами, включенные последовательно в питающую сеть, выводы которых подключены к источнику энергии и к двум цеп мA device for compensating voltage fluctuations, containing transreactors, shunted by resistors, connected in series to the mains, the outputs of which are connected to an energy source and to two circuits

трехфазной нагрузки различной мощности , отличающеес тем, что с целью повышени надежности при подключении нагрузок различной мощности , один трансреактор выполнен двухобмоточным , причем его первич на oisмотка включена последовательно в питающую сеть и к одному из выводов дл подключени нагрузки большой мощности,1 его вторична обмотка одним выводом подсоединена встречноThree-phase load of different power, characterized in that in order to increase reliability when connecting loads of different power, one transreactor is double-wound, and its primary to wiring is connected in series to the supply network and to one of the terminals for connecting a high-power load, 1 its secondary winding is one the output is connected counter

к первичной обмотке со стороны источника энергии, а ее второй вывод подсоединен к выводу дл подсоединени нагрузки малой мощности, вто- рой трансреактор снабжен двум первичными обмотками, включенными. раетс так, чтобы соблюдалось соотношение: и : а 2 1,5KZ. Чтобы сопротивление неизмен лось в процессе работы устройства, перед ст гиванием магнитопровода в зазор, закладываютс заполн ющие прокладки из картона, гетенакса и т.п. Аналогично изготавливаетс второй трансреактор. Цри таком же магнитопроводе и зазоре число витков каждой из двух первичных обмоток 8 и 9 должно быть в YS раз меньше числа витков первичной обмотки 6 трансреактора 1 (может быть округлено до целого числа). Соответственно во столько раз число витков обмоток 10 и 11 меньше числа витков обмотки 7, так как коэффициенты трансформации должны быть одинаковыми. Сопротивление трансреактора, приведенное к любой из дв-ух вторичных обмоток, должно получитьс в три раза меньше, чем дл первичного трансреактора , т.е. i 2Дл этого нужно, чтобы каждое из активных сопротивлений 4 и 6 было в 1,5 раза меньше соответствующего :сопротивлени 3 трансреактора 1. Устройство обеспечивает стабилиза- . |цию трехфазного напр жени в пределах +3% с мгновенной компенсацией глубо к11х падений напр жени (например, на 40-50%), вызванных пуском двигателей и резкими изменени ми механической, электрической, технологической нагрузок при питании цепей автоматики и силовой нагрузки от общей трехфазной линии,и понизительной подстанции.to the primary winding from the source of energy, and its second output is connected to the output for connecting a low-power load; the second transreactor is equipped with two primary windings that are connected. It is designed so that the ratio: and: a 2 1,5KZ is observed. In order for the resistance to remain unchanged during the operation of the device, before shrinking the magnetic core into the gap, filling gaskets made of cardboard, getenax, etc. are laid. A second transreactor is likewise manufactured. With the same magnetic core and gap, the number of turns of each of the two primary windings 8 and 9 should be YS times less than the number of turns of the primary winding 6 of transreactor 1 (can be rounded to an integer). Accordingly, the number of turns of windings 10 and 11 is so many times less than the number of turns of winding 7, since the transformation ratios must be the same. The resistance of the transreactor, reduced to any of the two secondary windings, should be three times less than that for the primary transreactor, i.e. i 2 For this, it is necessary that each of the active resistances 4 and 6 be 1.5 times less than the corresponding: resistance 3 transreactor 1. The device provides stabilization. | Three-phase voltage within + 3% with instantaneous compensation of deep to 11x voltage drops (for example, by 40-50%) caused by engine start-up and abrupt changes in mechanical, electrical, technological loads during power supply of automation and power loads from the total three-phase line and down substation.

встречно в две другие фазы питающей сети, причем вторичиые обмотки указанного трансреактора подсоединены встречно к первичным обмоткам со стороны источника питани , а вторые выводы о&моток подсоединены к двум другим выводам дл подсоединени нагрузки малой мощности.opposite the two phases of the mains supply, the secondary windings of the said transreactor are oppositely connected to the primary windings on the side of the power supply, and the second terminals of the coil are connected to the other two terminals for connecting a low power load.

Источтски информации, прин тые во внимание при экспертизеInformation taken into account in the examination

1.Вересов Г.П., Смур ков Ю.Д. Стабилизированные источники питани радиоаппаратуры. М., Энерги , 1978, с. 105-123.1.Veresov GP, Smurkov Yu.D. Stabilized power sources of radio equipment. M., Energie, 1978, p. 105-123.

2.Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предпри ти х. М., Энерги , 1977, с. 89-94,2.Zhezhelenko I.V. Power quality indicators at industrial enterprises. M., Energie, 1977, p. 89-94,

3.Электричество. - 1979, 6, с. 15, рис. 1 (прототип).3. Electricity. - 1979, 6, p. 15, fig. 1 (prototype).

Claims

Claim

A device for compensating voltage fluctuations, containing transreactors shunted by resistors, connected in series to the supply network, the terminals of which are connected to an energy source and to two circuits

50 three-pha load of different power, characterized in that in order to increase reliability when connecting loads of different power, one transreactor is made two__ winding, and its primary winding is connected in series to the mains and to one of the terminals for connecting a load of high power, <its secondary winding one pin connected in the opposite direction

60 to the primary winding from the side of the energy source, and its second terminal is connected to the terminal for connecting a low power load, the second transreactor is equipped with two primary windings included.

counter into two other phases of the supply network, the secondary windings of the specified transreactor are connected counter to the primary windings from the power source, and the second leads of the windings are connected to two other leads to connect the load of low power.