Способ подстройки в определенном диапазоне регулирования соотношения витков первичной и вторичной обмоток силового трансформатора, переключающее устройство для подстройки и силовой трансформатор, снабженный таким устройством

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОДСТРОЙКИ В ОПРЕДЕЛЕННОМ ДИАПАЗОНЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕНИЯ ВИТКОВ ПЕРВИЧНОЙ И ВТОРИЧНОЙ ОБМОТОК СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА,ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСТРОЙКИ И СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР, СНАБЖЕННЫЙ ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ(72) Авторы АССЕЛЬМАН,Паулюс,Герардус,Йоганс, Мария ГРИФФИОУН, Ян, Хендрик БАУЭР, Паваль ПААП, Герардус, Кристофель де ХААН, Сьорд, Вальтер, Херо ван де ВАТЕР, Корнелис, Йозефус(57) 1. Способ подстройки в определенном диапазоне регулирования соотношения витков первичной (4) и вторичной (6) обмоток силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2), обладающего по крайней мере одной регулировочной обмоткой, снабженной ответвлениями (6, 6, 6, 6), отличающийся тем, что для получения соотношения витков, непрерывно подстраиваемого в определенном диапазоне регулирования, первое ответвление (6, 6, 6, 6) включают в течение одной части цикла переменного напряжения силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2), а второе ответвление (6, 6, 6, 6) включают в течение другой части цикла переменного напряжения силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2). Фиг. 1 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что переключение между первым и вторым (6, 6, 6, 6) ответвлениями осуществляют посредством широтно-импульсной модуляции. 4904 1 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что частота широтно-импульсной модуляции по крайней мере на один порядок выше частоты переменного напряжения силового трансформатора. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что переключение между первым и вторым (6, 6, 6, 6) ответвлениями осуществляют посредством фазового управления. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что переключение осуществляют, если силовой трансформатор (2, 2, 2, 2, 2) находится в установленном рабочем режиме, причем если силовой трансформатор (2, 2, 2, 2, 2) не находится в установленном рабочем режиме, то ни одно из ответвлений не подключено. 6. Переключающее устройство для подстройки в определенном диапазоне регулирования соотношения витков первичной (4) и вторичной (6) обмоток силового трансформатора (2,2, 2, 2, 2), обладающего по крайней мере одной регулировочной обмоткой, снабженной ответвлениями (6, 6, 6, 6), отличающееся тем, что содержит набор электронных переключателей (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10, 10, 16, 18, 24, 24, 24,24, 46, 46), снабженных первым и вторым входами, причем электронные переключатели способны проводить ток в одном или двух направлениях при помощи регулировочных сигналов (13, 13, 13, 13), при этом первые входы электронных переключателей адаптированы для присоединения к ответвлениям (6, 6,6, 6) регулировочной обмотки, а вторые входы адаптированы для присоединения к первым или вторым входам по крайней мере еще одного электронного переключателя (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10, 10, 16, 18,24, 24, 24, 24, 46, 46), устройство управления (14) для подачи регулировочных сигналов (13, 13, 13,13) к электронным переключателям (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10, 10, 16, 18, 24, 24, 24, 24, 46, 46) таким образом, что для получения соотношения витков первичной (4) и вторичной (6) обмоток силового трансформатора, непрерывно подстраиваемого в определенном диапазоне регулирования, первое ответвление (6, 6, 6, 6) подключается в течение одной части цикла переменного напряжения силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2), а второе ответвление (6, 6, 6, 6) подключается в течение другой части цикла переменного напряжения силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2), причем соотношение периодов времени, в течение которых первое и второе ответвления (6, 6, 6, 6) подключены, зависит от величины поданного устройством управления (14) регулировочного сигнала о соотношении витков первичной (4) и вторичной (6) обмоток силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2). 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что устройство управления (14) адаптировано для переключения между первым и вторым ответвлениями (6, 6, 6, 6) посредством широтно - импульсной модуляции. 8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что каждый электронный переключатель (8, 8, 8, 8,10, 10, 10, 10, 16, 18, 24, 24, 24, 24, 46, 46) содержит параллельную цепь из двух противоположно включенных транзисторов (16, 18), соединенных последовательно, и двух противоположно включенных диодов (20, 22), соединенных последовательно, причем точка соединения между диодами (20, 22) соединена с точкой соединения между транзисторами (16, 18). 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что транзисторы (16, 18) принадлежат к типу . 10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что устройство управления (14) адаптировано для переключения между первым и вторым ответвлениями (6, 6, 6, 6) посредством фазового управления. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что электронные переключатели (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10,10, 16, 18, 24, 24, 24, 24) содержат тиристоры (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10, 10), соединенные встречнопараллельно. 12. Устройство по любому из пп. 6 - 11, отличающееся тем, что содержит по крайней мере один элемент(26, 28) для ограничения напряжения на электронных переключателях (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10, 10, 16,18, 24, 24, 24, 24) или тока, протекающего через указанные электронные переключатели, при этом предельно допустимая величина напряжения или тока соответственно не превышается, причем по крайней мере один элемент (26, 28) для ограничения напряжения или тока содержит первый вход, адаптированный для присоединения к ответвлению (6, 6) регулировочной обмотки силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2),и содержит второй вход, предназначенный для присоединения к первому или ко второму входам электронного переключателя (8, 8, 8, 8, 10, 10, 10, 10, 16, 18, 24, 24, 24, 24). 13. Устройство по любому из пп. 6 - 11, отличающееся тем, что содержит по крайней мере один элемент(28) для ограничения напряжения на электронных переключателях (24) или тока, протекающего через электронные переключатели (24), при этом предельно допустимая величина напряжения или тока соответственно не превышается, по крайней мере один элемент (28) для ограничения напряжения или тока содержит один вход, адаптированный для присоединения к первому входу электронного переключателя (24), и второй вход, адаптированный для присоединения ко второму входу электронного переключателя (24). 2 4904 1 14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что элемент (26, 28, 27) для ограничения напряжения или тока образован сопротивлением, тиристором и варистором или сопротивлением, тиристором и устройством защиты от перенапряжения. 15. Устройство по любому из пп. 6 - 14, отличающееся тем, что оно адаптировано для питания от силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2). 16. Силовой трансформатор (2, 2, 2, 2, 2), обладающий по крайней мере одной регулировочной обмоткой с ответвлениями (6, 6, 6, 6), отличающийся тем, что содержит переключающее устройство для подстройки в определенном диапазоне регулирования соотношения витков первичной (4) и вторичной (6) обмоток силового трансформатора (2, 2, 2, 2, 2) по любому из пп. 6 - 15.(56)5289110 , 1994.5166597 , 1992.5155672 , 1992.5075617 , 1991.4562338 , 1985. Изобретение относится к способу и устройству для подстройки, в определенном диапазоне соотношения витков первичной и вторичной обмоток силового трансформатора, у которого есть по крайней мере одна регулировочная обмотка, снабженная ответвлениями. В сетях для распределения электроэнергии происходит использование частей сети, имеющих разные уровни напряжения, которые в большинстве случаев взаимно соединены посредством трансформаторов, у которых соотношение витков напряжения на первичной стороне и напряжения на вторичной стороне может регулироваться или синхронно подстраивается в определенных границах в результате оснащения по крайней мере одной из обмоток трансформатора ответвлениями, которые могут быть выбраны посредством переключающего устройства. В зависимости от желаемого применения трансформатора это может включать в себя регулирование или подстройку соотношения витков в один или несколько этапов под нагрузкой посредством переключателей ответвлений под нагрузкой или полупостоянную подстройку соотношения витков в один или несколько этапов при выключенном состоянии трансформатора с помощью селектора ответвлений. Регулирование или подстройка соотношения витков трансформаторов необходимо в распределительной сети для возможности гарантии определенного уровня напряжения в определенных рамках в случае краткосрочных или длительных ситуаций с расходящейся нагрузкой в распределительных пунктах, связанных с потреблением электроэнергии. С помощью измерений и расчетов было установлено, что при использовании регулирующего и подстраивающего устройства данного трансформатора варьирование напряжения в городских сетях составляет приблизительно 7 от номинального напряжения, в то время как в сетях в сельской местности варьирование напряжения достигает приблизительно 14 . Кроме того, было обнаружено, что среднее напряжение на всех распределительных пунктах на 2-4 процента больше номинального значения. А в результате, в трансформаторах происходят ненужные потери и чрезмерно высокое потребление электроэнергии. Если проследить весь процесс от генерирования до распределения электроэнергии, то причина варьирования напряжения в распределительных сетях может быть установлена - это совокупные последствия потерь напряжения из-за сети со средним напряжением, трансформатора с низким напряжением и сети с низким напряжением, в этой связи ступенчатое регулирование трансформатора со средним напряжением и действующая система, которая не может быть точно отрегулирована, работают отдельно друг от друга. Кроме того,неравномерно нагруженные участки провода или децентрализованное генерирование энергии увеличивают различия в напряжении в сети. Задачей изобретения является дешевое и простое обеспечение прежде всего способа по типу указанного во вступлении, с помощью которого подстройка напряжения в распределительных сетях может производиться с гораздо более высокой точностью и быстротой, чем это было раньше и, кроме того, под нагрузкой. Для решения этой задачи способ, описанный в изобретении, отличается тем, что для получения соотношения витков трансформатора, которое непрерывно подстраивается в определенном диапазоне подстройки, первое ответвление включается во время одной части цикла переменного напряжения трансформатора, а второе ответвление включается во время другой части цикла переменного напряжения. Итак, во время одного цикла переменного напряжения два ответвления вводятся в действие по отдельности, и по одному из ответвлений идет ток в соответствии со временем, на которое были включены соответствующие ответвления. Нужно от 3 4904 1 метить, что указанное время включения может также быть (фактически) равным нулю. С помощью усовершенствованных устройств, регулирующих напряжение под нагрузкой, полученных в результате этого метода, соотношение витков трансформатора, снабженного ответвлениями, может быть точно и очень быстро отрегулировано таким образом, что будет преобладать номинальное напряжение, в частности, в распределительных пунктах распределительной сети. В результате трансформаторы могут работать без увеличения напряжения по сравнению с регулирующими устройствами, используемыми до настоящего времени, следовательно это приведет к сокращению напряжения в среднем на 2-4 по сравнению с современным положением. Потери трансформатора при нулевой нагрузке будут, как следствие, приблизительно на 5-9,5 ниже в зависимости отзависимости напряжения от потерей трансформатора при нулевой нагрузке. На распределительном пункте электроэнергии снижение напряжения приводит к экономии энергии, которая составляет приблизительно 1,8 при сокращении напряжения в среднем на 2 и 3,6 при сокращении энергии в среднем на 4(данные основаны на измерениях в голландской распределительной сети и Отчете-3591 под названием Воздействие сниженного напряжения на работу и эффективность электрических систем, том 1, проект 1419, июнь 1984). Следовательно, и оператор распределительной сети, куда входят трансформаторы, и потребители электроэнергии будут экономить значительное количество электроэнергии. Кроме того, отклонения от установленного напряжения уменьшаются на произвольный период времени. Далее, компания-распределитель также может улучшить и упростить свою систему управления и конфигурацию сети со средним и низким напряжением. Что касается регулирования напряжения на станциях, проблемы с напряжением в сетях могут быть разрешены с помощью разно загруженных фаз со средним напряжением. Что касается конфигурации сети, установлено, что сети со средним напряжением могут управляться на гораздо большем расстоянии, поскольку источник питания может быть независимым от падения напряжения в той части сети, где напряжение является средним. Как результат, можно сэкономить энергию на конфигурации сети при напряжении равном 150 кВт, 50 кВт, 25 кВт и 10 кВт. Размер поперечного разреза кабеля также может быть уменьшен, так как падение напряжения уже не является решающим критерием при проектировке сети только пропускная способность по-прежнему является критерием при проектировке сети. В связи с тем, что можно достичь большой экономии энергии, для подачи и получения электроэнергии больше нет необходимости использовать отдельные трансформаторы, поскольку напряжение может регулироваться способом, рассмотренным в изобретении, независимо от направления энергии. Наконец, необходимо отметить, что в случае параллельного действия трансформаторов распределение энергии может быть легко скорректировано путем регулирования напряжения, не смотря на отличие полного сопротивления короткого замыкания в трансформаторах, работающих параллельно. Предпочтительно, если переключение с первого ответвления на второе происходит, согласно рассмотренному в изобретении способу, в широтно-импульсной модуляции. Как следствие, может быть получена значительная компенсация для гармонического напряжения. У выработанного гармонического тока и напряжения частота является кратной основной частоте (обычно 50 или 60 Гц). Если частота широтноимпульсной модуляции хотя бы на порядок выше частоты переменного напряжения либо гармонического напряжения или тока, которые должны быть компенсированы, то получают исправленное напряжение или ток, основная частота которого равна основной частоте переменного напряжения. Кроме того, в результате изменения ширины импульса достигается напряжение, которое легко регулируется и величина которого по существу пропорциональна соотношению периодов времени, на которые были включены первое и второе ответвления. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения переключение между первым и вторым ответвлением по способу, описанному в изобретении, происходит с помощью регулировки фазы, то есть включения ответвления под определенным фазовым углом, которое также называется регулировкой фазового угла. Уровень напряжения на регулировочной обмотке меняется в зависимости от выбора фазового угла. Если используются переключатели для проведения тока в одном направлении, выключение фазы достигается путем простого переключения направления тока в момент, когда ток проходит через нуль. Следующей задачей изобретения является обеспечение устройства по типу, указанному во вступлении,для достижения вышеуказанных целей. С этой целью это устройство отличается целым рядом электронных переключателей, которые снабжены первым и вторым входами и которые могут быть изготовлены для проведения тока в одном или двух направлениях с помощью сигналов управления, причем все первые входы можно подсоединить к ответвлению регулировочной обмотки, а вторые входы могут быть присоединены к первому или второму входу по крайней мере еще одного переключателя и устройством управления для пе 4 4904 1 редачи переключателям сигналов управления таким образом, что для получения соотношения витков трансформатора, которое постоянно регулируется в определенном диапазоне подстройки, первое ответвление включается во время одной части цикла переменного напряжения трансформатора, а второе ответвление включается во время другой части цикла переменного напряжения, причем соотношение периодов времени,когда были включены первое и второе ответвления, зависит от величины сигнала управления о соотношении оборотов трансформатора, которым (сигналом) снабжено устройство управления. Подобное переключающее устройство заменяет привычный, управляемый механически, переключатель или селектор ответвлений под нагрузкой и позволяет оператору быстро, точно и бесперебойно регулировать соотношение витков трансформатора. При использовании способа и переключающего устройства, описанных в изобретении, были достигнуты следующие новые возможности управления компенсация (выравнивание) гармонических напряжений. Если предположить, что регулировочная обмотка трансформатора находится на первичной обмотке, то переключающее устройство может управляться таким образом, что искривление гармонического напряжения на первичной обмотке не происходит на вторичной обмотке, вследствие чего напряжение на вторичной обмотке имеет синусоидальную форму компенсация (выравнивание) гармонических токов. Если снова предположить, что регулировочная обмотка трансформатора находится на первичной обмотке, то переключающее устройство, описанное в изобретении, может управляться таким образом, что при использовании одного или более конденсаторов гармонические токи в первичной обмотке могут быть компенсированы, что приводит к синусоидальному току в первичной обмотке. Необходимо отметить, что компенсация гармонических токов не может происходить одновременно с компенсацией гармонических напряжений исправление несимметричных напряжений. Если фазовые напряжения в первичной обмотке являются несимметричными в случае использования многофазового трансформатора, эта асимметрия может быть исправлена путем специального устройства управления переключающим устройством для отдельных фаз и независимо от других фаз дистанционное управление. Иначе говоря, регулирование соотношения витков трансформатора происходит путем создания сигнала управления в замкнутой системе управления, причем опорный сигнал для напряжения, которое будет отрегулировано, создается внутри. Однако такое опорное напряжение может быть также создано снаружи и передано на расстоянии переключающему устройству параллельное соединение трансформаторов. Различия в напряжении у соединенных параллельно трансформаторов могут быть ликвидированы с помощью правильного управления. Так, например, для этой цели может быть использовано центрально/подчиненное управление, причем центральная система управления контролировала бы напряжение трансформатора и создавала бы подстройку для подчиненной системы управления другого трансформатора. Предпочтительно, чтобы устройство управления переключающим устройством было приспособлено для включения первого и второго ответвления с помощью широтно-импульсной модуляции. С этой целью каждый электронный переключатель содержит параллельную цепь из двух противоположно включенных транзисторов, соединенных последовательно, и двух противоположно включенных диодов, соединенных последовательно, причем точка соединения между диодами соединена с точкой соединения между транзисторами. На практике точка соединения соединена с эмиттерами транзисторов и с анодами диодов, и используются транзисторы типа . В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство управления переключающим устройством приспособлено для переключения между первым и вторым ответвлением с помощью фазового управления, в этом случае переключатели могут содержать тиристоры, соединенные встречно-параллельно с естественным переключением. В одном варианте осуществления изобретения устройство, описанное в изобретении, содержит по крайней мере один элемент, который обеспечивает, чтобы поперек напряжения и через ток электронные переключатели не превышали определенного значения, то есть электронные переключатели должны использоваться при фиксированных напряжении и токе. С одной стороны, такой элемент может быть разработан с первым входом, который приспособлен для соединения с ответвлением регулировочной обмотки трансформатора, и со вторым входом, который приспособлен для соединения с первым или вторым входом переключателя. С другой стороны, такой элемент может быть выполнен с первым входом, который приспособлен для соединения с первым входом переключателя, и со вторым входом, который приспособлен для соединения со вторым входом переключателя. 4904 1 Примерами подобных элементов могут быть сопротивление, тиристор, варистор и устройство защиты от перенапряжений. В сочетании с подходящим устройством управления можно сделать так, что в случае короткого замыкания трансформатора ток короткого замыкания пойдет через ограничительный элемент. То же самое может быть применено в случае, когда трансформатор находится во включенном состоянии, а сила тока в несколько раз превышает установленную норму. Далее, силовой трансформатор может сам питать переключающее устройство, описанное в изобретении, например, от ответвления, соединенного с ограничительным элементом. В этом случае трансформатор включается посредством элемента, после чего переключающее устройство вводится в действие в устойчивом рабочем состоянии трансформатора так, чтобы переключающему устройству не требовалось отдельного электропитания. В изобретении также описывается трансформатор, снабженный по крайней мере одной обмоткой с ответвлениями и переключающим устройством, описанным выше. Ниже изобретение описывается более подробно со ссылкой на чертежи, в которых Фиг. 1 демонстрирует чертеж трансформатора, в котором одна обмотка снабжена четырьмя или пятью ответвлениями, которые соединены с переключающим устройством переключения, описанным в изобретении На фиг. 2 изображен другой вариант электронного переключателя, показанного на фиг. 1 На фиг. 3 изображен чертеж другого трансформатора с обмоткой, снабженной ответвлениями На фиг. 4 показан еще один трансформатор с обмоткой, снабженной ответвлениями для увеличения пределов фазового регулирования трансформатора Фиг. 5 демонстрирует еще один трансформатор с обмотками, снабженными ответвлениями в двух разных фазах для внутрифазового и квадратурного регулирования трансформатора На фиг. 6 изображен упрощенный чертеж трансформатора, присоединенного к сети На фиг. 7 показано выходное напряжение трансформатора в случае широтно-импульсной модуляции(фиг. 8) на чертеже фиг. 6 На фиг. 8 показано напряжение в переключателе на фиг. 6 Фиг. 9 иллюстрирует свойства регулирования в случае широтно-импульсной модуляции На фиг. 10 изображен ток (по фиг. 6) в части первичной обмотки трансформатора, не содержащей ответвлений, и ток, проходящий через ответвление указанного трансформатора в случае регулировки фазы и На фиг. 11 показаны напряжение на вторичной обмотке и ток, идущий через другое ответвление трансформатора (по рис. 6) в случае регулировки фазы. На разных фигурах использованы цифры для ссылки на одни и те же компоненты или компоненты,имеющие одну и ту же функцию. Нижеследующее описание предполагает изображение однофазового трансформатора ясно, что при использовании многофазового трансформатора описанная и изображенная схема будет увеличена в зависимости от количества фаз. На фиг. 1 изображена фаза трансформатора 2, который содержит первичную обмотку 4 и вторичную обмотку 6. Например, это может быть трансформатор в 400 кВ с установленным первичным напряжением в 10,5 кВ и вторичным напряжением в 420 В. Первичная обмотка 4 снабжена ответвлениями 6 а, 6, 6 с и 6,каждое из которых соединено с первым входом пары тиристоров 8 а и 10 а, 8 и 10, 8 с и 10 с или 8 и 10 соответственно, соединенных встречно-параллельно. Другие (вторые) входы пар тиристоров, соединенных встречно-параллельно, находятся в состоянии межсоединения и ведут к входу 12 сети. Каждая пара тиристоров, соединенных встречно-параллельно и окруженных линией точка-тире, индивидуально регулируется(на фигуре это символически показано стрелками 13-13) с помощью устройства управления 14, не описанного здесь подробно, на основе сигнала управления соотношением витков трансформатора, посланного устройству управления 14. Действие устройства управления будет описано подробнее ниже со ссылкой на фиг. 6-11 включительно. По фиг. 1 пары тиристоров, соединенных встречно-параллельно, действуют на основе естественного переключения и особенно подходят для регулировки фазы. При широтно-импульсной модуляции должно быть доступным вынужденное переключение, для этой цели могут быть использованы, например, элементы выключения затвора. В последнем случае можно также использовать параллельную цепь, показанную на фиг. 2, противоположно включенных транзисторов 16 и 18, соединенных последовательно, и противоположно включенных диодов 20 и 22, соединенных последовательно, причем точка соединения транзисторов 16 и 18 и точка соединения диодов 20 и 22 межсоединены. На фиг. 1 тот участок обмотки, который снабжен ответвлениями, расположен на одном конце первичной обмотки 4. Однако на фиг. 3 участок обмотки 4 а трансформатора 2 а, снабженный ответвлениями, смещен к 6 4904 1 центру обмотки. Переключатели, изображенные на рис. 3 и последующих, а именно переключатели 24 а, 24,24 с и 24 для удобства показаны в очень упрощенном варианте, но на настоящем чертеже содержат такие регулируемые полупроводниковые элементы, как тиристоры в схеме фиг. 1 или транзисторы и диоды в схеме фиг. 2. И вновь для более удобного рассмотрения на фиг. 3 и последующих не изображены устройства управления. На фиг. 1 и 3 ответвления 6 е или 6 соответственно показаны прерывистой линией и соединены с элементом 26 или 28 соответственно, другая сторона которого (элемента 26) соединена с входом 12 или другая сторона которого (элемента 28) соединена с первым входом переключателя 24 а. Этот элемент служит для снижения загруженности электрического напряжения и токовой нагрузки электронных переключателей, например, когда включен трансформатор и во время коротких замыканий. В подобных ситуациях идет ток высокого и очень высокого напряжения, который может течь через элемент 26 или 28 (соответственно) вследствие открытия переключателей. Благодаря элементу загруженность напряжения переключателей остается достаточно низкой. Элемент 26 или 28 может быть также параллельно соединен с переключателем, как показано на рис. 3 для защиты переключателя 24 а соединение между элементом 28 и ответвлением 6, отмеченное прерывистой линией, в этом случае заменяется соединением, показанным линией точка-тире. Переключатели работают только во время нормального устойчивого состояния трансформатора 2 или 2 а соответственно, а не во время состояния включения или короткого замыкания трансформатора. Это означает, что сам трансформатор может обеспечивать устройство управления переключателями электропитанием,поскольку питание необходимо только тогда, когда трансформатор работает. На фиг. 4 изображена первичная обмотка трансформатора, которая содержит последовательную цепь обмоток 4 а (по фиг. 3) для увеличения внутрифазового диапазона подстройки. В цепях трансформатора (фиг. 1, 3 и 4) всегда есть так называемая внутрифазовая подстройка, то есть регулирование (подстройка) напряжения в одной фазе. Комбинация внутрифазового и квадратурного регулирования, то есть одновременное регулирование обмоток на разных сердечниках трансформатора, схематически показана на фиг. 5. У трансформатора 2 с (фиг. 5) есть регулировочная обмотка 32 первой фазы, которая последовательно соединена с регулировочной обмоткой 34 другой фазы. На фиг. 6 изображен трансформатор 2 с основной первичной обмоткой 36, которая обладает сопротивлением 38, и участок первичной обмотки 40, обладающий сопротивлением 42. Первичная обмотка 36, 40 имеет ответвления 44 а и 44, которые соединены с одной стороной переключателей 46 а и 46 соответственно. Другие стороны переключателей 46 а, 46 связаны и присоединены к стороне питания сети, которая символически обозначена источником напряжения 48 и катушкой индуктивности 50. Вторичная обмотка 52, обладающая сопротивлением 54, присоединена к полному сопротивлению нагрузки 56, через которое проходит выходное напряжение 2. Напряжение, проходящее через переключатель 46 а, изображено . В широтно-импульсной модуляции переключатель 46 является закрыто-пусковым из открытой позиции,а переключатель 46 а является открыто-пусковым из закрытой позиции в ритме, который в принципе может быть установлен из фиг. 8. Согласно фиг. 8 время включения в 3-4 раза больше времени, в течение которого открыт переключатель 46 а. В продемонстрированном случае частота широтно-импульсной модуляции (1 кГц) в двадцать раз выше частоты (50 Гц) напряжения, которое должно быть смодулировано. Легко заметить в выходном напряжении 2 трансформатора 2 (фиг. 7), что в то время, когда переключатель 46 а открыт(что соответствует периоду времени, когда переключатель 46 закрыт), напряжение выше, чем в течение оставшегося времени. В результате действующее значение напряжения 2 является средним между значением,которое получено, если переключатель 46 а постоянно закрыт, и значением, которое получено, если переключатель 46 постоянно закрыт. Понятно, что напряжение 2 может непрерывно меняться путем непрерывного изменения широты импульса. Если коэффициент включенияопределить как отношение времени, в течение которого переключатель 46 закрыт, ко времени переключения широтно-импульсной модуляции, то существует связь между изменением выходного напряжения трансформатора 2 и коэффициентом включения , как показано на фиг. 9. Полученная кривая не является линейной вследствие того, что использованные электронные переключатели не совершенны. Для наглядности изображения на фиг. 10 и 11 было сделано допущение, что переключатели 46 а и 46 в цепи (по фиг. 6) образованы тиристорами, соединенными встречно-параллельно, причем переключатель 46 а находится в закрытом положении (а переключатель 46 в открытом) в промежутки времени, соответствующие фазовым углами 180. На фиг. 10 и 11 на произвольных вертикальных шкалах показаны два цикла тока 1 через участок первичной обмотки трансформатора 2, не содержащий ответвлений, (по фиг. 6), а 7 4904 1 также два цикла токачерез переключатель 46 а, токачерез переключатель 46 и вторичное напряжение 2. Из фиг. 10 вполне очевидно, что в промежутки времени, соответствующие фазовым углами 180,выходное напряжение 2 постепенно уменьшается, а затем также постепенно увеличивается после перехода через нулевой уровень токачерез ответвление, соединенное с переключателем 46 а, потому что в этот промежуток времени переключатель 46 а открыт, а переключатель 46 закрыт. Надо отметить, что ради более наглядного рассмотрения постепенные изменения выходного напряжения 2 показаны более резко, чем это было бы в действительности изображено на шкале. Действующее значение выходного напряжения 2 может непрерывно регулироваться в определенном диапазоне подстройки путем изменения фазового угла . Наконец необходимо отметить, что согласно способу и устройству, рассмотренных в изобретении, совсем необязательно всегда использовать в работе переключатели двух соседних ответвлений. Переключающее устройство может быть спроектировано для переключения между -ным и -ным ответвлениями, гдеи- положительные натуральные числа, абсолютная разность между которыми больше 1. Подобное проектирование может быть необходимо, например, в случае, если один из переключателей в устройстве переключения или его управление вышли из строя, и вследствие этого неисправный переключатель все время находится в открытой позиции, в то время как трансформатор должен по-прежнему работать. В таком случае необходимое напряжение может быть отрегулировано, например, путем переключения между соседним верхнего и соседним нижним ответвлениями. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 9

МПК / Метки

МПК: G05F 1/20

Метки: первичной, регулирования, витков, диапазоне, соотношения, определенном, таким, силовой, способ, снабженный, трансформатора, вторичной, устройство, силового, устройством, подстройки, переключающее, трансформатор, обмоток

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/9-4904-sposob-podstrojjki-v-opredelennom-diapazone-regulirovaniya-sootnosheniya-vitkov-pervichnojj-i-vtorichnojj-obmotok-silovogo-transformatora-pereklyuchayushhee-ustrojjstvo-dlya-podstr.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ подстройки в определенном диапазоне регулирования соотношения витков первичной и вторичной обмоток силового трансформатора, переключающее устройство для подстройки и силовой трансформатор, снабженный таким устройством</a>

Похожие патенты