На промышленных предприятиях, к которым в частности относятся предприятия газовой и нефтяной отраслей, возникающие во время эксплуатации электрооборудования провалы напряжения могут вызвать значительный материальный ущерб.
Для устранения отклонений и колебаний в последнее время достаточно широко стала возрождаться идея применения вольтодобавочных трансформаторов (ВДТ). При этом ВДТ снабжается значительным количеством управляющих и коммутационных блоков, что значительно уменьшает надежность работы устройства. Кроме этого, наличие коммутационных блоков приводит к возникновению высших гармоник, а это создает дополнительные проблемы[1].
Целью работы, результаты которой представлены ниже, является выявление возможности использования классической схемы ВДТ, исключив его отрицательные свойства.
Принципиальная схема ВДТ показана на рис.1 ,
где ПО- первичная , а ВО – вторичная обмотки.
Вторичная обмотка ВДТ может быть включена либо согласно (первый вариант), либо встречно (второй вариант), что отражено на однофазных схемах замещения, показанных на рис.2 (а,б).
а)б)
Рис.2 а)- схема замещения с согласно включенной вторичной обмоткой ВДТ ,б)- схема замещения со встречно включенной вторичной обмоткой ВДТ
На этих схемах учтены как параметры линии (), так и параметры нагрузки (
),
,
- соответственно сопротивления первичной и вторичной обмоток ВДТ.
- взаимоиндуктивное сопротивление.
Для первого варианта система уравнений в установившемся синусоидальном режиме будет иметь вид:
Для второго варианта :
Комплексные сопротивления в этих системах уравнений можно разделить на активные и реактивные составляющие:
;
;
;
;
.
Допущением при исследовании является постоянство напряжения . Примем соотношение напряжений
к
неизменным и равным единице , что означает полную компенсацию потерь напряжения в сети при изменении нагрузки. Тогда для первого варианта обеспечение равенства напряжений возможно при выполнении условий:
;
.
Учитывая, что все параметры R и x являются положительными, эти условия невыполнимы.
Для второго варианта условия будут иметь вид:
;
.
Эти условия выполнимы исходя из следующих соображений:
- соотношение к
меняется в зависимости от
и
;
- неизменными остаются параметры линии и
;
-остальные параметры могут быть подвергнуты регулированию, это-,
,
,
и
.
Принципиальные схемы для возможной реализации поддержания на постоянном уровне напряжения на нагрузке приведены на рисунках 3 и 4.
Рис.3 Принципиальная схема изменения потока рассеяния.
На рис. 3 изображен ВДТ в однофазном виде, где и
- соответственно первичная и вторичная обмотки,
- датчик тока нагрузки. В данной схеме подразумевается механическое перемещение части сердечника в функции тока нагрузки
.
Рис.4 Схема регулирования активного сопротивления ВДТ.
На рис. 4 и
- дополнительные сопротивления соответственно в первичной и вторичной обмотках ВДТ.
Таким образом выше предложены способы применения ВДТ, позволяющие поддерживать постоянство напряжения на нагрузке при ее изменении. Данные решения позволят компенсировать как отклонения , так и колебания напряжения в сети, что отсутствует в случае применения классического ВДТ.
Библиографический список
- Муратбакеев Э.Х. Минимизация ущерба при добыче нефти из-за кратковременных перерывов электроснабжения/ Муратбакеев Э.Х., Абрамович Б.Н., Медведев А.В., Старостин В.В./ Промышленная энергетика. М, 2009, №7, c. 24-28.
- Абрамович Б.Н, Сычев Ю.А., Устинов Д.А. Электроснабжение нефтегазовых предприятий./ Санкт-Петербургский государственный горный институт. СПб, 2008г., с. 12-14.