Источник высокого напряжения

Источник высокого напряжения

Для самостоятельного изготовления флокатора, пистолета порошковой покраски или электростатической коптильни требуется источник высокого напряжения. И если первые два устройства требуют 75-100 киловольт, то высоковольтный генератор для коптильни работает при 15-20.

В сети есть множество схем высоковольтных генераторов сделанных с использованием строчных трансформаторов от мониторов, телевизоров или автомобильных катушек зажигания. В большинстве своём их схемотехника удручает – как правило это простейшие обратноходовые преобразователи, а значит транзистор в них будет работать в роли кипятильника т.к. для новичка наверняка не имеющего осциллографа рассчитать снаббер практически не реально.

Схемы из прошлого века на тиристорах с питанием от сети 220 вольт опасны и в случае неосторожности могут привести к печальным последствиям. Мы же сделаем резонансный полумост на ТДКС .

Давайте посмотрим схему:

Схема высоковольтного генератора

Список компонентов:

1. U1 – «IR2153»;
2. C1 – электролит 470-1000uf 16v, желательно Low Esr;
3. C2 – керамика 1n;
4. C3, C4 – керамика 100n;
5. C5, C6 – полипропилен 470nf 630v;
6. R1 – многооборотный подстроечный резистор;

Остальные компоненты вопросов думаю не вызывают.

В качестве генератора используется распространённая микросхема IR2153, для работы которой требуются всего несколько деталей в обвязке: времязадающая RC цепочка и конденсатор с диодом для верхнего ключа.

Транзисторы при сборке необходимо установить на небольшие радиаторы, я этого делать не стал т.к. плата нужна лишь для демонстрации. Так же не рекомендую включать устройство без запаянного электролитического конденсатора, может получится ситуация когда через ключи потечет сквозной ток.

Номиналы времязадающей цепи с помощью подстроечного резистора позволяют микросхеме работать в диапазоне частот примерно от 7 до 146kHz. В процессе настройки включать высоковольтный генератор желательно через амперметр для контроля тока, при этом желательно что бы блок питания выдавал не менее 3-х ампер при 12 вольт.

Подстроечным резистором можно пройтись по всему диапазону частот для нахождения резонансных участков, при этом для получения 20 киловольт искровой разряд не должен превышать буквально 1.5 см, а ток потребления при этом должен быть около 0.6-0.8А.

Если добиться таких результатов не удается то есть два варианта. Первый из них «поиграть витками», увеличивая или уменьшая их количество, второй – заменить резонансный конденсатор с 470 на 330 или 220 нанофарад. У меня все заработало сразу после сборки, но как говориться – если вдруг.

Перед намоткой первичной обмотки на ТДКС феррит следует изолировать изолентой или скотчем, мотать следует эмальпроводом 0.6-0.8мм, или (что лучше) сразу двумя-тремя проводами 0.6 параллельно. Провода от трансформатора до платы желательно не более 10 сантиметров.

Не следует забывать что во вторичной обмотке ТДКС как правило находится диод, поэтому умножитель напряжения к нему не подключишь.

Для использования в электростатической коптильне параллельно выходам необходимо поставить конденсатор

Регулировка напряжения трансформатора конденсаторами

Регулируем напряжение

Прибор, схема которого изображена на рисунке 1, предназначен для регулировки переменного напряжения. Он сочетает в себе преимущества трансформаторных преобразователей (гальваническое разделение от сети и, как следствие, безопасность в работе) и тиристорных регулирующих устройств (плавная регулировка выходного напряжения в широком диапазоне, высокий КПД). Ценное свойство этого регулятора — электронная защита от токовых перегрузок, возникающих при включении его в сеть. Силовые элементы его и нагрузка предохранены от повреждений экстратоками. Устранение «бросков» тока при включении значительно увеличивает ресурс ламп накаливания, имеющих низкое сопротивление холодной нити.
Совместно с простейшим диодно-мостовым выпрямителем регулятор используется и как источник постоянного напряжения, точнее, пульсирующего напряжения, которое можно сгладить емкостным фильтром.
КПД регулятора высок: он достигает 70. 80 процентов и определяется в основном потерями в трансформаторе. Трансформатор может быть как понижающим (в этом случае число витков обмотки L1 больше, чем у L2), так и повышающим.
Регулятор может найти применение в лабораторном блоке питания для получения постоянного или переменного напряжения. Пригодится он и для зарядки мощных аккумуляторов. При этом используют понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации 10. 15. В этом случае ток, протекающий в цепи первичной обмотки трансформатора, примерно в 10. 15 раз меньше тока вторичной обмотки. Таким образом, тепловая мощность, рассеиваемая на силовом тринисторе VD, незначительна даже при больших токах нагрузки (5. 10 А). Это позволяет обойтись без теплоотводящих радиаторов и упрощает конструкцию регулятора.
Принцип действия прибора таков. Среднее (или эффективное) значение напряжения регулируется путем изменения фазового угла зажигания силового тринистора. Силовой тринистор можно представить как ключ, пропускающий ток в течение некоторой части периода синусоидального напряжения. Вводя задержку на открывание этого ключа, мы тем самым изменяем среднее значение тока, протекающего через нагрузку.
На элементах VT1, VT2 собран аналог однопереходного транзистора, управляющего работой силового тринистора VD. Запирающее напряжение подается на базу транзистора VT1 с делителя напряжения, образованного элементами R1. R4. Элементы R5, R6 и С1 образуют фазосдвигающую цепь. Изменяя сопротивление резистора R6, можно изменять время заряда конденсатора С1 до значения запирающего напряжения и тем самым регулировать задержку на включение тринистора VD. Таким образом происходит регулирование мощности в нагрузке.
Сопротивление резистора R5 задает верхнее значение выходного напряжения. Поэтому сопротивление резистора R5 выбирают в пределах 5,1— 20 кОм. Следует иметь в виду, что, увеличивая сопротивление R5, мы уменьшаем максимальное значение выходного напряжения.
Сопротивление переменного резистора R6 можно увеличить до 220 кОм. При этом глубина регулировки в сторону уменьшения возрастает, но максимальное значение напряжения не изменяется.
Защита от токовых перегрузок при включении регулятора в сеть обеспечивается введением в цепь делителя напряжения, задающего пороговое запирающее напряжение терморезистора R4, имеющего отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). За счет тепловой инерции терморезистора пороговое запирающее напряжение, подаваемое на базу транзистора VT1, имеет максимальное значение в момент включения регулятора и плавно уменьшается по мере разогрева терморезистора током, протекающим через делитель напряжения. Соответственно выходное напряжение в первый момент после включения имеет минимальное значение и плавно возрастает в течение промежутка времени, определяемого тепловой инерцией терморезистора (как правило, 0,5. 1 с), стремясь к установившемуся значению. При этом нагрузка и силовые элементы регулятора оказываются надежно защищенными от экстратоков включения. Следует отметить, что эффективность защиты повышается, если вместо одного терморезистора включить последовательно 2. 3 идентичных. Номиналы остальных элементов схемы в этом случае не изменяются.
В регуляторе использованы следующие элементы: конденсатор С1 типа МБМ на рабочее напряжение не ниже 160 В, постоянные резисторы типа МЛТ, переменный резистор типа СПЗ-12а, СПЗ-6 и аналогичные (допускается применеиие подстроечных резисторов типа СПЗ-1а, СПЗ-1б). Вместо терморезистора Т8М можно применить любые терморезисторы из серий Т8, Т9 (при этом время выхода на режим будет несколько отличаться от указанного).
В качестве трансформатора Т можно использовать готовые типа ТН-54 (максимальный выходной ток 5 А), ТН-58 (выходной ток не более 6 А), у которых выводы вторичных обмоток 9—10, 11— 12, 14—15 можно соединять последовательно для получения нужного коэффициента трансформации. Кроме того, не исключено применение трансформаторов типа ТПП. Можно изготовить трансформатор и самостоятельно по описаниям, приведенным в журнале «Радио» № 1 за 1980 год и № 4 за 1984 год, а также в сборнике «В помощь радиолюбителю», выпуск 84. При этом надо иметь в виду, что расчетная мощность трансформатора не должна превышать 150 Вт.
В качестве диодного блока В можно применить КЦ405А, Б, а также КЦ402А-В. Вместо указанных на схеме транзисторов вполне подходят: VT1—МП21 с индексами В-Е, МП26; VT2-КТ315 с любым буквенным индексом. Тринистор VD может быть типа КУ201Л. Выключатель 5 — любой сетевой на напряжение не ниже 250 В и ток не менее 2 А (можно использовать тумблер ТВ1-1).
Для электропитания обычных сетевых устройств, рассчитанных на напряжение 220 В мощностью до 200 Вт (например, ламп накаливания, электронагревательных приборов и т. п.) регулятор можно использовать в бестрансформаторном варианте. Трансформатор Т исключают из схемы, а нагрузку включают вместо первичной обмотки W1. При этом гальваническое разделение от сети отсутствует, однако защитные свойства схемы от перегрузок при включении полностью сохраняются.

Иногда требуется регулировать напряжение не от нуля до максимума, а в сравнительно небольших пределах изменения. Один из вариантов регулятора, позволяющего регулировать напряжение в диапазоне 160. 220 В, приведен на рисунке 2 (имеется в виду действующее значение напряжения, определяющее тепловой эффект электрического тока). Эта схема (рис. 2) во многом аналогична предыдущей. Но есть и отличие: форма напряжения в нагрузке имеет ярко выраженную несимметрию. Поэтому в качестве нагрузки нельзя использовать устройства с большой индуктивностью. Область применения данного регулятора — электропитание нагревательных и осветительных приборов мощностью до 400 Вт (при этом допускается применение диодов типа КД202 с индексами К-Р).
В приведенных выше схемах для защиты от токовых бросков при включении регуляторов использованы терморезисторы. У радиолюбителей, особенно начинающих, могут возникнуть трудности с их приобретением. В этом случае резистор R4 можно просто исключить из схемы (соединив нижний вывод резистора RЗ с «минусом» регулятора), оставив номиналы остальных элементов прежними. Тогда устройство будет работать аналогично обычному тиристорному регулятору напряжения.

Регулятор, схема которого приведена на рисунке 3, содержит всего несколько деталей. С его помощью можно увеличить напряжение без трансформаторов. КПД такого регулятора весьма высок и достигает 98 процентов. Но надо иметь в виду, что на выходе регулятора действует практически постоянное напряжение. По сути дела, регулятор представляет собой выпрямитель с фильтром. Эффект повышения напряжения обусловлен зарядкой конденсаторов. Таким образом, прибор работает исключительно с активной нагрузкой, мощность которой может достигать 600 Вт.
Регулятор обеспечивает ступенчатую регулировку выходного напряжения. Количество ступеней можно изменить, подключив дополнительные конденсаторы. Максимальный коэффициент увеличения действующего значения напряжения на выходе прибора по сравнению со входом зависит от соотношения суммарной емкости подключенных конденсаторов и сопротивления нагрузки. При указанных номиналах он может достигать 1,2. 1,4.
Предлагаемый регулятор удобно использовать как приставку к электропаяльнику. Он также может быть полезен при фотографических работах с искусственным освещением: вся подготовительная часть пройдет при обычном напряжении, а в момент съемки оперативно включают форсированный режим питания ламп. В этом случае резко увеличивается светоотдача электроламп накаливания (до 2. 2,5 раза) и улучшаются спектральные характеристики — «белизна» света, или, как говорят, повышается «цветовая температура» ламп.
В схеме регулятора допускается использовать диоды серни КД202 с индексами К-Р, конденсаторы типа К50-7 на рабочее напряжение 450 В. Выключатели S1-S3 — любые сетевые, рассчитанные на ток не менее 1 А.
Все описанные регуляторы при исправных элементах начинают работать сразу, без наладки.

5.3 Системы регулирования напряжения в силовых трансформаторах

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определённый уровень напряжения на шинах станций и подстанций. Предусматривается несколько способов регулирования напряжения, наиболее распространённые основываются на изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения к вторичному, или

,

где w₁,w₂ — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно.

Отсюда .

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5% и не позволяет регулировать напряжение в течение суток, так как это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ используется только для сезонного регулирования напряжения.

Регулирование под нагрузкой (РПН) за счет специальных технических решений позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН предусматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ±10 до +16 % ступенями приблизительно по 1,5 %).

5.4 Параллельное включение трансформаторов

Параллельное включение нескольких трансформаторов широко применяется в электрических системах. Во многих случаях только при использовании параллельного включения ряда трансформаторов, каждый из которых принимает на себя известную долю общей нагрузки, могут быть трансформированы те огромные мощности, которые требуется передавать на большие расстояния и многократно преобразовывать в современных энергосистемах. Заменить несколько параллельно включенных трансформаторов крупной подстанции одним трансформатором, рассчитанным на всю передаваемую мощность, нельзя уже потому, что такой трансформатор имел бы слишком большие размеры и встретились бы непреодолимые трудности при его изготовлении на заводе и транспортировке к месту установки.

Однако и на подстанциях меньшей мощности включают несколько трансформаторов параллельно, так как при этом лучше решаются задачи резервирования и расширения подстанции. При выходе из строя одного трансформатора остальные продолжают работать и могут принять на себя увеличенную нагрузку, а неисправный трансформатор может быть заменен резервным, стоимость которого сравнительно невелика по сравнению со стоимостью всех установленных трансформаторов. Кроме того, при достаточно большом количестве установленных на подстанции трансформаторов всегда может быть включено на параллельную работу такое их число, при котором каждый из них несёт оптимальную нагрузку и преобразует энергию с минимальными потерями.

Выбор количества параллельно включенных трансформаторов подстанции представляет собой оптимизационную технико-экономическую задачу, в которой оптимизируются суммарные затраты на эксплуатацию и изготовление установленных трансформаторов. При этом нужно учитывать, что стоимость потерь энергии и стоимость изготовления трансформаторов уменьшаются с ростом мощности трансформаторов в единице, а стоимость резервирования, наоборот, возрастает.

Условия включения трансформаторов на параллельную работу. Для исключения ошибок при включении условились соединять между собой электрически одинаково обозначенные выводы трансформаторов, работающих параллельно. Схема параллельного включения двух однофазных трансформаторов α и β показана на рис. 5.5. Как видно, одноименные выводы трансформаторов α и β (A_α, A_β; X_α,X_β;a_α, a_β;x_α, x_β) присоединяются соответственно к одной и той же шине.

Рис. 5.5. . Схема параллельного включения однофазных двухобмоточных трансформаторов, имеющих группу соединения1/1/0

Сформулируем условия, при которых допустимо параллельное включение трансформаторов на холостом ходу при отсоединённой нагрузке Z (разомкнутом выключателе К₂). Очевидно, выводы первичных обмоток транс­форматоров A_α, A_β; X_α, X_β могут быть присоединены указанным образом к первичной сети без соблюдения каких-либо дополнительных условий. После включения первичных обмоток на напряжение U₁=U_lα=U_β между разъединёнными выводами вторичных обмоток а_αх_α и а_β х_β будут действовать соответственно напряжения

.

Выводы х_α и х_β вторичных обмоток трансформаторов могут быть объединены безболезненно. Но на ключе К₁, с помощью которого объединяются зажимы а_α и а_β, может появиться ЭДС

.

Объединение выводов а_α и а_β не будет сопровождаться появлением уравнительных токов в обмотках только при

т.е. при одинаковых вторичных ЭДС

.

Для этого необходимо соблюдение следующих условий:

1.Включаемые параллельно трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации. При n_12α=n_12β и U_1α=U_1β вторичные ЭДС одинаковы E_2α=E_2β.

2.Включаемые параллельно трансформаторы должны иметь одинаковые группы соединения. При одинаковых номерах групп соединения N_α=N_β=N ЭДС E_2α и E_2β повёрнуты на одинаковый угол θ_N относительно не отличающихся друг от друга первичных ЭДС E_1α=E_1β=-U₁ и, следовательно, совпадают по фазе:

.

Эти условия распространяются и на трехфазные трансформаторы, при параллельном включении которых также объединяются одинаково обозначенные линейные и нулевые выводы. При этом при выполнении условий включения получаются одинаковые по значению и по фазе вторичные линейные ЭДС.

Третьим дополнительным условием является требование, чтобы параллельно включаемые трансформаторы имели одинаковые относительные напряжения короткого замыкания (на практике допускается различие в напряжении короткого замыкания до 10%). Если это условие не будет выполняться, то трансформаторы будут не равномерно загружаться током нагрузки. В цепи трансформатора с большим u_k будет протекать меньшая доля тока нагрузки, и он будет недогружен, а в цепи трансформатора с меньшим u_k будет протекать большая доля тока нагрузки, и он будет перегружен

Регулирование напряжения трансформаторов

Ступенчатое регулирование – осуществляется путём изменения числа витков первичной или вторичной обмотки. Регулирование напряжения при этом получается не плавным, а ступенчатым.

Число витков вторичной обмотки можно изменять сравнительно просто, и такой способ широко применяют на электроподвижном составе переменного тока. Для этого вторичную обмотку разбивают на ряд ступеней (секций), к выводам которых соответствующими переключателями может подключаться приёмник электрической энергии, Присоединяя приёмник к тому или иному выводу трансформатора, можно изменять число включенных во вторичную обмотку витков, т. е. напряжение, подводимое к приёмнику. Такой способ называют регулированием на стороне низшего напряжения.

Регулирование вторичного напряжения путём изменения числа витков первичной обмотки трансформатора можно осуществлять в сравнительно узких пределах. Такой способ применяют на трансформаторах тяговых подстанций с целью компенсации колебаний напряжения в питающей подстанции сети (напряжение этих трансформаторов может изменяться от + 5 до – 10% номинального значения). Использовать этот способ для регулирования в широких пределах не представляется возможным. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора, можно также регулировать изменяя напряжение, подаваемое на его первичную обмотку используя регулировочный автотрансформатор. Такой способ называют регулированием на стороне высшего напряжения трансформатора. Этот способ применяют на некоторых электровозах переменного тока (ЧС4 и др.).

Каждый из рассмотренных способов регулирования напряжения имеет свои достоинства и недостатки. При регулировании на стороне низшего напряжения переключатели приходится рассчитывать на большие токи, что усложняет их конструкцию. При регулировании на стороне высшего напряжения удаётся значительно упростить конструкцию переключающих аппаратов, т. к. токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям (практически токи в первичной обмотке трансформатора мощного электровоза составляет (200÷300) А, а во вторичной обмотке достигает нескольких тысяч ампер). Однако массогабариты трансформатора при этом возрастают, а его КПД уменьшается. Кроме того, переключающую аппаратуру приходится выполнять с усиленной изоляцией и с высокой степенью точности, т. к. несогласованность работы отдельных выключателей на стороне высшего напряжения может привести к тяжёлым авариям.

Регулирование напряжения путём подмагничивания сердечника —

осуществляется с помощью магнитных шунтов, подмагничиваемых постоянным током, и менять, таким образом, их магнитное сопротивление для переменного потока, создаваемого первичной обмоткой. Трансформатор с подмагничиванием сердечника имеет основной магнитопровод и два магнитных шунта, отделённых друг от друга изолирующими прокладками. Первичная обмотка состоит из двух катушек, соединённых параллельно. Каждая из них охватывает основной стержень и два стержня магнитных шунтов. Вторичная обмотка из двух параллельно включенных катушек, намотанных на стержни основного магнитопровода. На стержнях магнитных шунтов расположена обмотка управления, состоящая из четырёх катушек, соединённых последовательно так, чтобы магнитные потоки, созданные каждой парой катушек одного магнитного шунта, складывались, а ЭДС, индуцируемые в них переменным магнитным потоком первичной обмотки, взаимно компенсировались. При отсутствии постоянного тока в обмотке управления магнитный поток трансформатора, создаваемый первичной обмоткой, равномерно распределяется между основным магнитопроводом и магнитными шунтами, при этом во вторичной обмотке индуцируется минимальное напряжение. При протекании по обмоткам управления постоянного тока сердечники магнитных шунтов насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. При этом магнитный поток первичной обмотки вытесняется в основной магнитопровод, увеличивая проходящий по нему магнитный поток. Это приводит к увеличению напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке. Когда сердечники магнитных шунтов будут полностью насыщены, магнитный поток в основном магнитопроводе будет максимальным и с трансформатора будет сниматься максимальное напряжение. Т. о., изменяя ток управления, можно плавно регулировать вторичное напряжение.

Регулирование напряжения с помощью вольтдобавочного трансформатора – осуществляется последовательно включенными трансформатором и регулировочным автотрансформатором с переключающим устройством. Принцип регулирования состоит в том, что напряжение вторичной обмотки вольтдобавочного трансформатора, изменяемое переключающим устройством, суммируется с напряжением линии. При этом переключателем продольного регулирования можно изменять фазу напряжения вторичной обмотки вольтдобавочного трансформатора на ± 180°, так что одно его положение будет соответствовать увеличению напряжения линии, а другое – уменьшению.

Автоматическое регулирование напряжения трансформаторов. Расчет уставок АРНТ

Полная система автоматического регулирования трансформатора завязана на использовании:

• исполнительного органа, осуществляющего регулирование;
• устройства управления;
• вычисления;
• усилителя мощности;
• элемента для измерения параметров.

АРНТ производит регулировку на три вида, это:

1. Стабилизированная регулировка.
2. Система программного регулирования, происходящие в ней изменения следуют по заранее обозначенному закону.
3. Следящая система, завязана на законе изменения задающего воздействия, его параметры изначально не известны и задаются по ходу работы.

Рис. № 1. Регулирование напряжения в стабилизированном режиме.
Насколько полно в системе будет скомпенсировано влияние посторонних возмущений, настолько точно будет воспроизводиться задающее воздействие.

Рис. № 2. Структурная схема АРНТ.

Основные характеризующие параметры процессов регулировочного управления

Процессы в системе АРНТ находятся в зависимости от параметров устойчивости и точности.

1. Устойчивость характеризует переходный процесс.
2. Точность – обязательное условие установившегося процесса.

Точность характеризуется погрешностями, действующими на установившийся режим, по завершении переходного процесса.

Устойчивость является условием самовозврата системы в установившееся положение после выведения из стабильности посторонними колебаниями, внешними воздействиями или возмущением связанным с повреждениями в сетях.

Качество процесса регулировки определяется его близким значением к желаемому критерию качества, это:

1. Значение максимального отклонения величины напряжения на выходе, после сигнала от скачка возмущения.
2. Колебательность переходного процесса и, конечно, продолжительность времени его действия.

Колебания в сети напряжения 6-10 кВт вынуждают перейти на неавтоматический режим управления регулирования электроэнергией. Связанно, это с тем, что устройство АРНТ в колебательном режиме, приводящее в действие РПН, способствует его износу.

Рис. № 3. Автоматический регулятор напряжения трансформатора: 1 – Электромагнит, 2 – Якорь элекстромагнита, 3 – якорная пружина, 4 – прокладки изолирующие, 5 – вибратор, 6 – движущийся контакт, 7 – неподвижный контакт, 8 – регулировка винтами, 9 –пружина для регулировки устройства, 10 –платформа вибратора, 11 – разъем для штепселя, 12 – регулятор корпус, 13 – конденсатор для зарядки, 14 – конденсатор для гашения искры.

Блок автоматического регулирования коэффициента трансформации

Для осуществления управления РПН в автоматическом режиме, устройства регулировки обеспечиваются БАР (блокам автоматического регулирования) для изменения коэффициента трансформации – АРКТ или АРНТ. Устройство реагирует на напряжение шин питающей подстанции.

Рис. № 4. Схема присоединения токовой компенсации к измеряющему трансформатору в системе АРНТ.

Неизменным считается наличие в схеме токовой компенсации, она служит для осуществления встречного регулировки, и нужна для установки неизменяемого и стабильного показания напряжения в сети потребителей. Значение напряжения токовой компенсации определяется по току в линии и по падению значений напряжения в линии оттока нагрузки.

Устройства РПН в обязательном порядке находятся в одном режиме с включенным блоком АРТН. Дистанционное или местное управление осуществляется тогда, когда АРНТ выходит из строя или если в сети наблюдаются значительные колебания напряжения.

Рис. № 5. Внешний вид блока автоматического регулирования напряжения трансформатора (БАР).

Расчет уставок автоматического регулятора напряжения трансформаторов

Осуществление подбора уставок регулировки по напряжению происходит, сообразуюсь с режимом нагрузок по минимуму, где значение шинного напряжения и близлежащих потребительских линий не должна превышать 1,5 Uном.

При работе, для осуществления встречного регулирования, производится коррекция величины напряжения, согласно значению тока нагрузки на отходящих линиях. Падение напряжения в линии электропередачи определяется замером от точки замера измерительного трансформатора напряжения (НТМИ), от которого запитан регулятор и местом подключения нагрузки потребителя с заданным неизменяемым значением напряжения.

Это напряжение необходимо разделить на коэффициент трансформации ТН. После чего полученное значение напряжения применяется для установки первой уставки напряжения на первой шкале и на второй шкале для второй уставки.

Если значение не превышает 1,05 Uном, расположенных поблизости потребителей, уставка изменяется и напряжение снова проверяется исходя из корректировочных значений.

Важно: напряжение питания удаленного потребителя не должно понижаться менее -5%, напряжение у ближних потребителей оно не увеличиваться больше +5%.

Система программного регулирования осуществляет действия по двухступенчатому графику, это может быть суточный график, где уставки равны режимам максимальной и минимальной нагрузки, и недельный график, где во внимание принимается режим выходного дня со своими уставками.

Рис. № 6. Суточный график 1) без проведения регулирования, 2) с проведением одноступенчатого регулирования напряжения, производится утром и вечером.

Таким образом, режим коррекции, который представляет собой длительную и кропотливую работу по определению выбора уставок удается избежать.

Существует три показателя, соблюдение, которых является обязательным условием при выборе уставок.

1. Определение ширины зоны чувствительности.

Этот показатель демонстрирует значение отклонения напряжения от заданной уставки, при которой не срабатывает команда на начало регулировки напряжения. Она зависит от колебательного режима в сети напряжения при ее регулировании. Ширина зоны нечувствительности не должна превышать значения величины ступени регулировки трансформатора РПН. Коэффициент запаса не должен превышать предел менее 1,3.

Пример выбора величины зоны чувствительности на ее нижней границе. Если нижняя граница напряжения принимается как 6000В, то по показаниям НТМИ принимаем 100% .

6000В / 60В = 100В(нижняя зона чувствительности) = 103% (верхняя зона чувствительности)

Распределяем штекера по шкале 1(В), «грубо» 100В = 100%

Штекер ставится в положение «зона» 3В = 3%

Принимаем нижнюю границу 100В*60 = 6000В

Верхняя граница 103В*60 = 6180В

1. Выдержка времени задержки сигналов управления.

Ее выбор происходит соответственно возможности и продолжительности кратковременных скачков напряжения при изменяющемся характере нагрузки. Этот режим сказывается на частоте срабатывания РПН в автоматическом режиме, поэтому для предотвращения износа РПН автоматический режим отключают и РПН переводят на режим дистанционного управления. Большая выдержка времени уменьшает количество операций с РПН и предназначена для экономии ресурса РПН.

В случае если автоматическое управление необходимо, максимальное значение времени, при котором происходит срабатывание команды регулирования, выставляют 160 – 180сек.

Определение выдержки времени, от которого зависит контроль исправности РПН. Контроль длительного цикла времени переключателя составляет 15 сек. Он зависит от установки на плате формирователя в конструкции АРТ-1М, которая запаивается в положении 2-3. Это положение рекомендовано для большинства РПН, при необходимости время контроля можно увеличить, перепаяв перемычку в положение 1-3, что соответствует 30 сек.

1. Время контроля

Производится для обеспечения исправности цепей запуска действующего электропривода РПН не изменяется и равно 0,6 сек. Выдержка времени для контроля переключения должна перекрывать время переключения привода на 1 ступень РПН. Он постоянно для любых типов РПН.

Важно: Негативное влияние блока АРТН на устройство РПН связано с алгоритмом работы блока. При неуравновешенном и нестабильном состоянии напряжения в линии, происходит частое включение блока, оно сказывается на быстром износе РПН, что приводит к его замене. Чтобы избежать этого режим регулирования и управления переводят в дистанционный или ручной режим.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.