RU2539399C1 - Transformer winding taps switching unit - Google Patents
Transformer winding taps switching unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539399C1 RU2539399C1 RU2013134797/07A RU2013134797A RU2539399C1 RU 2539399 C1 RU2539399 C1 RU 2539399C1 RU 2013134797/07 A RU2013134797/07 A RU 2013134797/07A RU 2013134797 A RU2013134797 A RU 2013134797A RU 2539399 C1 RU2539399 C1 RU 2539399C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- taps
- thyristors
- transformer
- winding
- switching
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Решение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой.The solution relates to electrical engineering and can be used in voltage control devices for transformers under load.
Известно устройство, реализующее способ переключения, заключающийся в поочередном включении тиристоров различных отводов обмотки трансформатора [1], характеризующийся высокой надежностью, так как переключение происходит без токов замыкания ступени, и в устройстве, его реализующем, не требуется применение токоограничивающего реактора, однако при этом не обеспечиваются переключения отводов обмотки трансформатора с формой фазного тока, отличной от синусоидальной, а также при наличии паузы нагрузочного тока, обусловленной, например, выпрямительной нагрузкой.A device is known that implements a switching method, which consists in alternately turning on the thyristors of various taps of the transformer winding [1], which is characterized by high reliability, since the switching occurs without current closure of the stage, and the device that implements it does not require the use of a current-limiting reactor, but it does not switching of the transformer winding taps with a phase current shape other than sinusoidal, as well as in the presence of a pause of the load current due to, for example, yamitelnoy load.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, реализующее способ переключения отводов обмотки трансформатора путем поочередного включения и последующего отключения предыдущего тиристоров, осуществляемыми в момент времени, опережающий переход напряжения через нулевое значение на время, равное времени выключения тиристоров. [2]The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device that implements a method for switching the taps of the transformer winding by alternately turning on and then turning off the previous thyristors, carried out at a time, leading the voltage across the zero value by a time equal to the turn-off time of the thyristors. [2]
Приведена функциональная схема устройства, реализующего данный способ переключения отводов трансформатора. Устройство содержит преобразовательный трансформатор с отводами пониженного и повышенного напряжений, последовательно с которыми включены тиристорные ключи, причем одна пара тиристорных ключей подключена одними выводами к отводам пониженного напряжения, а другая - к отводам повышенного напряжения регулировочной обмотки трансформатора, выводы питания нулевой и фазный, цепи управления «ниже» и «выше», датчик напряжения, входы которого подключены к цепям питания, а выходы к логическим элементам, к первым входам которых присоединен выход датчика напряжения, а ко вторым цепи управления «ниже» и «выше», триггер, входы которого соединены с выходами логических элементов, а выходы с цепями управления тиристоров тиристорных ключей.A functional diagram of a device that implements this method of switching transformer taps is given. The device contains a converter transformer with low and high voltage taps, with which thyristor switches are connected in series, one pair of thyristor keys being connected by one of the leads to the low voltage taps, and the other to the high voltage taps of the transformer regulating winding, power and zero and phase power leads, control circuits “Lower” and “higher”, a voltage sensor, the inputs of which are connected to power circuits, and the outputs to logic elements, to the first inputs of which an output is connected d voltage sensor, and to the second control circuit “lower” and “higher”, a trigger, the inputs of which are connected to the outputs of the logic elements, and the outputs to the control circuits of the thyristor thyristor keys.
Недостатком данного устройства является возможность возникновения короткого замыкания ступени на время соизмеримое с половиной периода напряжения питающей сети и величиной тока, достигающей максимального значения установившегося тока короткого замыкания регулировочной ступени обмотки трансформатора при некорректном выборе величины угла управления тиристорами.The disadvantage of this device is the possibility of a short circuit of the stage for a time commensurate with half the period of the supply voltage and the current value reaching the maximum value of the steady-state short circuit current of the control stage of the transformer winding when the value of the thyristor control angle is incorrect.
Недостатки устройства устраняются предлагаемым решением.The disadvantages of the device are eliminated by the proposed solution.
Решаемая задача - повышение надежности работы устройства и расширение области применения за счет снижения величины коммутационных токов.The task at hand is to increase the reliability of the device and expand the scope by reducing the value of switching currents.
Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой, снижение величины коммутационных экстратоков регулировочной ступени обмотки трансформатора переключением в произвольный момент времени отводов высшей и низшей ступеней регулирования первичных обмоток силовых и преобразовательных трансформаторов без коммутационных экстратоков.The technical result is the provision of voltage regulation under load, reducing the amount of switching extracurrents of the adjusting stage of the transformer winding by switching at the arbitrary time taps of the higher and lower stages of regulation of the primary windings of power and converter transformers without switching extracurrents.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве переключения отводов обмотки трансформатора, содержащем преобразовательный трансформатор с отводами пониженного и повышенного напряжений, последовательно с которыми включены тиристоры, причем одна пара тиристоров подключена одними выводами к отводам пониженного напряжения ветвей расщепленной обмотки, а другая - к отводам повышенного напряжения, выводы питания нулевой и фазный, цепи управления «Ниже» и «Выше», триггер, входы которого соединены с цепями управления, а выходы - через согласующие элементы присоединены к управляющим электродам тиристоров, трансформатор имеет две ветви расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры объединены в две вентильные группы противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенные друг с другом и с фазным выводом цепи питания, причем вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки.This technical result is achieved by the fact that in the switching device of the transformer winding taps containing a converter transformer with low and high voltage taps, the thyristors are connected in series, and one pair of thyristors is connected by one terminal to the low voltage taps of the branches of the split winding, and the other to the taps overvoltage, power leads zero and phase, control circuits “Below” and “Above”, a trigger whose inputs are connected to control circuits, and the outputs are through the matching elements are connected to the control electrodes of the thyristors, the transformer has two branches of a split winding with low and high voltage taps, the thyristors are combined into two valve groups of opposite directions of electrical conductivity, connected by two terminals to each other and to the phase output of the power circuit, and the valve group is in the same direction the electrical conductivity of the other leads connected to the taps of one branch of a split winding, and the valve group of the opposite conductivity and - to the taps of another branch of the split winding.
В отличие от прототипа, при переключении отводов регулировочной ступени тиристорами с однонаправленными токами в пределах вентильной группы не возникает экстратоков короткого замыкания ступени регулирования, так как любое направление контурного тока является встречным по отношению к направлению электропроводности одного из тиристоров данной вентильной группы, а по отношению к тиристорам другой группы противоположной электропроводности величина контурного тока ограничена полным сопротивлением короткого замыкания, образованным последовательно соединенными ветвями расщепленной первичной обмотки трансформатора. В этом случае максимальная величина контурного коммутационного тока для типовых силовых трансформаторов не превышает двукратного значения номинального тока трансформатора и определяется выражением Iк=Iн Uст/Uкз, где Iк - контурный ток коммутации тиристоров, Iн - номинальный ток трансформатора, Uст - напряжение регулировочной ступени трансформатора, Uкз - напряжение короткого замыкания трансформатора, а длительность контурного коммутационного тока тиристоров соизмерима с периодом напряжения питающей сети.Unlike the prototype, when switching the taps of an adjustment stage with thyristors with unidirectional currents within the valve group, there are no extra currents of the short circuit of the regulation stage, since any direction of the loop current is opposite with respect to the direction of electrical conductivity of one of the thyristors of this valve group, and with respect to thyristors of another group of opposite electrical conductivity, the loop current is limited by the total short circuit resistance formed by therefore connected branches split primary transformer winding. In this case, the maximum value of the loop switching current for typical power transformers does not exceed twice the rated current of the transformer and is determined by the expression I k = I n U st / U kz , where I k is the thyristor switching loop current, I n is the rated transformer current, U St is the voltage of the regulating stage of the transformer, U KZ is the short circuit voltage of the transformer, and the duration of the circuit switching current of the thyristors is comparable with the period of the supply voltage.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства переключения отводов обмотки трансформатора.The drawing shows a functional diagram of the proposed device for switching the taps of the transformer winding.
Устройство содержит преобразовательный трансформатор 1 с отводами пониженного 2, 3 и повышенного напряжения 4, 5, две вентильные группы 6 и 7, включающие тиристоры одного направления электропроводности, последовательно с отводами обмоток трансформатора включены тиристоры, причем тиристоры 8 и 9 подключены одними выводами к отводам пониженного напряжения ветвей расщепленной обмотки, а тиристоры 10 и 11 - к ответвлениям повышенного напряжения, выводы питания нулевой 12 и фазный 13 питающей сети, цепи управления «Ниже» 14 и «Выше» 15, триггер 16, входы которого соединены с цепями управления 14, 15, а выходы - через согласующие элементы 17 и 18 присоединены к управляющим электродам тиристоров 8, 10, 9, 11.The device contains a converter transformer 1 with taps of lowered 2, 3 and high voltage 4, 5, two valve groups 6 and 7, including thyristors of one direction of electrical conductivity, thyristors are connected in series with taps of the transformer windings, and thyristors 8 and 9 are connected by leads to low taps the voltage of the branches of the split winding, and the thyristors 10 and 11 to the branches of the increased voltage, the power leads are zero 12 and phase 13 of the supply network, the control circuit is “Below” 14 and “Above” 15, trigger 16, inputs which are connected to the control circuits 14, 15, and the outputs through the matching elements 17 and 18 are connected to the control electrodes of the thyristors 8, 10, 9, 11.
В отличие от прототипа, трансформатор 1 имеет две ветви расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры 8, 9, 10, 11 объединены в две вентильные группы 6 и 7 противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенные друг с другом и с фазным выводом цепи питания, причем вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки.Unlike the prototype, transformer 1 has two branches of a split winding with low and high voltage taps, thyristors 8, 9, 10, 11 are combined into two valve groups 6 and 7 of opposite directions of electrical conductivity, connected by two terminals to each other and to the phase output of the circuit power supply, moreover, the valve group of one direction of electrical conductivity with the other terminals is connected to the taps of one branch of the split winding, and the valve group of the opposite conductivity is connected to the taps of the other branch of the split winding ki.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Допустим, что в начальный момент времени открыты тиристоры 8 и 9 отводов пониженного напряжения обеих ветвей расщепленной обмотки трансформатора, что обеспечивается непрерывными сигналами управления, поступающими с согласующего элемента 17 по сигналу с инверсного входа триггера 16.Suppose that at the initial moment of time, thyristors 8 and 9 of the low-voltage taps of both branches of the split transformer winding are open, which is provided by continuous control signals coming from the matching element 17 by a signal from the inverse input of the trigger 16.
После подачи команды «Выше» по цепи управления 15 триггер 16 «опрокидывается» и сигналы управления снимаются с тиристоров 8, 9 отводов пониженного напряжения и подаются на тиристоры 10, 11 отводов повышенного напряжения обеих ветвей расщепленной обмотки трансформатора.After the command “Higher” is sent along the control circuit 15, the trigger 16 “capsizes” and the control signals are removed from the thyristors 8, 9 low voltage taps and fed to the thyristors 10, 11 high voltage taps of both branches of the split transformer winding.
Предположим, что в текущий момент положительной полуволны питающего напряжения питания в проводящем состоянии находится тиристор 9 (на интервале положительной мощности) и через него протекает ток нагрузки, а к тиристору 11 приложено прямое напряжение регулировочной ступени. В момент подачи команды «Выше» тиристор 11 открывается, а через тиристор 9 начинает протекать контурный ток под действием ЭДС регулировочной ступени (короткий контур), направленный встречно току нагрузки. При возрастании величины контурного тока до значения тока нагрузки результирующий ток тиристора 9 становится равным нулю, он выключается и к нему прикладывается обратное напряжение регулировочной ступени.Suppose that at the current moment of the positive half-wave of the supply voltage, the thyristor 9 is in the conducting state (in the interval of the positive power) and the load current flows through it, and a direct voltage of the adjustment stage is applied to the thyristor 11. At the time of the command “Higher”, the thyristor 11 opens, and through the thyristor 9, the loop current begins to flow under the influence of the emf of the adjustment stage (short loop), directed counter to the load current. With increasing value of the loop current to the value of the load current, the resulting current of the thyristor 9 becomes zero, it turns off and the reverse voltage of the adjustment stage is applied to it.
Тиристор 9 может находиться в проводящем состоянии на интервале отрицательной мощности в отрицательном полупериоде питающего напряжения. В этом случае прямое напряжение приложено к тиристору 10 и при подаче команды «Выше» образуется контур коммутационного тока (длинный контур), включающий в себя тиристоры 9, 10 и обе ветви расщепленной обмотки. Результирующая ЭДС контура равна ЭДС регулировочной обмотки ветви электропроводности тиристора 9. После смены полярности питающего напряжения при переходе результирующего тока тиристора 9 через нулевое значение к нему прикладывается обратное напряжение.The thyristor 9 may be in a conducting state on the interval of negative power in the negative half-cycle of the supply voltage. In this case, a direct voltage is applied to the thyristor 10 and when the command “Higher” is issued, a switching current loop (long loop) is formed, including thyristors 9, 10 and both branches of the split winding. The resulting EMF of the circuit is equal to the EMF of the regulating winding of the thyristor 9 electrical branch. After changing the polarity of the supply voltage when the resulting current of the thyristor 9 passes through a zero value, a reverse voltage is applied to it.
Процессы переключения отводов трансформатора на понижение напряжения при подаче команды «Ниже» протекают аналогично при том отличии, что тиристоры 11, 9 отводов одной ветви расщепленной обмотки переключаются на интервале отрицательной мощности, а на интервале положительной мощности контур коммутации, включающий обе ветви расщепленной обмотки, обеспечивается тиристорами 10, 9.The processes of switching the transformer taps to lower the voltage when the “Below” command is issued proceed similarly, with the difference that the thyristors 11, 9 taps of one branch of the split winding are switched on the interval of negative power, and on the interval of positive power the switching circuit, including both branches of the split winding, is provided thyristors 10, 9.
В отрицательный полупериод функции тиристоров 9, 11 вентильной группы 6 заменяются тиристорами 8,10 вентильной группы 7.In the negative half-period, the functions of the thyristors 9, 11 of the valve group 6 are replaced by the thyristors 8.10 of the valve group 7.
При любом моменте переключения длительность коммутации по короткому контуру для типовых силовых трансформаторов не превышает 3 мс, а длительность коммутации по длинному контуру не превышает длительность периода напряжения питающей сети.At any switching moment, the short-circuit switching duration for typical power transformers does not exceed 3 ms, and the long-circuit switching duration does not exceed the duration of the supply voltage period.
Величина тока короткого контура соответствует току нагрузки в момент коммутации, длинного контура не превышает двукратной величины тока нагрузки типовых силовых трансформаторов.The short circuit current value corresponds to the load current at the time of switching, the long circuit does not exceed twice the load current of typical power transformers.
Предлагаемое устройство позволяет переключать отводы расщепленных обмоток трансформатора при любом характере тока нагрузки в произвольный момент времени без синхронизации работы тиристоров с напряжением питающей сети, т.е. повышает надежность работы устройства и расширяет область его примененияThe proposed device allows you to switch the taps of the split transformer windings for any type of load current at an arbitrary time without synchronizing the operation of the thyristors with the supply voltage, i.e. increases the reliability of the device and expands its scope
Сравнение заявленного изобретения с прототипом позволило установить, что оно отличается от последнего составом вентильных групп, упрощением функциональной схемы управления вентилями, возможностью переключения вентилей в произвольный момент времени и, следовательно, соответствует критерию "новизна".Comparison of the claimed invention with the prototype made it possible to establish that it differs from the last in the composition of the valve groups, simplification of the valve control functional circuit, the ability to switch valves at an arbitrary time and, therefore, meets the criterion of "novelty".
Сравнение заявленного изобретения с другими известными решениями в данной области техники показало, что идентичные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают получение нового технического результата, и поэтому оно соответствует критерию "изобретательский уровень".Comparison of the claimed invention with other known solutions in the art showed that identical features that distinguish the claimed invention from the prototype, provide a new technical result, and therefore it meets the criterion of "inventive step".
Применение заявленного изобретения в энергетике при организации регулирования величины напряжения без коммутационных токовых перегрузок в произвольный момент времени обеспечивает его соответствие критерию "промышленная применимость".The use of the claimed invention in the energy sector when organizing the regulation of the voltage value without switching current overloads at an arbitrary time instant ensures its compliance with the criterion of "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Патент Франции №2163916, Н02Р 13/00. 1973.1. French patent No. 2163916, H02P 13/00. 1973.
2. А.с. СССР №1003039, G05F 1/20, опубл. 07/03/83.2. A.S. USSR No. 1003039, G05F 1/20, publ. 03/07/83.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134797/07A RU2539399C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Transformer winding taps switching unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134797/07A RU2539399C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Transformer winding taps switching unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2539399C1 true RU2539399C1 (en) | 2015-01-20 |
| RU2013134797A RU2013134797A (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53281320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013134797/07A RU2539399C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Transformer winding taps switching unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2539399C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1260579A (en) * | 1967-02-03 | 1972-01-19 | Scheubeck Egon | Arrangement for changing over the load in regulating transformers |
| DE1810273B2 (en) * | 1966-04-16 | 1972-04-20 | Maschinenfabnk Reinhausen Gebruder Scheubeck KG, 8400 Regensburg | ARRANGEMENT FOR CHANGING THE LOAD IN STEPPED TRANSFORMERS WITH ANTI-PARALLELLY SWITCHED THYRISTORS |
| FR2163916A5 (en) * | 1971-12-06 | 1973-07-27 | Alsthom | |
| SU1003039A1 (en) * | 1981-07-14 | 1983-03-07 | Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина | Transformer winding taps switching device |
| US5006784A (en) * | 1987-06-25 | 1991-04-09 | Elin-Union | Thyristor on-load change-over switch |
| JPH0924757A (en) * | 1995-07-10 | 1997-01-28 | Hayashi Gijutsu Kenkyusho:Kk | Floor carpet cushioning material for automobile |
| RU2086073C1 (en) * | 1995-07-25 | 1997-07-27 | Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" | Method for switching taps of transformer winding |
| RU2253890C1 (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-10 | Туманов Иван Михайлович | Method for stabilization and adjustment of electric energy parameters in electric plants direct current power systems and device implementing said method |
| CN202649427U (en) * | 2012-05-31 | 2013-01-02 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | Mobile wind turbine generator system high-low voltage ride through test device |
-
2013
- 2013-07-23 RU RU2013134797/07A patent/RU2539399C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1810273B2 (en) * | 1966-04-16 | 1972-04-20 | Maschinenfabnk Reinhausen Gebruder Scheubeck KG, 8400 Regensburg | ARRANGEMENT FOR CHANGING THE LOAD IN STEPPED TRANSFORMERS WITH ANTI-PARALLELLY SWITCHED THYRISTORS |
| GB1260579A (en) * | 1967-02-03 | 1972-01-19 | Scheubeck Egon | Arrangement for changing over the load in regulating transformers |
| FR2163916A5 (en) * | 1971-12-06 | 1973-07-27 | Alsthom | |
| SU1003039A1 (en) * | 1981-07-14 | 1983-03-07 | Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина | Transformer winding taps switching device |
| US5006784A (en) * | 1987-06-25 | 1991-04-09 | Elin-Union | Thyristor on-load change-over switch |
| JPH0924757A (en) * | 1995-07-10 | 1997-01-28 | Hayashi Gijutsu Kenkyusho:Kk | Floor carpet cushioning material for automobile |
| RU2086073C1 (en) * | 1995-07-25 | 1997-07-27 | Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" | Method for switching taps of transformer winding |
| RU2253890C1 (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-10 | Туманов Иван Михайлович | Method for stabilization and adjustment of electric energy parameters in electric plants direct current power systems and device implementing said method |
| CN202649427U (en) * | 2012-05-31 | 2013-01-02 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | Mobile wind turbine generator system high-low voltage ride through test device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013134797A (en) | 2015-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3059827A1 (en) | Switching system for breaking a current and method of performing a current breaking operation | |
| Jovcic et al. | Fast fault current interruption on high-power DC networks | |
| CN104205597A (en) | Power conversion device | |
| RU106060U1 (en) | PHASE TURNING DEVICE | |
| RU2613679C2 (en) | Device for regulating voltage and method for its control | |
| RU2711587C1 (en) | Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation | |
| RU158346U1 (en) | TRANSFORMER WINDING DIVISION SWITCHING DEVICE | |
| RU2539399C1 (en) | Transformer winding taps switching unit | |
| RU2557810C1 (en) | Activation and deactivation method of three-phase active-inductive loads by hybrid starter | |
| RU2565497C1 (en) | Ac voltage stabiliser | |
| RU2648280C1 (en) | Voltage control device | |
| Engel et al. | Control of thyristor-based commutation cells | |
| RU2613340C2 (en) | Device for controlling voltage and control method thereof | |
| RU2660926C1 (en) | Single-phase voltage regulator | |
| Rahman et al. | Development of a microcontroller-based AC voltage controller with soft start capability | |
| RU2609890C2 (en) | Method and device for reducing power losses | |
| RU2583051C1 (en) | Transformer-thyristor device for smooth-step voltage control under load | |
| RU159466U1 (en) | DEVICE FOR LIMITING THROUGH CURRENT RISES | |
| EP3235089B1 (en) | A circuit for a voltage power optimiser | |
| RU2398342C1 (en) | Method for control of transformer voltage thyristor controller | |
| RU107005U1 (en) | PHASE TURNING DEVICE | |
| RU2582086C1 (en) | Method for turning on and off four-wire power transmission line | |
| CN104617582A (en) | Photo-thermal combined grid power generation on-load voltage regulation control method | |
| EA201891148A1 (en) | NORMALIZER OF VARIABLE VOLTAGE | |
| SU1121743A1 (en) | Non-inertial power switch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150724 |