Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Заявка на изобретение РФ –ФИПС № 2004134418 с приоритетом от 26.11.04 
Пол. решение ФИПС о выдаче патента - март 2005

Дудышев Валерий Дмитриевич, Россия, Самара
Самарский технический университет

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

  Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электроэнергии, управляемым регуляторам напряжения, а конкретнее, к устройствам экономии электроэнергии и вентильным компенсаторам реактивной мощности.

  Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является вентильное устройство компенсации реактивной мощности индуктивной нагрузки, содержащее силовые управляемые вентили и силовые конденсаторы – прототип (Супронович Г.А. «Улучшение коэффициэнта мощности преобразовательных установок», М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 66).

  При всех достоинствах прототипа, существующее устройство экономии электроэнергии в виде управляемых конденсаторных батарей весьма дорогое и громоздкое и не обеспечивает достаточно полной компенсации реактивной мощности, особенно в динамических режимах изменения коэффициента мощности нагрузки.

  Кроме того, конденсаторные батареи обладают пониженной надежностью в условиях перенапряжений В случае индуктивных нагрузок больших мощностей, работающих в динамических режимах конденсаторный компенсатор реактивной мощности –прототип- весьма дорог и ненадежен в реализации .и эксплуатации. Поэтому реально конденсаторные батареи как компенсаторы реактивной мощности находят ограниченное применение, особенно в городских и магистральных электросетях, и, как следствие, возникает существенный перерасход электроэнергии потребителей электроэнергии и их затраты. В условиях неуклонного роста цен на электроэнергию данная проблема повышения коэффициента мощности электроустановок становится все острее . Целью изобретения является поиск и обоснование высокоэффективного нового метода и устройства компенсации реактивной мощности нагрузки для улучшения входного коэффициента мощности сети по отношению к данной нагрузке, причем вообще без силовых конденсаторов.

  Технический результат, данного изобретения состоит в усовершенствовании устройства экономии электроэнергии, взятого за прототип и приводящей к устранению контура обмена реактивной мощностью нагрузки и входной сети, а значит и к значительной экономии электроэнергии.

  Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее вентильное устройство компенсации реактивной мощности индуктивной нагрузки, включающее силовые управляемые вентили и силовые конденсаторы, за счёт введения оригинального, полностью управляемого регулятора напряжения, который посредством устранения контура обмена реактивной энергии индуктивной нагрузки и электрической сети переменного тока достигается эффект автоматической стабилизации входного коэффициента мощности на уровне, близком к единице, при изменении характера и величины нагрузки в широких пределах вообще без силовых компенсирующих конденсаторов.

  На фиг. 1 показано предлагаемое устройство экономии электроэнергии в однофазном исполнении, на фиг. 2 –показано устройство экономии электроэнергии в трёхфазном исполнении. Электрическая сеть 1 присоединена через регулятор напряжения 2 к электрической индуктивной нагрузке 3. На фиг. 1 индуктивная нагрузка показана, например, в виде однофазного трансформатора напряжения с первичной обмоткой 4, присоединённой к силовой части 5 регулятора напряжения 2 и вторичной обмоткой 6, присоединённой к полезной электрической нагрузке 7. Силовая часть 5 регулятора напряжения 2 выполнена с полностью управляемыми полупроводниковыми ключами двухсторонней проводимости и присоединена по цепи управления 8 к системе управления 9, содержащей датчик 10 угла фазового сдвига, напряжения и тока нагрузки, и формирователи 11 импульсов управления регулятором 2. Датчик напряжения 12 и датчик тока 13 присоединены через соответствующие формирователи 14, 15 на входы логической схемы 16 типа «И – НЕ» соответствующий интервалам знакопостоянства напряжения и тока, выход которой присоединён к системе формирования управляющих импульсов 11, содержащей регулятор скважности 17, например, одновибратор, и формирователь импульсов 18, например, типа генератора Ройера, на входы управления силовых вентилей 19 регулятора напряжения 2 зашунтированных встречно включёнными стабилитронами 20.

  Временные диаграммы, поясняющие работу устройства , показаны на фиг.3

  Регулятор напряжения работает следующим образом. С подачей силового напряжения из сети 1 переменного тока на силовые вентили 5 на его на электрической индуктивной нагрузке 3, появляется переменное напряжение с частотой сети и величиной, определяемой регулятором скважности 17 и формирователем импульсов 18. Включение датчика 10 угла фазового сдвига напряжения и тока нагрузки 3 изменяет работу регулятора напряжения, а именно ширина управляющих импульсов с выхода регулятора скважности 17 становится изменяемой в функции величины фазового угла сдвига с датчика 10, а точнее становится равной длительности и знакопостоянного интервала входных тока и напряжения, формируемого логической схемой 16 типа «И-НЕ», Это отличие приводит к появлению нового свойства регулятора напряжения 2, приводящего к полному устранении контура обмена реактивной мощности между сетью 1 и нагрузкой 3. Действительно, по команде датчика 10 происходит коммутация полностью управляемого вентиля 5 в данный момент окончания интервала протекания активной составляющей полного входного тока нагрузки 3, что устраняет контур протекания реактивного тока через сеть 1 и нагрузку 3. В результате запасённая в индуктивности первого контура 4 нагрузки 3 энергия трансформируется во вторичный контур 6, присоединённый электрически к полезной нагрузке 7. Эта запасённая энергия расходуется, например, в однофазной индукционной печи для дополнительного нагрева металла, или создаёт в случае трёхфазной индуктивной нагрузки в виде, например, трёхфазного асинхронного электродвигателя дополнительную полезную мощность в роторе асинхронного двигателя, т.е. полезно используется, а не тратится на тепловые потери, как ранее. После окончания знакопеременного интервала датчик 10 вновь даёт команду на включение силового полностью управляемого вентиля 5, и процесс повторяется. Регулирование напряжения и активной мощности нагрузки 3 осуществляется регулятором скважности 17 в интервале знакопостоянства входного тока и напряжения. Таким образом, функции регулирования и стабилизации выходного напряжения и потребляемой мощности у регулятора напряжения 2 сохраняются. Стабилитроны 20 снимают кратковременные перенапряжения в силовых вентилях 5 при их коммутации. Благодаря устранению контура обмена реактивной мощности между индуктивной нагрузкой 3 и сетью 1 достигается эффект автоматической стабилизации входного коэффициента мощности на уровне, близком к единице, при изменении характера и величины нагрузки в широких пределах, что приводит к значительной экономии электроэнергии. В случае .индуктивных нагрузок (ИНДУКЦИОННЫЕ ПЕЧИ , ТРАНСФОРМАТОРЫ , ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩИЕ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ И МАЛЫХ НАГРУЗКАХ) эта экономия ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ в случае применения данного устройства может достигать 30-50%.

  Изобретение может быть широко и с пользой применено в любых электрических цепях где есть реактивные элементы начиная от персонального компьютера и пылесоса, сварочного трансформатора, силового трансформатора возле вашего дома, и до линий электропередач в городах и странах, вплоть до Единой мировой энергосистемы . Изобретение имеет мировое значение и ранее уже проверено в реальных опытах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство экономии электроэнергии в электрических нагрузках реактивного характера, содержащее полупроводниковый регулятор напряжения, отличающийся тем, что регулятор напряжения выполнен на полностью управляемых ключах, например, на силовых транзисторах, и снабжён системой контроля и управления параметров нагрузки, обеспечивающей полностью регулирование ключей регулятора напряжения полное устранение интервалов протекания реактивных токов между электрической сетью и нагрузкой в широком диапазоне изменения коэффициента мощности нагрузки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полностью управляемые вентили регулятора напряжения двухсторонней проводимости включены последовательно в фазы индуктивной нагрузки, а схема управления ими содержит электронный блок, включающий устройство измерения фазового сдвига между фазным напряжением и током нагрузки, и формирователь управляющих импульсов вентилей регулятора напряжения, с длительностью равной времени протекания активной мощности из сети в нагрузку.

3. Устройство по п. 1, 2 отличающееся тем, что устройство измерения фазового сдвига содержит датчики фазного напряжения и тока электрической нагрузки индуктивного характера, формирователи выходных сигналов этих датчиков, сравнивающее устройство на вход которого присоединены выходы указанных формирователей сигналов с датчиков, логическое устройство для фиксирования интервала совпадения сигналов с формирователей.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляемые вентили регулятора зашунтированы устройствами компенсации напряжения.

РЕФЕРАТ

  Изобретение относится к области электротехники, преобразовательной технике, а именно к устройствам экономии электроэнергии.

  Технический результат, данной полезной модели состоит в упрощении и удешевлении известного устройства экономии элетроэнергии, взятого за прототип и приводит к устранению контура обмена реактивной мощностью нагрузки и входной сети, а значит и к значительной экономии электроэнергии.

  Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее вентильное устройство компенсации реактивной мощности индуктивной нагрузки, включающее силовые управляемые вентили и силовые конденсаторы, за счёт введения оригинального, полностью управляемого регулятора напряжения, который посредством устранения контура обмена реактивной энергии индуктивной нагрузки и электрической сети переменного тока достигается эффект автоматической стабилизации входного коэффициента мощности на уровне, близком к единице, при изменении характера и величины нагрузки в широких пределах вообще без силовых компенсирующих конденсаторов.

ВНИМАНИЕ !

Чертежи опытных установок - пояснения к изобретению - являются НОУ-ХАУ автора и предоставляются
по ЗАПРОСУ на коммерческой основе

Версия для печати
Автор: Дудышев Валерий Дмитриевич
P.S. Материал защищён.
Дата публикации 27.02.2005гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов