×
19.01.2018
218.016.0ab6

Результат интеллектуальной деятельности: ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002632194
Дата охранного документа
03.10.2017
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении нагрузки на полупроводниковые коммутационные элементы переключателя. В трансформаторе первичная или вторичная сторона по выбору регулируется посредством ступенчатого переключателя. С регулируемой стороны трансформатора предусмотрены основная обмотка и, по меньшей мере, одна регулировочная обмотка, коммутируемая ступенчатым переключателем. Основная обмотка разделена на две части (1, 2). По меньшей мере одна регулировочная обмотка и коммутирующий ее ступенчатый переключатель (3) электрически включены между обеими частями (1, 2) основной обмотки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к трансформатору со ступенчатым переключателем для безразрывного переключения между частями регулировочной обмотки трансформатора.

Устройства для безразрывного переключения между ответвлениями обмоток ступенчатого трансформатора давно известны из уровня техники. Соответствующие ступенчатые трансформаторы, которые должны регулироваться, содержат ступенчатую регулировочную обмотку с первичной или с вторичной стороны. Обмотка с регулируемой стороны трансформатора, в общем, состоит из постоянной части основной обмотки, и собственно регулировочной обмотки, имеющей несколько ответвлений. Это подробно пояснено, например, в публикации «Axel Krдmer: On-Load Tap-Changers for Power Transformers», опубликованной в 2000 г.

Таким образом, к известному уровню техники относится тот факт, что регулируемый ступенчатый трансформатор содержит со своей регулируемой стороны основную обмотку и последовательно включенную с ней ступенчатую регулировочную обмотку.

После того как в предшествующие ступенчатые устройства были введены механические коммутационные элементы для переключения между отдельными ответвлениями регулировочной обмотки, уже много лет назад получили распространение вакуумные коммутационные элементы. Наконец, в последнее время предложены также полупроводниковые коммутационные элементы для безразрывного переключения между такими ответвлениями обмоток. Такие полупроводниковые коммутационные элементы имеют множество преимуществ: возможно переключение без механических конструктивных элементов, однако они относительно чувствительны к перенапряжениям. В уровне техники такие полупроводниковые коммутационные элементы постоянно подвержены большой нагрузке при нагрузке грозовым напряжением во время испытания трансформатора, а также при переходных режимах в сети (например, при переключении элегазовых вакуумных силовых переключателей (SF6).

Задача изобретения состоит в создании трансформатора, в котором электрическая нагрузка полупроводниковых коммутационных элементов, используемых в ступенчатом переключателе, минимизирована.

Эта задача решается с помощью изобретения согласно пункту 1 формулы изобретения. Дополнительные пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным усовершенствованным вариантам изобретения.

В основу изобретения положена общая идея - основную обмотку, являющуюся единой согласно уровню техники, разделять с регулируемой стороны трансформатора на две одинаковые части и предусмотреть между этими частями обмоток регулировочную обмотку, а на ней, в свою очередь, соответствующий ступенчатый переключатель.

Это изобретение по сравнению с уровнем техники имеет множество преимуществ. Прежде всего, с одной стороны, полупроводниковые коммутационные элементы больше не нагружаются полной амплитудой волны грозового напряжения, поскольку предварительно включен соответствующий импеданс половины основной обмотки. Поскольку квази-предвключенная часть основной обмотки также поглощает энергию волны грозового напряжения, схема защиты коммутационных элементов также может быть упрощена, что ведет к экономии затрат и места. Кроме того, полупроводниковые коммутационные элементы могут использоваться с меньшим блокирующим/запирающим напряжением, поскольку они в первую очередь рассчитываются по нагрузке грозовым напряжением, а не максимальным импульсным переменным напряжением.

Предвключенная часть разделенной основной обмотки согласно изобретению действует как дроссель для быстрых переходов на сетевом проводе, полупроводниковые коммутационные элементы и в этом случае не нагружаются полной амплитудой и крутизной фронта, поскольку отдельные части обмотки оказывают демпфирующее воздействие как предвключенный дроссель.

Особенно предпочтительно, чтобы конструкция обмотки для разделенной основной обмотки была рассчитана симметричной; благодаря этому силовое воздействие в случае короткого замыкания минимизируется.

Изготовление обеих частей разделенной основной обмотки, согласно изобретению, предпочтительно, может быть разделено на отдельные слои.

Ниже изобретение еще более подробно поясняется со ссылкой на чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - вариант осуществления трансформатора согласно изобретению со ступенчатым переключателем,

фиг. 2 - другой вариант осуществления изобретения,

фиг. 3 - таблица ступеней напряжения, получаемая при варианте осуществления согласно фиг. 2,

фиг. 4 - третий вариант осуществления изобретения.

На фиг. 1 в первом варианте осуществления изобретения изображен трансформатор, первичная и вторичная стороны которого отделены друг от друга штрихпунктирной линией. С левой стороны изображения показана первичная сторона, на которой должно осуществляться регулирование. Согласно изобретению предусмотрена разделенная обмотка, состоящая из двух идентичных частей 1, 2 основной обмотки. Между ними установлен ступенчатый переключатель 3, выделенный штриховой линией. Ступенчатый переключатель 3 содержит на данной фиг., как простейший случай, регулировочную обмотку 4, окруженную коммутационными элементами S в виде моста. В качестве коммутационных элементов S используются антипараллельные пары тиристоров, IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором) или тому подобные полупроводниковые коммутационные элементы. В этом простейшем случае изобретения регулировочная обмотка 4 может подключаться и отключаться. На данной фиг. изображен еще один переключатель 5, так называемый переключатель аварийного запуска (Black-Start), обеспечивающий продолжение работы трансформатора даже при выходе из строя регулятора или полупроводниковых коммутационных элементов. С правой стороны изображена вторичная обмотка 6. С помощью ссылочных позиций 7 и 8 обозначены начало и конец всей структуры обмотки с первичной стороны.

На фиг. 2 изображен усовершенствованный вариант изобретения. При этом ступенчатый переключатель 3 состоит из нескольких частей W1, W2, W3 регулировочной обмотки. На данной фиг. ступенчатый переключатель 3 состоит из трех отдельных модулей М1, М2, М3. Первый модуль М1 содержит первую часть W1 обмотки, а также две шунтирующие цепи по обе стороны от нее, содержащие каждая по схеме последовательного соединения, состоящей из двух полупроводниковых коммутационных элементов S1.1 и S1.2, или соответственно S1.3, или соответственно S1.4. Между обоими последовательно включенными коммутационными элементами предусмотрено соответствующее ответвление М1.1 или соответственно М1.2 от середины. Отдельные полупроводниковые коммутационные элементы на данной фиг. и на последующих фигурах показаны лишь схематично как простые переключатели. На практике они содержат параллельно включенные пары тиристоров, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или других полупроводниковых коммутационных элементов. Они могут также содержать, соответственно, схему последовательного или параллельного соединения из нескольких таких отдельных полупроводниковых коммутационных элементов.

Одно ответвление М1.2 от середины электрически соединено с частью 2 основной обмотки. Другое ответвление М1.1 от середины соединено с ответвлением М2.1 от середины второго модуля М2. Этот второй модуль М2 сконструирован идентично, он также содержит часть W2 обмотки, а также обе схемы последовательного соединения, состоящие из двух полупроводниковых коммутационных элементов S2.1 и S2.2 и S2.3, S2.4, соответственно. Точно так же между соответствующими схемами последовательного соединения снова предусмотрены ответвления М2.1 и М2.2 от середины. Коммутация ответвления М2.1 от середины с первым модулем М1 уже была пояснена, второе ответвление М2.2 от середины, со своей стороны, соединено с ответвлением М3.2 от середины третьего модуля М3.

Этот третий модуль М3, в свою очередь, сконструирован идентично. Он, в свою очередь, содержит часть W3 обмотки, а также обе схемы последовательного включения, состоящей из полупроводниковых коммутационных элементов S3.1 и S3.2 или соответственно S3.3 и S3.4, а также расположенные между ними ответвления М3.1 и М3.2 от середины. Еще не упомянутое до сих пор ответвление М3.1 от середины третьего и в данном случае последнего модуля М3 электрически соединено с частью 1 основной обмотки.

Три описанных здесь модуля М1…М3 отличаются лишь размерами соответствующих частей W1…W3 обмоток.

Часть W2 обмотки во втором модуле М2 в данном случае содержит трехкратное число витков части W1 обмотки в первом модуле М1. Часть W3 обмотки в третьем модуле М3 в данном случае содержит шестикратное число витков части W1 обмотки в первом модуле М1.

На фиг. 3 изображена коммутационная таблица ступенчатого переключателя 3 согласно изобретению, показанного на фиг. 2. Символ «0» означает, что соответствующая часть обмотки не включена, то есть шунтирована. Символ «+» означает, что соответствующая часть обмотки подключена к обмотке 2 высшего напряжения в том же направлении. Наконец, символ «-» означает, что соответствующая часть обмотки подключена к обмотке 2 высшего напряжения в противоположном направлении.

В коммутационной таблице изображены десять ступеней напряжения, получающиеся, если к напряжению ступени обмотки 2 высшего напряжения добавить другие частичные напряжения. Эти частичные напряжения получаются из-за различного согласного включения, встречного включения или шунтирования отдельных частей W1…W3 обмоток. Показано, что определенные ступени напряжения являются излишними, то есть генерируются в результате различных коммутационных состояний.

Точно так же возможно, однако в таблице это не показано, из напряжения в обмотке 2 высшего напряжения вычитать соответствующие частичные ступенчатые напряжения в другом направлении. Следовательно, в общей сложности в этом варианте осуществления получается двадцать одна возможная ступень напряжения. Ступенчатый переключатель находится в среднем положении, обозначенном в данном случае через N. В этом случае части 1 и 2 основной обмотки соединены друг с другом непосредственно.

Показанное согласное включение или соответственно встречное включение, или шунтирование отдельных частей W1…W3 обмоток производится соответствующим коммутированием полупроводниковых коммутационных элементов S1.1…S3.4.

На фиг. 4 изображен очередной вариант осуществления изобретения.

Между частями 1 и 2 основной обмотки установлено в данном случае не показанный ступенчатый переключатель 3. Он содержит два последовательно включенных коммутационных узла А и В. Первый коммутационный узел А, со своей стороны, содержит схему параллельного включения из двух ветвей 9 и 10. В первой ветви 9 предусмотрены два полупроводниковых коммутационных блока S1, S2, включенные последовательно друг с другом. Во второй параллельной ветви 10 по схеме последовательного включения друг с другом предусмотрены два других полупроводниковых коммутационных блока S3, S4. Между обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S1, S2 в первой ветви 9 и обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S3, S4 во второй ветви 10 установлена первая часть W1 регулировочной обмотки.

Второй коммутационный узел В содержит схему параллельного включения трех ветвей 11, 12 и 13. В третьей ветви 11 по схеме последовательного включения друг с другом предусмотрены два полупроводниковых коммутационных блока S5, S6, в четвертой ветви 12 по схеме последовательного включения друг с другом - два полупроводниковых коммутационных блока S7, S8 и в пятой ветви 13 по схеме последовательного включения друг с другом - два полупроводниковых коммутационных блока S9, S10. Между обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S5, S6 в третьей ветви 11 и обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S7, S8 в четвертой ветви 12 установлена вторая часть W2 регулировочной обмотки, а между обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S7, S8 в четвертой ветви 12 и обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S9, S10 в пятой ветви 13 - третья часть W3 обмотки. В этом варианте осуществления второй коммутационный узел В электрически соединен с частью 2 основной обмотки.

В рамках изобретения возможны самые разные варианты осуществления ступенчатого переключателя 3 с самым разным числом регулируемых частей обмотки и с самыми разными соединениями посредством полупроводниковых коммутационных элементов. Во всех этих вариантах осуществления важно только, чтобы со стороны трансформатора был предусмотрен соответствующий ступенчатый переключатель 3 между обеими частями 1, 2 разделенной основной обмотки согласно изобретению, подлежащей регулированию.


ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 48.
20.06.2015
№216.013.5688

Переключатель ступеней нагрузки

Переключатель содержит селектор для выбора ответвления обмотки, на которое следует переключиться, а также собственно переключатель нагрузки с по меньшей мере одной главной ветвью цепи тока и по меньшей мере двумя вспомогательными ветвями тока, в каждой из которых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553682
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.03.2016
№216.014.cb81

Ступенчатый переключатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения трансформатора. Техническим результатом является повышение надежности и точности регулирования даже при отказе отдельных переключающих элементов. Ступенчатый переключатель выполнен модульным,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577530
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.8418

Ступенчатый переключатель, снабженный вакуумными переключающими лампами

Изобретение касается ступенчатого переключателя, снабженного вакуумными переключающими лампами. При этом общая идея изобретения заключается в том, чтобы наряду с известным из уровня техники, предусмотренным на приводном валу (1) без возможности вращения первым кулачковым диском (2) для передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602823
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8440

Ступенчатый выключатель с червячной передачей

Изобретение относится к ступенчатому выключателю с червячной передачей, установленной непосредственно на головке ступенчатого выключателя и используемой с помощью привода для переключения ступенчатого выключателя. Червячная передача имеет корпус с червяком, приводимым в движение червячным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602828
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.c158

Переключатель ступеней нагрузки

Изобретение относится к переключателю ступеней нагрузки для безразрывного переключения нагрузки между различными ответвлениями обмоток ступенчатого трансформатора. Переключатель содержит блок контактов селектора, находящийся в электрическом соединении с отдельными ответвлениями обмотки. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617429
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c29d

Ступенчатый выключатель

Изобретение относится к ступенчатому выключателю для регулирования напряжения, содержащему полупроводниковые коммутирующие элементы на регулируемом трансформаторе с регулировочной обмоткой. Ступенчатый выключатель имеет модульную конструкцию, причем каждый модуль содержит соответствующую часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617676
Дата охранного документа: 26.04.2017
25.08.2017
№217.015.c992

Система и способ контроля приборов высоковольтной техники

Изобретение относится к системе контроля приборов высоковольтной техники, в частности к шунтирующим электрическим реакторам, а также к реализуемому с помощью этой системы контроля способу контроля приборов высоковольтной техники. Сущность изобретения: со вторичной стороны испытательного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619396
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.cf61

Переключатель ступеней нагрузки

Настоящее изобретение относится к переключателю ступеней нагрузки для безразрывного переключения нагрузки между разными ответвлениями обмотки ступенчатого трансформатора. Переключатель ступеней нагрузки установлен посредством передаточного модуля на нижней стороне крышки трансформатора. Блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621070
Дата охранного документа: 31.05.2017
25.08.2017
№217.015.cf84

Распределительный трансформатор для регулирования напряжения локальных сетей

Изобретение относится к распределительному трансформатору со ступенчатым регулирующим устройством для бесперебойного переключения между различными ответвлениями обмоток распределительного трансформатора. Контактный блок селектора и коммутирующие средства для бесперебойного переключения под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621069
Дата охранного документа: 31.05.2017
26.08.2017
№217.015.e02a

Регулировочный трансформатор

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулировочному трансформатору, выполненному в виде фазосдвигающего трансформатора, причем в регулировочной обмотке (2, W1, W2, W3) с несколькими частями (W1, W2, W3) обмотки для каждой фазы предусмотрены полупроводниковые переключающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625341
Дата охранного документа: 13.07.2017
Показаны записи 11-20 из 29.
20.06.2015
№216.013.5688

Переключатель ступеней нагрузки

Переключатель содержит селектор для выбора ответвления обмотки, на которое следует переключиться, а также собственно переключатель нагрузки с по меньшей мере одной главной ветвью цепи тока и по меньшей мере двумя вспомогательными ветвями тока, в каждой из которых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553682
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.03.2016
№216.014.cb81

Ступенчатый переключатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения трансформатора. Техническим результатом является повышение надежности и точности регулирования даже при отказе отдельных переключающих элементов. Ступенчатый переключатель выполнен модульным,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577530
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.8418

Ступенчатый переключатель, снабженный вакуумными переключающими лампами

Изобретение касается ступенчатого переключателя, снабженного вакуумными переключающими лампами. При этом общая идея изобретения заключается в том, чтобы наряду с известным из уровня техники, предусмотренным на приводном валу (1) без возможности вращения первым кулачковым диском (2) для передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602823
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8440

Ступенчатый выключатель с червячной передачей

Изобретение относится к ступенчатому выключателю с червячной передачей, установленной непосредственно на головке ступенчатого выключателя и используемой с помощью привода для переключения ступенчатого выключателя. Червячная передача имеет корпус с червяком, приводимым в движение червячным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602828
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.c158

Переключатель ступеней нагрузки

Изобретение относится к переключателю ступеней нагрузки для безразрывного переключения нагрузки между различными ответвлениями обмоток ступенчатого трансформатора. Переключатель содержит блок контактов селектора, находящийся в электрическом соединении с отдельными ответвлениями обмотки. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617429
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c29d

Ступенчатый выключатель

Изобретение относится к ступенчатому выключателю для регулирования напряжения, содержащему полупроводниковые коммутирующие элементы на регулируемом трансформаторе с регулировочной обмоткой. Ступенчатый выключатель имеет модульную конструкцию, причем каждый модуль содержит соответствующую часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617676
Дата охранного документа: 26.04.2017
25.08.2017
№217.015.c992

Система и способ контроля приборов высоковольтной техники

Изобретение относится к системе контроля приборов высоковольтной техники, в частности к шунтирующим электрическим реакторам, а также к реализуемому с помощью этой системы контроля способу контроля приборов высоковольтной техники. Сущность изобретения: со вторичной стороны испытательного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619396
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.cf61

Переключатель ступеней нагрузки

Настоящее изобретение относится к переключателю ступеней нагрузки для безразрывного переключения нагрузки между разными ответвлениями обмотки ступенчатого трансформатора. Переключатель ступеней нагрузки установлен посредством передаточного модуля на нижней стороне крышки трансформатора. Блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621070
Дата охранного документа: 31.05.2017
25.08.2017
№217.015.cf84

Распределительный трансформатор для регулирования напряжения локальных сетей

Изобретение относится к распределительному трансформатору со ступенчатым регулирующим устройством для бесперебойного переключения между различными ответвлениями обмоток распределительного трансформатора. Контактный блок селектора и коммутирующие средства для бесперебойного переключения под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621069
Дата охранного документа: 31.05.2017
26.08.2017
№217.015.e02a

Регулировочный трансформатор

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулировочному трансформатору, выполненному в виде фазосдвигающего трансформатора, причем в регулировочной обмотке (2, W1, W2, W3) с несколькими частями (W1, W2, W3) обмотки для каждой фазы предусмотрены полупроводниковые переключающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625341
Дата охранного документа: 13.07.2017
+ добавить свой РИД