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 счет 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. 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 запасенная в индуктивности первого контура 4 нагрузки 3 энергия трансформируется во вторичный контур 6, присоединенный электрически к полезной нагрузке 7. Эта запасенная энергия расходуется, например, в однофазной индукционной печи для дополнительного нагрева металла, или создает в случае трехфазной индуктивной нагрузки в виде, например, трехфазного 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 дает 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."…