RU133367U1 - RESONANCE ELECTRICITY TRANSMISSION SYSTEM - Google Patents

Abstract

Резонансная система передачи электроэнергии, характеризующаяся тем, что она содержит передающий преобразователь, подсоединенный через однопроводную линию к приемному блоку, состоящему из приемного преобразователя, инвертора и подключенного параллельно инвертору автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии, который содержит задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения, блок сравнения и цепь, состоящую из измерителя напряжения на выходе приемного преобразователя, балластной нагрузки и электронного ключа, при этом задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения и измеритель напряжения на выходе приемного преобразователя подключены к входам блока сравнения, управляющего электронным ключом, замыкающим цепь балластной нагрузки и приемного преобразователя.A resonant electric power transmission system, characterized in that it comprises a transmitting converter connected via a single-wire line to a receiving unit, consisting of a receiving converter, an inverter and an automatic voltage limiter connected in parallel to the inverter in the circuit of the receiving unit and a single-wire line, which contains a setting unit of the maximum permissible value DC voltage, a comparison unit and a circuit consisting of a voltage meter at the output of the receiving transducer, score stnoy load and the electronic key, wherein the driver unit limit value and a DC voltage meter the voltage at the output of the receiving transducer are connected to the inputs of the comparator, controlling the electronic switch, closing the circuit and ballast load receiving transducer.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к устройствам передачи электроэнергии для электроснабжения удаленных потребителей относительно небольшой мощности, в частности, станций катодной защиты.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely, to electric power transmission devices for powering remote consumers of relatively low power, in particular, cathodic protection stations.

Известно устройство для передачи электрической энергии, содержащее генератор электрической энергии, преобразователь частоты, резонансный контур повышающего трансформатора, однопроводную линию, резонансный контур понижающего трансформатора и нагрузку (RU 2340064, 2007).A device for transmitting electrical energy containing a generator of electric energy, a frequency converter, a resonant circuit of a step-up transformer, a single-wire line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load is known (RU 2340064, 2007).

Недостатком известного устройства является то, что нагрузка входит в состав резонансного контура и изменение нагрузки влияет на параметры контура, что приводит к изменению напряжению на линии электропередачи и в нагрузке у потребителя. Кроме того, в передающих устройствах протекают значительные реактивные токи, на которые расходуется энергия генератора.A disadvantage of the known device is that the load is part of the resonant circuit and the change in load affects the parameters of the circuit, which leads to a change in voltage on the power line and in the load of the consumer. In addition, significant reactive currents flow in the transmitting devices, which consume the energy of the generator.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является однопроводная резонансная система передачи электрической энергии потребителю, содержащая передающий преобразователь частоты, однопроводную линию и приемный блок, при этом в преобразователе частоты выполнены, по меньшей мере, две обратные связи по частоте и напряжению (RU 2423772, 2010).Of the known devices, the closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a single-wire resonant system for transmitting electrical energy to a consumer, comprising a transmitting frequency converter, a single-wire line and a receiving unit, while at least two frequency feedbacks are made in the frequency converter and voltage (RU 2423772, 2010).

Недостатком известной системы является ее конструктивная сложность, что обусловлено наличием дополнительных линий обратной связи достаточно большой протяженности между предающим преобразователем и приемным блоком.A disadvantage of the known system is its structural complexity, which is due to the presence of additional feedback lines of a sufficiently large length between the transmitting converter and the receiving unit.

Задачей настоящей полезной модели является упрощение системы передачи электроэнергии с сохранением стабильности передаваемого напряжения.The objective of this utility model is to simplify the power transmission system while maintaining the stability of the transmitted voltage.

Поставленная задача достигается тем, что резонансная система передачи электроэнергии содержит передающий преобразователь, подсоединенный через однопроводную линию к приемному блоку, состоящему из приемного преобразователя, инвертора и подключенного параллельно инвертору автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии, который содержит задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения, блок сравнения и цепь, состоящую из измерителя напряжения на выходе приемного преобразователя, балластной нагрузки и электронного ключа, при этом задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения и измеритель напряжения на выходе приемного преобразователя подключены к входам блока сравнения, управляющего электронным ключом, замыкающим цепь балластной нагрузки и приемного преобразователя.This object is achieved in that the resonant power transmission system comprises a transmitting converter connected via a single-wire line to a receiving unit, consisting of a receiving converter, an inverter and an automatic voltage limiter connected in parallel to the inverter in the circuit of the receiving unit and a single-wire line, which contains a setting unit of the maximum permissible value DC voltage, a comparison unit and a circuit consisting of a voltage meter at the output of the receiving transformer ator, ballasting and electronic key, wherein the driver unit limit value and a DC voltage meter the voltage at the output of the receiving transducer are connected to the inputs of the comparator, controlling the electronic switch, closing the circuit and ballast load receiving transducer.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении альтернативного режима работы системы либо с потребителем, либо с балластной нагрузкой.The technical result achieved is to provide an alternative mode of operation of the system either with a consumer or with a ballast load.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии, на фиг. 2 показано схемное исполнение автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 is a schematic diagram of a resonant single-wire power transmission system; FIG. 2 shows a circuit design of an automatic voltage limiter in the circuit of the receiving unit and the single-wire line.

Предлагаемая резонансная однопроводная система передачи электроэнергии содержит передающий преобразователь 1, однопроводную линию 2, приемный блок 3, включающий приемный преобразователь, инвертор и автоматический ограничитель напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии, и потребитель (нагрузку) 4.The proposed resonant single-wire power transmission system comprises a transmitting converter 1, a single-wire line 2, a receiving unit 3, including a receiving converter, an inverter and an automatic voltage limiter in the circuit of the receiving unit and the single-wire line, and a consumer (load) 4.

В состав передающего преобразователя 1 входит частотный преобразователь 5 с регулируемой частотой, конденсатор 6 и повышающий резонансный трансформатор 7. При этом низковольтная обмотка 8 повышающего резонансного трансформатора 7 с конденсатором 6 и частотным преобразователем 5 образуют передающий резонансный контур. Один конец высоковольтной обмотки 9 повышающего резонансного трансформатора 7 соединен с однопроводной линией 2, а второй конец соединен с заземлением 10.The transmitting converter 1 includes a frequency converter 5 with an adjustable frequency, a capacitor 6 and a step-up resonance transformer 7. In this case, the low-voltage winding 8 of a step-up resonant transformer 7 with a capacitor 6 and a frequency converter 5 form a transmitting resonant circuit. One end of the high-voltage winding 9 of the step-up resonant transformer 7 is connected to a single-wire line 2, and the second end is connected to ground 10.

Приемный блок 3 содержит приемный преобразователь 11, инвертор 12 и автоматический ограничитель напряжения 13. Приемный преобразователь 11 включает понижающий резонансный трансформатор 14, конденсатор 15 и выпрямитель 16, при этом один конец высоковольтной обмотки 17 понижающего резонансного трансформатора 14 подключен к однопроводной линии 2, второй конец высоковольтной обмотки 17 соединен с заземлением 18, а низковольтная обмотка 19 соединена с выпрямителем 16, к выходам которого подключены параллельно инвертор 12 и автоматический ограничитель напряжения 13, а к выходам инвертора 12 через выключатель 20 подключен потребитель 4.The receiving unit 3 comprises a receiving converter 11, an inverter 12 and an automatic voltage limiter 13. The receiving converter 11 includes a step-down resonant transformer 14, a capacitor 15 and a rectifier 16, while one end of the high-voltage winding 17 of the step-down resonant transformer 14 is connected to a single-wire line 2, the second end the high-voltage winding 17 is connected to ground 18, and the low-voltage winding 19 is connected to a rectifier 16, the outputs of which are connected in parallel to the inverter 12 and the automatic limiter conjugation 13, and outputs to the inverter 12 through the switch 20 is connected consumer 4.

В состав автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии 13 (фиг. 2) входит задающий блок 21 предельно допустимого значения постоянного напряжения, измеритель напряжения 22 на выходе приемного преобразователя 11, блок сравнения 23, электронный ключ 24 и балластная нагрузка 25.The structure of the automatic voltage limiter in the circuit of the receiving unit and the single-wire line 13 (Fig. 2) includes a driving unit 21 of the maximum permissible constant voltage value, a voltage meter 22 at the output of the receiving transducer 11, a comparison unit 23, an electronic switch 24, and a ballast load 25.

При этом измеритель напряжения 22 на выходе приемного преобразователя 11, балластная нагрузка 25 и электронный ключ 24 образуют замкнуто-разомкнутую цепь вместе с приемным преобразователем 11.In this case, the voltage meter 22 at the output of the receiving transducer 11, the ballast load 25 and the electronic switch 24 form a closed-open circuit together with the receiving transducer 11.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

От сети электропитания переменное напряжение 230 В или 400 В с частотой 50 Гц подается на передающий преобразователь 1, где преобразуется с помощью частотного преобразователя 5 в переменное напряжение с частотой 3…20 кГц и подается на низковольтную обмотку 8 повышающего резонансного трансформатора 7 через конденсатор 6, при этом в передающем резонансном контуре возникают электромагнитные колебания. С высоковольтной обмотки 9 повышающего резонансного трансформатора 7 электромагнитная энергия при переменном напряжении 1…10 кВ передается по однопроводной линии 2, работающей в режиме резонанса напряжений, по которой достигает входа приемного преобразователя 11 приемного блока 3, который с помощью понижающего резонансного трансформатора 14, конденсатора 15 и выпрямителя 16 преобразует электромагнитный сигнал с номинальным напряжением 1…10 кВ и частотой 3…20 кГц в постоянное напряжение 230 В или 24 В, которое поступает на вход инвертора 12, который преобразует его в переменное напряжение 230 В частотой 50 Гц и питает потребителя 4, и на вход автоматического ограничителя напряжения 13, который обеспечивает нормальное функционирование системы без перенапряжения в условиях пуска и остановки потребителя 4.From the mains power supply, an alternating voltage of 230 V or 400 V with a frequency of 50 Hz is supplied to a transmitting converter 1, where it is converted by means of a frequency converter 5 into an alternating voltage with a frequency of 3 ... 20 kHz and is supplied to the low-voltage winding 8 of a boost resonant transformer 7 through a capacitor 6, in this case, electromagnetic oscillations occur in the transmitting resonant circuit. From the high-voltage winding 9 of the step-up resonant transformer 7, electromagnetic energy at an alternating voltage of 1 ... 10 kV is transmitted through a single-wire line 2 operating in the voltage resonance mode, through which it reaches the input of the receiving transducer 11 of the receiving unit 3, which, using the step-down resonant transformer 14, of the capacitor 15 and rectifier 16 converts an electromagnetic signal with a nominal voltage of 1 ... 10 kV and a frequency of 3 ... 20 kHz into a constant voltage of 230 V or 24 V, which is fed to the input of inverter 12, which The second one converts it to an alternating voltage of 230 V at a frequency of 50 Hz and feeds the consumer 4, and to the input of the automatic voltage limiter 13, which ensures the normal functioning of the system without overvoltage under the conditions of starting and stopping the consumer 4.

В случае если потребитель 4 с помощью выключателя 20 находится во включенном состоянии, на вход инвертора 12 поступает постоянный ток с напряжением, равным номинальному, а с выхода инвертора 12 переменный ток поступает к потребителю 4, при этом ключ 24 ограничителя напряжения 13 находится в выключенном положении и ток через балластную нагрузку 25 не течет.If the consumer 4 using the switch 20 is in the on state, the input of the inverter 12 receives direct current with a voltage equal to the rated voltage, and the output of the inverter 12 receives the alternating current to the consumer 4, while the key 24 of the voltage limiter 13 is in the off position and current through the ballast load 25 does not flow.

В случае если потребитель 4 с помощью выключателя 20 находится в выключенном состоянии, значение переменного напряжения в однопроводной линии 2 и значение постоянного напряжения на выходе приемного преобразователя 11 возрастают, и в работу включается автоматический ограничитель напряжения 13, обеспечивающий защиту от перенапряжения резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии. При этом данные о фактическом значении постоянного напряжения, определенные измерителем напряжения 22, и данные о предельно допустимом значении напряжения, поступающие с задающего блока 21, поступают в блок сравнения 23, которое подает сигнал на включение электронного ключа 24, который замыкает цепь балластной нагрузки 25 и приемного преобразователя 11, что приводит к возникновению тока через балластную нагрузку 25, и, соответственно, к уменьшению напряжения на выходе приемного преобразователя 11 до допустимого значения и устранению перенапряжения в однопроводной линии 2.If the consumer 4 with the switch 20 is in the off state, the value of the alternating voltage in the single-wire line 2 and the value of the constant voltage at the output of the receiving transducer 11 increase, and an automatic voltage limiter 13 is turned on, which provides overvoltage protection of the resonant single-wire power transmission system . In this case, the data on the actual value of the constant voltage determined by the voltage meter 22, and the data on the maximum permissible voltage value coming from the driver unit 21, are sent to the comparison unit 23, which sends a signal to turn on the electronic switch 24, which closes the ballast load circuit 25 and the receiving transducer 11, which leads to the occurrence of current through the ballast load 25, and, accordingly, to reduce the voltage at the output of the receiving transducer 11 to an acceptable value and eliminate overvoltage eniya 2 in a single line.

В случае если фактическое значение постоянного напряжения на выходе приемного преобразователя 11 меньше, чем его предельно допустимое значение, блок сравнения 23 переводит ключ 24 в выключенное состояние, что отключает балластную нагрузку 25, и ток от приемного преобразователя 11 будет течь только через инвертор 12 к потребителю 4.If the actual value of the DC voltage at the output of the receiving transducer 11 is less than its maximum permissible value, the comparison unit 23 sets the key 24 to the off state, which disconnects the ballast load 25, and the current from the receiving transducer 11 will only flow through the inverter 12 to the consumer four.

Таким образом, предлагаемая резонансная однопроводная система передачи электроэнергии является работоспособной как при включенном, так и при отключенном потребителе, обеспечивая нормальное функционирование системы без перенапряжения.Thus, the proposed resonant single-wire power transmission system is operable both when the consumer is on and off, ensuring the normal functioning of the system without overvoltage.

Claims (1)

Резонансная система передачи электроэнергии, характеризующаяся тем, что она содержит передающий преобразователь, подсоединенный через однопроводную линию к приемному блоку, состоящему из приемного преобразователя, инвертора и подключенного параллельно инвертору автоматического ограничителя напряжения в цепи приемного блока и однопроводной линии, который содержит задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения, блок сравнения и цепь, состоящую из измерителя напряжения на выходе приемного преобразователя, балластной нагрузки и электронного ключа, при этом задающий блок предельно допустимого значения постоянного напряжения и измеритель напряжения на выходе приемного преобразователя подключены к входам блока сравнения, управляющего электронным ключом, замыкающим цепь балластной нагрузки и приемного преобразователя.

Resonant power transmission system, characterized in that it contains a transmitting converter connected via a single-wire line to a receiving unit, consisting of a receiving converter, an inverter and an automatic voltage limiter connected in parallel to the inverter in the circuit of the receiving unit and a single-wire line, which contains a setting unit of the maximum permissible value DC voltage, a comparison unit and a circuit consisting of a voltage meter at the output of the receiving transducer, score stnoy load and the electronic key, wherein the driver unit limit value and a DC voltage meter the voltage at the output of the receiving transducer are connected to the inputs of the comparator, controlling the electronic switch, closing the circuit and ballast load receiving transducer.

Images