Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10872
.pdf
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB419935A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: февраль. 15, 1933. № 46931/33. 419,935 Фотография слева: 15 марта 1934 года.
Я, Алан Стюарт Фицджеральд, проживающий по адресу: Уорвик Роуд, 433, Уинвуд, Пенсильвания,
Соединенные Штаты Америки, подданный Великобритании, настоящим заявляю, что сущность данного
изобретения заключается в следующем: Настоящее изобретение относится к схемам электрических цепей и,
в частности, к односторонне проводящей цепи или устройству переменного тока, которые могут
использоваться в системах передачи и распределения электроэнергии, и в целом в любой электрической
цепи или системе, в которой используется переменный ток.
В цепях переменного тока часто требуется пропускать ток только в одном направлении или предотвращать
пропускание тока в определенном направлении или в обратном направлении, поскольку протекание тока в
этих последних направлениях может вызвать повреждения или другие нарушения в системе.
В случае цепи постоянного тока вышеуказанные цели достигаются простым способом с помощью элемента
или выпрямителя, проводящего ток в одном направлении, но не в другом; например, при изменении
направления тока он прерывается. Однако использование таких элементов в цепи переменного тока
преобразует переменный ток в постоянный, что нежелательно или невозможно во всех случаях.
В частности, было установлено, что тенденция к изменению направления потока энергии часто возникает в
цепи переменного тока, если в цепи сохраняются определенные ненормальные условия. Например, подобные
ситуации часто возникают в системах передачи и распределения электроэнергии из-за неисправностей в
установке, таких как повреждение фидера, и для предотвращения обратного тока в сторону повреждения,
поскольку это может нанести значительный ущерб системе, предусмотрены специальные средства защиты,
называемые защитными устройствами. В сетях переменного тока обычно используемые устройства защиты
сети представляют собой комбинацию автоматического выключателя и реле обратной мощности,
предназначенную для разрыва цепи при попытке обратного тока в область повреждения, а также для
отключения трансформатора в точке питания, если фидер разомкнут на другом конце. Цель последнего
состоит в том, чтобы предотвратить подачу тока из системы электроснабжения в неиспользуемый
трансформатор.
Целью настоящего изобретения является создание схемы, с помощью которой вышеуказанные проблемы
решаются простым способом, а также обеспечение односторонне проводящей схемы преобразования
мощности переменного тока, с помощью которой можно предотвратить протекание мощности в цепи
переменного тока в направлении, отличном от нормального или обратном ему.
Целью изобретения также является создание схемы, которая заменит автоматические выключатели и
силовые реле, ранее использовавшиеся в сетях передачи и распределения электроэнергии, а также создание
односторонне проводящей цепи преобразования переменного тока, которая может использоваться во всех
системах, где требуется обеспечить передачу переменного тока в одном направлении цепи, а не в обратном.
Согласно изобретению, предлагается схема преобразования мощности переменного тока, в которой
устройство, передающее электрический разряд переменного тока, эффективно соединено последовательно в
цепи таким образом, что оно проводит мощность переменного тока только в одном из направлений цепи, или
в обоих направлениях при нормальных условиях, но в случае возникновения ненормальных условий
становится непроводящим для передачи мощности в одном из направлений.
Устройство для электрического разряда, используемое в соответствии с изобретением, включает по меньшей
мере два пути электрического разряда, соединенных в цепи таким образом, что последняя может передавать
переменный ток. Точки электрического разряда могут представлять собой либо отдельные разрядные
клапаны, имеющие анод, катод и управляющее устройство i00, либо один клапан, имеющий два анода, два
управляющих устройства и общий катод, все в одном корпусе, причем управляющее устройство устроено
таким образом, что анодный ток регулируется электрическим эффектом i05, отличным от анодного
напряжения. Таким образом, работы по благоустройству завершены и приняты: ноябрь. 15, 1934.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
в отношении цепей передачи переменного тока.
-' 1 ч- ' ---------^,- ' --.j ' ---.
A ---_- 2 419,935 следует понимать, что средства управления могут включать либо внутренний управляющий
электрод (сетку), к которому прикладывается управляющее напряжение, либо внешний управляющий
электрод, который электростатически регулирует средний ток таким же образом, как и внутренняя сетка.
Кроме того, известны также пароэлектрические разрядные клапаны, в которых управление анодным током jo
может быть достигнуто путем задержки момента начала анодного тока в цикле, а также путем
предварительного определения момента зажигания электрода.
Устройство для электрического разряда будет подключено к цепи переменного тока таким образом, что
обратная связь мощности переменного тока при заранее определенных условиях работы приведет к тому, что
средства управления сделают пути разряда непроводящими, и, таким образом, передача мощности в
обратном направлении будет предотвращена.
В качестве типов известных электроразрядных клапанов, предпочтительно используемых для целей
изобретения, рассматриваются клапаны пароэлектроионизационного типа, работающие методом
бомбардировки. В таких клапанах, если на анодную цепь подается переменное напряжение, то напряжения
одной или другой полярности, подаваемые на управляющее устройство, такое как сетчатый электрод,
расположенный внутри клапана, делают клапан проводящим или непроводящим в зависимости от
приложенного напряжения. Например, может использоваться известный тип электроразрядного клапана с
ртутным катодом или тиратронный тип с горячим катодом, имеющий анод, катод и внутреннюю сетку. Такие
вентили, как правило, не проводят ток при потенциале катода сетки или ниже определенного критического
значения, и для того, чтобы вентиль проводил ток, необходимо подать на сетку положительное напряжение,
посредством которого начинается разряд. Такие вентили хорошо известны, и их работа объясняется тем, что
сетка контролирует только среднее значение анодного тока, а не мгновенное значение, как в чисто
электронном разряде.
По сути, как только разряд начался, сеть больше не контролирует его, и разряд прерывается только путем
разрыва анодной цепи, что позволяет сети снова взять управление на себя и возобновить разряд. Следует
понимать, что использование переменного тока для анодного напряжения автоматически прерывает цепь на
частоте переменного тока и тем самым обеспечивает непрерывную работу лампы.
Следует также понимать, что конкретные схемы подключения электрических клапанов могут варьироваться в
зависимости от конкретных условий установки систем, в которых должно быть реализовано изобретение, но
ниже в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи описаны два предпочтительных варианта его
осуществления, на которых: фиг. 1 представляет собой схему подключения для полуволновых тиратронных
клапанов с горячим катодом, фиг. 2 представляет собой схему подключения для клапана с ртутным катодом.
Однако следует понимать, что возможны и многие другие варианты осуществления изобретения 75.
На фиг. 1, 1-11, 2-21 показана силовая цепь, подключенная к источнику S, и первичная обмотка 3 сетевого
трансформатора, подключенного параллельно силовой цепи 80, как показано на рисунке, и имеющего две
вторичные обмотки 4 и 5. Электролампы 6 и 61, представляющие собой тиратронные лампы с горячим
катодом и положительным действием, имеют сетки 7, 71, аноды 8, 81 и катоды 9, 91, при этом вторичная
обмотка 85 4 сеточного трансформатора подключена к катоду и сетке лампы 6 (входная цепь), а обмотка 5
подключена к входной цепи лампы 61. Лампы соединены между анодом и катодом, при этом сторона 9 2
силовой цепи ведет к соединению анода и катода между анодом лампы 61. Сторона 21 силовой цепи
соединена в анодно-катодном соединении 95 между анодом 61 и катодом 6.
Для пояснения будет показано, что если питание подается в направлении стрелки, то есть в направлении
источника S к клеммам нагрузки 1-21, то во время положительных полупериодов анодного напряжения на
сетки обоих вентилей будет подаваться положительный потенциал. Однако, когда возникает обратная связь
по мощности, во время полупериодов, когда анодное напряжение положительно, к сетям будет приложено
отрицательное напряжение 105, что предотвратит передачу в сторону S, поскольку ток в анодных цепях не
будет течь. Однако, как показано на рисунке, для достижения этой цели возбуждение от сети осуществляется
со стороны, с которой не предполагается обратная подача мощности. Следует также отметить, что в
показанной схеме силовые трансформаторы не требуются, единственными элементами, способными
выдерживать нагрузку, являются сами электрические лампы.
Однако для лампы с ртутным катодом может использоваться силовой трансформатор, как показано на рис. 2,
при этом подключение к сети осуществляется, как и в предыдущем примере, таким образом, чтобы лампа не
проводила обратный ток.
На этом рисунке средняя точка вторичной обмотки 10 силового трансформатора Т, первичная обмотка
которого включена последовательно с силовой цепью 1-1L, 2-21, соединена с катодом 11, в то время как два
анода 12 и 121 соединены 130 419,935 419,935 с противоположными концами обмотки 10. Две сетки 13 и 131
также подключены к противоположным концам вторичной обмотки 14 сетевого трансформатора 15, первичная
обмотка которого подключена к силовой цепи.
Как описано выше, изобретение особенно применимо к защите силовых и распределительных цепей, таких
как сети переменного тока, и в целом к любым схемам, в которых до настоящего времени был предусмотрен
автоматический выключатель с силовым реле для срабатывания указанного автоматического выключателя
при обратном потоке тока. Например, сеть переменного тока можно рассматривать как сеть цепей нагрузки
переменного тока, питаемых в точках, распределенных по всей территории сети, большим количеством
фидеров, причем каждая точка питания обычно включает в себя устройство защиты сети, состоящее из
автоматического выключателя и реле обратной мощности. Согласно настоящему изобретению, такой
защитный элемент будет заменен односторонне проводящим силовым устройством, как описано выше.
Следует, однако, понимать, что данное изобретение не ограничивается применением к сетевым системам. В
качестве альтернативного применения, например, можно использовать устройство с односторонним
проводящим соединением, согласно изобретению, для подключения нагрузки к двум альтернативным
источникам, таким как два альтернативных синхронных источника питания, что позволяет нагрузке получать
питание от обоих источников или, если один из них отключен, от другого, без каких-либо операций
переключения или автоматического отключения питания релейной системы. Особенность использования
настоящего изобретения для этой цели заключается в том, что, пока нагрузка постоянно подключена к
входящей линии, передача мощности от одной к другой невозможна. Таким образом, неисправность в одной
цепи не нарушает работу другой.
В качестве такой нагрузки может выступать, например, система театрального освещения, получающая
питание от двух синхронных источников питания. Однако аналогичное подключение может быть выполнено,
если в качестве нагрузки рассматривается подстанция в системе передачи электроэнергии, получающая
питание от электростанции по параллельным линиям. При использовании предлагаемого изобретения
автоматическое релейное срабатывание параллельных линий обеспечивается при любых условиях, если на
отходящих линиях электростанции обеспечивается сбалансированная токовая защита.
Еще одно применение изобретения заключается в том, что вместо обеспечения его функционирования
описанным способом постоянно или в нормальных условиях, оно подключается как двусторонне проводящее
устройство, пока условия системы нормальны, но как только в источнике питания возникают скачки тока или
пониженное напряжение, оно переключается в односторонне проводящее устройство. Подобное соглашение
может быть реализовано несколькими способами. Например, в случае с лампами 70, использующими анод,
катод и внутреннюю сетку, как описано выше, в нормальных условиях в цепь сетки может подаваться
постоянное положительное смещение тока, которое автоматически отключается 75 в нештатных ситуациях.
И наоборот, при желании можно обеспечить постоянное положительное смещение постоянного тока, и схема
может быть сконструирована таким образом, что в нормальных условиях переменное напряжение
управляющей сети 80 будет неэффективным. С этой целью, например, между сетевым трансформатором и
линией электропередачи может быть подключен насыщающий реактор, который обычно не является
насыщенным и, имея высокое сопротивление, препятствует эффективному питанию сетей переменным током.
Таким образом, схема подключения обычно является двусторонней. Однако выпрямленный ток,
пропорциональный току системы или нагрузке 90, будет подаваться на насыщающийся реактор, и при
избыточном токе реактор будет насыщаться, тем самым подавая на сетки переменное напряжение,
преодолевающее смещение постоянного тока и вызывающее одностороннее действие устройства.
Специалистам в данной области будет понятно, что изобретение не ограничивается конкретными примерами
схемных решений и их применением, описанными в данном документе, а может быть значительно изменено в
рамках данного изобретения.
Дата: 15 февраля 1933 года.
Гарольд Барон.
Thanet House, 231 и 232, Стрэнд, Лондон. У. К. 2, дипломированный патентный поверенный.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области цепей переменного тока и связанные с ними аспекты.
Я, Алан Стюарт Фицджеральд, из 433, Ваниа, Соединенные Штаты Америки, британский Уорвик Рад, Уинвуд,
Пенсильвания, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о том, каким образом оно должно быть
реализовано, что подробно описано и установлено в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к цепям передачи переменного тока, и в частности к способу и устройству,
которые могут принимать форму сетевых защитных устройств или тому подобного, для предотвращения или
ограничения обратного потока переменного тока в цепях передачи и распределения электроэнергии, и в
целом в любой электрической цепи или системе, в которой используется переменный ток.
В цепях переменного тока часто требуется пропускать ток только в одном направлении или предотвратить
или ограничить передачу тока в обратном направлении по отношению к нормальному, поскольку поток тока в
последнем направлении может вызвать повреждения или другие нарушения в цепи. Например, в цепях
передачи переменного тока (далее именуемых фидерными цепями) при возникновении неисправностей или
коротких замыканий нормальное направление потока мощности часто меняется на противоположное, и одним
из предложенных до настоящего времени способов защиты цепи от последствий таких неисправностей
является использование реле обратной мощности и автоматических выключателей, благодаря которым при
изменении направления потока мощности срабатывает автоматический выключатель, и поток мощности в
обратном направлении прерывается путем размыкания цепи.
:35 Например, когда подстанция или сеть распределения электроэнергии питаются от источника энергии
через два или более фидера, в нормальных условиях поток энергии в фидерах поддерживается в прямом
направлении. Иными словами, мощность, как правило, течет в направлении от источника к нагрузке. Однако
при возникновении неисправности на одном из фидеров, на конце фидера, где произошла неисправность,
вероятно, произойдет изменение направления потока электроэнергии. Поэтому обычно на конце таких
фидеров, со стороны нагрузки, устанавливают реле обратной мощности, которые отключают автоматические
выключатели в этом случае. Таким образом предотвращается проникновение электроэнергии в
поврежденный участок через другие параллельные исправные фидеры, а также облегчается
функционирование автоматических защитных устройств, которые могут быть установлены на конце фидеров
со стороны электростанции.
Целью настоящего изобретения является способ и средство, позволяющие простым образом решать
вышеуказанные проблемы и эффективно предотвращать или ограничивать поток энергии в цепи передачи
или фидера переменного тока в обратном направлении по отношению к нормальному.
Изобретение также преследует цель создания способа и средства для достижения всех преимуществ,
получаемых от использования защиты от обратной полярности в системе передачи или распределения
переменного тока, например, в системе, использующей множество параллельно соединенных цепей передачи
или распределения, улучшенным и выгодным способом.
Особенностью изобретения является то, что вместо обнаружения обратного направления тока и прерывания
цепи питания после того, как обратное направление тока произошло, действие изобретения заключается
исключительно в предотвращении потока тока в обратном направлении или, при необходимости, в
ограничении потока тока в обратном направлении до заданного значения. Одной из особенностей
изобретения является также то, что его конструкция может быть выполнена таким образом, чтобы он работал
полностью без движущихся частей. Таким образом, предлагаемое изобретение может с успехом заменить
автоматические выключатели и силовые реле, ранее использовавшиеся в системах передачи и
распределения электроэнергии, а также может применяться во всех цепях, где необходимо обеспечить
передачу переменного тока в одном направлении к нагрузке, а не в обратном.
Согласно изобретению, вышеуказанные цели достигаются путем последовательного соединения
управляемых средств электрического разряда 95 в цепи передачи переменного тока и подачи на
управляющие средства указанного разряда напряжения, которое всегда имеет практически постоянное
фазовое соотношение с напряжением t00 на стороне нагрузки цепи передачи относительно средств разряда,
таким образом, что указанные средства разряда становятся проводящими для переменного тока,
стремящегося 105 течь в направлении к цепи нагрузки, и непроводящими для переменного тока,
стремящегося течь в обратном направлении.
В случае передачи переменного тока через по меньшей мере две фидерные цепи к цепи нагрузки, при этом
переменный ток в указанных фидерах находится в синхронном фазовом соотношении, изобретение также
включает соединение 115 управляемых средств электрического разряда, фактически последовательно
соединенных в одной или каждой из фидерных цепей, и подачу на управляющие средства указанных средств
разряда напряжения, которое всегда имеет практически постоянное фазовое соотношение с напряжением
цепи нагрузки, таким образом, что каждое средство разряда становится проводящим для переменного тока,
который стремится течь по соответствующему 125 фидеру к цепи нагрузки, и непроводящим для переменного
тока, который стремится течь к указанному фидеру из другого фидера через цепь нагрузки. 130 419,935
бомбардировочного типа. В частности, могут использоваться ртутные катодные разрядные трубки и
тиратроны с горячим катодом. Известные типы средств управления, упомянутые выше в пункте 70 и в
прилагаемых пунктах формулы изобретения, представляют собой либо внутреннюю сетку в клапане, к
которой прикладывается управляющее напряжение, либо внешний электрод, который электростатически
управляет средним анодным током 75 аналогично внутренней сетке.
Также были предложены паровые электроразрядные клапаны, известные в продаже под названием
«Зажигание» и описанные в американском журнале «Электроника» за июнь 1933 года, стр. 164-166, в которых
управление анодным током достигается путем задержки момента начала анодного тока в цикле 85 путем
сдвига фазы управляющего напряжения и, таким образом, предопределения момента возникновения дуги, и
такая форма электроразрядного клапана и связанные с ним средства управления могут быть также
применены к схемам настоящего изобретения.
Изобретение станет более понятным из приведенного ниже подробного описания предпочтительных
вариантов осуществления 95, которые приводятся ниже в качестве примера со ссылкой на прилагаемый
чертеж. На последнем схематически изображена система управления питанием для подачи электроэнергии от
источника переменного тока либо по одному фидеру или линии электропередачи, либо по параллельным
фидерам в цепь нагрузки.
Обращаясь к левой части рисунка o05, я показываю источник переменного тока 1 и цепь нагрузки 2.
Переменный ток подается от источника 1 к цепи нагрузки 2 через фидерную цепь, включающую проводники 3
и 4, которую можно рассматривать, например, как высоковольтную линию электропередачи, соединяющую
электростанцию, представленную 1, с приемной подстанцией, представленной нагрузкой 2, 115 или
фидерную цепь, питающую сеть распределения переменного тока, представленную нагрузкой 2.
На рисунке 120 показаны электрические вентили 5 и 6, соединенные непосредственно последовательно в
проводниках 3 и 4 на их нагрузочном конце, имеющие анод, катод и сетку, соединенные параллельно в
противоположных направлениях, так что они способны проводить переменный ток. Электролампы 5 и 6 125
должны обладать такими характеристиками, которые достигаются либо за счет конструкции ламп, либо за
счет использования положительного напряжения смещения сетки, как показано на чертеже, при условии, что
ток обычно протекает между анодом и катодом i3f, когда цепь сетки находится под тем же потенциалом, что и
катод.
Согласно одной из особенностей изобретения, могут быть также предусмотрены средства для модификации
вышеуказанного действия таким образом, чтобы обратный поток мощности допускался при определенных
условиях эксплуатации, при этом средства управления электрическим разрядом предотвращают обратный
поток мощности в цепи передачи или питания только тогда, когда в цепи питания действуют определенные
другие условия эксплуатации.
В соответствии с изобретением, средство электрического разряда может включать либо одно разрядное
устройство, проводящее ток в обоих направлениях цепи, либо пару разрядных устройств, каждое из которых
проводит ток только в одном направлении цепи, причем пара соединена таким образом, чтобы проводить ток
попеременно при последовательных полупериодах переменного тока.
В предпочтительных вариантах осуществления разрядное устройство включает пару электрических
разрядных путей, каждый из которых имеет анод, катод и внутреннюю управляющую сетку, причем
катодно-анодные цепи указанных путей эффективно соединены последовательно в цепи передачи. Кроме
того, внутренние управляющие сетки устроены таким образом, что соответствующий путь разряда становится
проводящим, когда потенциал сетки по меньшей мере равен или положителен относительно катода при
приложении положительного потенциала к аноду.
Соединения различных электродов выполняются таким образом, что поток переменного тока в нормальном
направлении в цепи передачи или фидера вызывает попеременное замыкание сеток двух разрядных цепей на
положительные значения одновременно с тем, как соответствующие аноды становятся положительными
относительно катода, в течение нескольких полупериодов переменного тока. Однако если переменный ток
стремится течь в обратном направлении, то сетки двух разрядных цепей становятся отрицательными в те
моменты, когда соответствующие им аноды имеют положительный заряд, и, следовательно, разрядные цепи
становятся непроводящими, а поток тока в этом направлении предотвращается.
Следует, однако, понимать, что общий тип известного электроразрядного устройства, которое может быть
использовано для целей изобретения, представляет собой устройство, включающее анод, катод и средство
управления, с помощью которого анодный ток может регулироваться напряжением, отличным от анодного
напряжения, как будет объяснено ниже, при этом проводимость разрядного устройства определяется в
соответствии с фазовым соотношением между напряжением анод-катод и напряжением, питающим средство
управления. Например, для ионизации паров электрическим током могут использоваться электрические
разрядные клапаны (см. артикул 419,935).
6 419,935 На рисунке показан сеточный трансформатор 7, имеющий первичную обмотку 8 и две вторичные
обмотки 9 и 10. Один конец вторичной обмотки 9 соединен с катодом электрической лампы 5, а другой конец
— с сеткой лампы 5. Аналогичным образом вторичная обмотка 10 соединена с катодом и сеткой транзистора
6.
Как показано на схеме, полярность или фазовое соотношение возбуждения сети электрических вентилей 5 и 6
противоположны. Иными словами, в любой момент времени, когда потенциал сетки 5 повышается до
положительного значения относительно катода 5, потенциал сетки 6 относительно катода 6 становится
отрицательным. Однако следует отметить, что, хотя возбуждение от сетки происходит в противоположной
фазе, цепи анодного катода также соединены в противоположном направлении. Таким образом, управление
сетками обоих электрических клапанов 5 и 6 осуществляется аналогичным образом. Иными словами, если на
первичную обмотку 8 сетевого трансформатора 7 подается переменное напряжение, синхронное с
напряжением, подаваемым на анодно-катодные цепи электрических вентилей 5 и 6, и имеющее такое
фазовое соотношение, что сетка 5 запитывается через обмотку 9 положительным напряжением в течение
того же полупериода, когда анод 5 имеет положительный потенциал относительно катода, то в этот момент
анод 6 будет иметь отрицательный потенциал относительно своего катода, и сетка 6 также будет иметь
отрицательный потенциал.
В этих кратковременных условиях электрический клапан 5 может проводить ток между анодом и катодом.
Поскольку анод электрода 6 имеет отрицательный потенциал, в этих условиях ток не может протекать,
независимо от потенциала электросети.
Однако в течение следующего полупериода, при условии тех же условий возбуждения сетки, анод элемента 5
будет иметь отрицательный потенциал относительно своего катода, как и сетка элемента 5.
Аналогично, как анод, так и сетка электрода 6 будут иметь положительный потенциал относительно катода
электрода 6. Следовательно, только электрический клапан 6 позволит протекать току между анодом и
катодом в течение этого полупериода.
Таким образом, будет видно, что при постулированных условиях возбуждения сети электрические вентили 5 и
6 позволят переменному току протекать по проводникам 3 и 4.
Предположим теперь, что первичная обмотка 8 сетевого трансформатора 7 находится под напряжением
переменного тока противоположной полярности, то есть смещенной на 180 градусов относительно ранее
принятых условий.
«В этих условиях, несмотря на то, что в течение половины цикла анод электрического клапана 5 имеет
положительный потенциал, сетка этого клапана будет иметь отрицательный потенциал, что исключает
протекание тока». В тот же момент сетка электрического клапана 706 поднимается до положительного
потенциала, но поскольку анод отрицательный, ток не протекает. В течение следующего за этим полупериода,
когда анод электрической лампы 5 отрицательный, а анод лампы 6 положительный, ток по-прежнему не
протекает, поскольку в течение этого полупериода сетка лампы 6 отрицательная.
Таким образом, становится очевидным, что если на сетевой трансформатор 7 подать переменное
напряжение, находящееся в фазе с анодно-катодным напряжением ламп 5 и 6, то каждая из последних будет
пропускать полупериоды тока, обеспечивая тем самым протекание переменного тока. 85 В качестве
альтернативы, если трансформатор сети будет возбужден напряжением, смещенным на 1800 по отношению к
вышеуказанному условию, ни одна из ламп не будет проводить ток, и изменение импеданса, вызванное этим
в цепи, исключит протекание переменного тока.
Как показано на схеме, я, следовательно, организую возбуждение первичной обмотки 8 сетевого
трансформатора 7 напряжением 95, которое практически всегда находится в фазе с напряжением,
существующим на нагрузочном конце проводников 3 и 4. Что касается нормального функционирования моего
изобретения, то один конец провода 8 может быть соединен с проводником 3, а другой конец — с
проводником 4 на стороне нагрузки электрических клапанов 5 и 6. Однако я предпочитаю не подключать
обмотку 8 напрямую к нагрузочной стороне цепи питания 105, поскольку это создаст участок для
однонаправленного или выпрямленного тока в случае, если один из электрических клапанов 5 и 6 будет снят
или выйдет из строя. Поэтому я предпочитаю возбуждать сетевой трансформатор 7 с помощью делителя
напряжения, состоящего из пары конденсаторов 11 и 12. Как показано на схеме, конденсаторы 11 и 12
соединены последовательно между проводниками 3 и 4 на стороне нагрузки электрических клапанов 5 и 6, и
сетевой трансформатор 7 находится под напряжением на конденсаторе 12.
Станет очевидно, что при таком способе соединения выпрямленный ток не может протекать через первичную
обмотку 8. Специалистам в данной области будет понятно, что при желании конденсаторы 11 и 12 можно
заменить парой резисторов, причем резисторам 125 придать такое значение, чтобы любой выпрямленный ток,
который мог бы протекать через них, когда работает только один из электрических клапанов 5 и 6, был
ограничен приемлемым значением. Однако я предпочитаю использовать для этой цели 130 419,935 419,935
конденсаторов. Делитель напряжения, представленный конденсаторами 11 и 12, может быть удобно и
экономично выполнен, как это хорошо известно в данной области техники, с помощью конденсаторного ввода.
На рисунке также показано реле 13, имеющее контакт размыкания цепи 14, подключенный параллельно
конденсатору 12, то есть параллельно первичной обмотке 8 сетевого трансформатора 7. Реле 13
предпочтительно имеет ручное переключение и может дополнительно включать функцию задержки по
времени. Реле 13 имеет рабочую катушку 15, питаемую от трансформатора тока 16, соединенного в цепи с
проводником 4.
Реле 13 является дополнительной функцией изобретения, и для наиболее простого объяснения его работы
предположим сначала, что контакт 14 остается постоянно разомкнутым.
Принцип действия изобретения будет проще объяснить и понять, если рассмотреть типичный случай, когда
цепь нагрузки питается от источника переменного тока через несколько линий электропередачи или фидеров,
оборудованных в соответствии с изобретением.
Таким образом, на рисунке показаны две схемы передачи электроэнергии от источника 1 к нагрузке 2.
Однако следует четко понимать, что изобретение может быть с пользой и выгодой применено к трем или
более таким кормушкам.
На рисунке 30 и 40 обозначены проводники линии электропередачи или питающего кабеля, аналогичные
проводам на рисунках 3 и 4. Проводники 30, 40 включают в себя оборудование, идентичное по функциям
оборудованию 0, показанному на рисунке, которое включено в проводники 3 и 4 и расположено идентичным
образом, за исключением того, что во втором оборудовании я показал модификацию изобретения,
представляющую собой альтернативный способ подключения электрических клапанов 5 и 6.
В модифицированной схеме я показываю электрические вентили 5 и 6, эффективно соединенные
последовательно в проводнике 30 посредством трансформатора 17, имеющего первичную обмотку 18 и
вторичную обмотку 19.
Такой вариант может быть предпочтительным, если номинальные значения тока и напряжения силовой цепи
существенно отличаются от тех, при которых наиболее экономично изготавливать электрические вентили.
Такая конструкция также больше подходит для использования в сочетании с электрическими клапанами,
имеющими общий катод, например, с клапанами ртутного типа. За исключением этого способа подключения,
компоновка и функционирование второго оборудования идентичны описанным выше.
При условии целостности обоих фидеров, цепь нагрузки 2 будет стремиться потреблять энергию от источника
1 через проводники 3 и 4, 30, 40 и электрические вентили 5 и 6. Как показано на схеме, полярность питания
трансформатора сетки 7 должна быть такой, чтобы сетки 70 обоих электрических вентилей 5 и 6
возбуждались в фазе с соответствующими анодами. Иными словами, обе сети имеют положительный заряд,
когда соответствующие аноды имеют положительный заряд, и при этом переменный ток свободно поступает
от источника 1 к цепи нагрузки 2.
Предположим теперь, что между проводниками 3 и 4, между источником 1 и нагрузочным концом 80 фидеров,
происходит короткое замыкание, например, в точке, обозначенной «X» на рисунке. Вследствие короткого
замыкания, на приемном конце между проводниками 3 и 4 будет существовать практически нулевое
напряжение, то есть, напряжение между проводником 4 и проводником 3 в точке, где последний соединен с
катодом 5 и анодом 6, составит 85 В.
Однако цепь нагрузки 2 питается от источника 1 через контакты 30 и 40. Как уже было объяснено в пункте 90,
действие электрических клапанов 5 и 6, входящих в состав пункта 30, обеспечивает передачу мощности от
источника 1 к цепи нагрузки 2. Таким образом, поскольку цепь нагрузки 2 может потреблять мощность 95 от
источника 1, возникнет тенденция к передаче мощности в зону повреждения от источника 1 в прямом
направлении через проводники 30, 40, через часть цепи нагрузки 2, и в обратном направлении через
проводники 3 и 4.
В этих условиях сетевой трансформатор 7, подключенный к 3, 4, будет по-прежнему находиться под
напряжением, как и прежде, в соответствии с напряжением, подаваемым на нагрузку 105 цепи 2, но на этот
раз за счет мощности, передаваемой исправным фидером 30, 40.
Фазовое соотношение возбуждения сетевого трансформатора 7 на фидере 34, который закорочен, будет,
следовательно, таким же, как и фазовое соотношение возбуждения сетевого трансформатора 7 на исправном
фидере. Однако из-за короткого замыкания напряжение, подаваемое между анодами и катодами
электрических клапанов 5 и 6 115 в неисправном фидере 3, 4, теперь имеет обратную полярность.
Было установлено, что изменение относительной полярности напряжений сетки и анода приводит к тому, что
электрические вентили 5 и 6 перестают проводить ток. Изменение импеданса цепи, вызванное таким образом,
эффективно предотвратит передачу переменного тока в обратном направлении, и никакая мощность не
сможет поступать в поврежденный участок X через исправный фидер, проводники 30, 40, цепь нагрузки 2 и
расположение клапанов 5, 6 в проводниках 3, 4.
Это обстоятельство предоставляет ряд важных преимуществ, которые будут хорошо оценены специалистами
в области передачи, распределения и релейной защиты электроэнергии.
Во-первых, величина короткого замыкания существенно ограничена, особенно в тех случаях, когда между
источником 1 и цепью нагрузки 2 имеется множество фидерных цепей, поскольку короткое замыкание может
происходить только через один фидер.
Во-вторых, тенденция вызывать перебои в подаче электроэнергии в цепи, подключенные к нагрузочной цепи
2, существенно снижается, поскольку напряжение, подаваемое на нагрузочную цепь 2, легче поддерживается
благодаря действию изобретения.
В-третьих, автоматическое отключение неисправного фидера с помощью срабатывания защитного реле на
выходе фидеров значительно упрощается, поскольку весь ток короткого замыкания протекает по
неисправному фидеру, а не по исправным.
Четвертое преимущество возникает в случае фидерных цепей, питающих распределительные сети. В таких
схемах понижающие трансформаторы обычно устанавливаются на стороне нагрузки фидеров. Использование
устройства согласно настоящему изобретению предотвращает протекание намагничивающего тока в
трансформатор из сети, когда фидер отсоединен на питающем конце.
Однако в некоторых случаях может быть желательно разрешить обратный поток мощности в ограниченном
количестве, например, ненамного превышающем номинальную нагрузку фидера. Если к проводникам 3 и 4
между источником 1 и цепью нагрузки 2 подключены другие нагрузки, то при определенных условиях
эксплуатации может быть целесообразно подавать питание на такие нагрузки через цепь нагрузки 2 в случае
временного обрыва фидерной цепи на выходе либо по ошибке, либо в целях технического обслуживания.
Поэтому на рисунке я изобразил упомянутое выше реле 13. Если контакт этого реле нормально замкнут,
первичная обмотка 8 сетевого трансформатора 7 будет закорочена, и напряжение сети подаваться не будет.
трансформатор сети 7 подключается к сеткам электрических вентилей 5 и 6. Соответственно, в силу
характеристик электрических вентилей и 6, или положительного смещения, приложенного к сеткам, как
описано выше, до тех пор, пока контакт 14 замкнут, направленного действия не будет, и питание может
передаваться в любом направлении через преобразователи 3 и 4. Если реле 13 настроено на срабатывание
при превышении значения тока перегрузки, это позволит возникать обратной тяге в проводниках 3 и 4 до тех
пор, пока ток не превысит значение, установленное реле. В случае короткого замыкания на проводниках 3 и 4
реле сработает, размыкая контакт 14 и подавая напряжение на сетки электрических клапанов 5 и 6, тем
самым предотвращая обратный поток энергии. При необходимости мгновенное изменение направления
мощности может быть разрешено путем обеспечения задержки срабатывания реле 13.
Реле 13 может быть любого подходящего типа, работающее либо за счет механического воздействия, либо
исключительно за счет электрического тока. Если реле 75 имеет ручную систему сброса, обратная мощность
не будет подаваться до тех пор, пока реле не будет сброшено вручную.
Вместо реле 13 аналогичный эффект 80 может быть достигнут с помощью насыщающего реактора,
подключенного между первичной обмоткой трансформатора сети 8 и линией электропередачи. Реактор будет
спроектирован таким образом, чтобы обычно находиться в ненасыщенном состоянии (85°C) и, имея высокое
сопротивление, препятствовать эффективному питанию сетей переменным током. Однако выпрямленный ток,
пропорциональный току или нагрузке системы, будет подаваться на насыщенный реактор под углом 90°, и при
избыточном токе реактор будет насыщаться, тем самым подавая на сетки переменное напряжение,
преодолевая положительное смещение и вызывая одностороннее действие устройства под углом 95°.
Как описано выше, изобретение особенно применимо к защите силовых и распределительных цепей, в
частности, сетей переменного тока, а также, в целом, к любым схемам, в которых до настоящего времени был
предусмотрен автоматический выключатель с силовым реле для его срабатывания при обратном потоке тока.
Например, сеть переменного тока может рассматриваться как сеть цепей нагрузки переменного тока,
питаемых в точках, распределенных по всей территории сети, большим количеством фидеров, каждый из
которых питает данную точку, и обычно включает в себя устройство защиты сети, состоящее из
автоматического выключателя и реле обратной мощности. Согласно настоящему изобретению, такой
защитный элемент будет заменен односторонне проводящим силовым устройством i15, как описано выше.
Следует, однако, понимать, что изобретение не ограничивается его применением в системах распределения
электроэнергии. Альтернативным вариантом использования, например, является подключение нагрузки к
двум отдельным источникам, таким как два альтернативных синхронных источника питания, через фидерные
цепи, расположенные в соответствии с изобретением, что позволяет нагрузке получать питание от обоих
источников, или, если один из них отключен, от другого, без каких-либо операций переключения или
автоматического отключения питания релейной системы. В качестве такой нагрузки может выступать,
например, система театрального освещения. 130 419 985 каждого разрядного устройства подключается для
питания от нагрузочного конца соответствующей цепи передачи или питания в точке между подключением
цепи нагрузки и соответствующим 70 разрядным устройством.
6. Средство согласно любому из пунктов 1-5, в котором средство электрического разряда включает пару путей
электрического разряда, каждый из которых имеет анод 75, катод и внутренний управляющий электрод,
причем катодно-анодные цепи указанных путей разряда соединены последовательно в цепи передачи или
питания, а управляющие электроды 80 двух указанных путей разряда соединены таким образом, чтобы быть
запитанными в противофазном соотношении друг к другу, но в синхронном фазовом соотношении с
соответствующими им анодами до тех пор, пока мощность 85 стремится течь в направлении к цепи нагрузки, и
в противофазном соотношении с соответствующими им анодами, когда мощность стремится течь в
направлении от цепи нагрузки к источнику питания. 9 7. Средство по п. 6, в котором первичная обмотка
Соседние файлы в папке патенты