RU112529U1

RU112529U1 - SINGLE-WIRED ELECTRICITY TRANSMISSION SYSTEM

Info

Publication number: RU112529U1
Application number: RU2011127979/07U
Authority: RU
Inventors: Шамсумухамет Исламович Вафин; Альфред Робертович Сафин
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, направлена на совершенствование передающей подстанции, предназначена для передачи постоянного тока и может найти применение в системах электроснабжения промышленных предприятий и электрического транспорта. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение передающей подстанции за счет сокращения оборудования, а также повышение экономичности и надежности принимающей подстанции однопроводной системы передачи и приема электроэнергии. Технический результат достигается тем, что в однопроводной системе передачи электроэнергии, содержащей передающую подстанцию с батареей конденсаторов, принимающую подстанцию с приемным устройством и понижающим трансформатором, вторичные обмотки которого электрически соединены с потребителем, провод высоковольтной линии, при этом приемное устройство принимающей подстанции содержит высоковольтный приемный конденсатор, подключенный к входу высоковольтного преобразователя постоянного тока в переменный трехфазный ток, выход которого соединен с первичными обмотками понижающего трансформатора, и электрически соединенного с устройством формирования отрицательного потенциала, содержащим аккумуляторную батарею, имеющей зарядное устройство, подключенное к одной из вторичных обмоток понижающего трансформатора, причем аккумуляторная батарея подключена к входу преобразователя постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее принимающей подстанции, отрицательный вывод которой соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора приемного устройства, причем провод высоковольтной линии соединяет положительный вывод батареи конденсаторов передающей подстанции с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора принимающей подстанции, при этом передающая подстанция дополнительно содержит последовательно соединенные источник трехфазного переменного напряжения, блок управления, приводной синхронный электрический двигатель и бесколлекторный генератор постоянного тока, подключенный к блоку управления, причем вал ротора приводного синхронного электрического двигателя жестко связан с валом ротора бесколлекторного генератора постоянного тока, обмотки возбуждения которого подключены к источнику трехфазного переменного напряжения, при этом начало и конец якорной обмотки бесколлекторного генератора присоединены соответственно к первому и второму сплошным проводящим кольцам контактного устройства бесколлекторного генератора с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками, имеющими соответственно отрицательный и положительный потенциал, и соединенными соответственно с отрицательным и положительным выводами батареи конденсаторов передающей подстанции, согласно заявляемой полезной модели, принимающая подстанция дополнительно содержит устройство управления высоковольтным преобразователем и устройство формирования слаботочного сигнала, соединенные с высоковольтным преобразователем, при этом высоковольтный преобразователь выполнен на полупроводниковых элементах и состоит их трех идентичных каскадов, причем каждый каскад содержит первый силовой транзистор VT1, второй силовой транзистор VT2, слаботочный транзистор VT3, первый R1, второй R2, третий R3, четвертый R4, пятый R5, шестой R6 резисторы, первый С1, второй С2, третий С3 конденсаторы, причем коллектор первого силового транзистора VT1 подключен к силовому положительному потенциалу высоковольтного преобразователя, подключенному к положительной обкладке блока конденсаторов принимающей подстанции, эмиттер второго силового транзистора VT2 подключен к силовому отрицательному потенциалу высоковольтного преобразователя, подключенному к отрицательной обкладке блока конденсаторов принимающей подстанции, первый VT1 и второй VT2 силовые транзисторы соединены последовательно, а к точке последовательного соединения первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов подключен вход соответствующей фазы первичной трехфазной обмотки понижающего трансформатора, при этом пятый R5 и шестой R6 резисторы подключены концами соответственно к базе и эмиттеру первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов, при этом базы первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов соединены через разделительные конденсаторы С2 и С3 соответственно с коллектором и эмиттером слаботочного транзистора VT3, причем слаботочный транзистор VT3 выполнен с коллекторно-эмиттерной нагрузкой, представляющей из себя соответственно резисторы R3 и R4, при этом первые концы третьего R3 и четвертого R4 резисторов подключены соответственно к коллектору и эмиттеру слаботочного транзистора VT3, база которого соединена через конденсатор С1 с устройством управления высоковольтным преобразователем и подключена к точке соединения первых концов первого R1 и второго R2 резисторов, причем вторые концы первого R1 и второго R2 резисторов соединены с устройством формирования слаботочного сигнала, а вторые концы третьего R3 и четвертого R4 резисторов соединены соответственно с устройством формирования слаботочного сигнала. 3 ил. The utility model relates to the field of electrical engineering, aimed at improving the transmission substation, designed for direct current transmission and can be used in power supply systems of industrial enterprises and electric vehicles. The task to which the claimed utility model is directed is to simplify the transmission substation by reducing equipment, as well as increase the efficiency and reliability of the receiving substation of a single-wire transmission and reception system. The technical result is achieved in that in a single-wire power transmission system containing a transmitting substation with a capacitor bank, a receiving substation with a receiving device and a step-down transformer, the secondary windings of which are electrically connected to the consumer, a high-voltage line wire, while the receiving device of the receiving substation contains a high-voltage receiving capacitor connected to the input of a high voltage DC to AC three-phase current, the output of which o connected to the primary windings of a step-down transformer, and electrically connected to a negative potential generating device comprising a battery having a charger connected to one of the secondary windings of the step-down transformer, the battery being connected to an input of a DC / AC converter, the output of which is via a rectifier a current boosting device is connected to a capacitor bank of a receiving substation whose negative terminal is connected with a negative terminal of the high-voltage receiving capacitor of the receiving device, the high-voltage line connecting the positive terminal of the capacitor bank of the transmitting substation with the positive terminal of the high-voltage receiving capacitor of the receiving substation, while the transmitting substation further comprises a three-phase AC voltage source, a control unit, a synchronous electric motor and brushless dc generator connected th to the control unit, the rotor shaft of the drive synchronous electric motor being rigidly connected to the rotor shaft of a brushless DC generator, the field windings of which are connected to a three-phase AC voltage source, while the beginning and end of the armature coil of the brushless generator are connected to the first and second solid conductive rings, respectively contactless device of a brushless generator with motionless slip brushes fixed on them and having the corresponding the negative and positive potential, and connected respectively to the negative and positive terminals of the capacitor bank of the transmitting substation, according to the claimed utility model, the receiving substation further comprises a high-voltage converter control device and a low-current signal generating device connected to the high-voltage converter, while the high-voltage converter is made on semiconductor elements and consists of three identical cascades, each the stage contains the first power transistor VT1, the second power transistor VT2, the low-current transistor VT3, the first R1, the second R2, the third R3, the fourth R4, the fifth R5, the sixth R6 resistors, the first C1, the second C2, the third C3 capacitors, and the collector of the first power transistor VT1 is connected to the positive power potential of the high-voltage converter connected to the positive plate of the capacitor block of the receiving substation, the emitter of the second power transistor VT2 is connected to the negative power of the high-voltage converter the transistor connected to the negative side of the capacitor block of the receiving substation, the first VT1 and second VT2 power transistors are connected in series, and the input of the corresponding phase of the primary three-phase winding of the step-down transformer is connected to the series connection point of the first VT1 and second VT2 power transformers, with the fifth R5 and sixth R6 the resistors are connected by ends, respectively, to the base and emitter of the first VT1 and second VT2 power transistors, while the bases of the first VT1 and second VT2 power transistors are connected through isolation capacitors C2 and C3, respectively, with the collector and emitter of the low-current transistor VT3, and the low-current transistor VT3 is made with a collector-emitter load, which is respectively the resistors R3 and R4, while the first ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the collector and an emitter of a low-current transistor VT3, the base of which is connected through a capacitor C1 to a control device for a high-voltage converter and connected to the connection point of the first ends of the first R1 and second R2 resistors, wherein the second ends of the first R1 and second R2 resistors are connected to the low-current signal generating apparatus, and the second ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the low-current signal generating apparatus. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, направлена на совершенствование передающей и приемной подстанции, предназначена для передачи постоянного тока и может найти применение в системах электроснабжения промышленных предприятий и электрического транспорта.The utility model relates to the field of electrical engineering, aimed at improving the transmitting and receiving substations, designed for direct current transmission and can be used in power supply systems of industrial enterprises and electric vehicles.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является однопроводная система передачи электроэнергии по патенту РФ №2120170, МПК H02J 1/00, 10.10.1998, содержащая передающую подстанцию с однофазным генератором переменного тока и повышающим трансформатором, первичная обмотка которого соединена с генератором, выпрямительным устройством, выполненным на полупроводниках, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а выход подключен к батарее конденсаторов, которые соединены между собой параллельно, и принимающую подстанцию, состоящую из приемного устройства и устройства формирования отрицательного потенциала, причем обе подстанции соединены между собой высоковольтной линией. Принимающая подстанция в приемном устройстве имеет высоковольтный приемный конденсатор. Устройство формирования отрицательного потенциала принимающей подстанции имеет аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее, отрицательный вывод которой соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора, а также зарядное устройство. Вход преобразователя постоянного тока высокого напряжения в переменный трехфазный ток подключен обмотками понижающего трансформатора. Один конец провода высоковольтной линии соединен с положительным выводом конденсаторной батареи передающей подстанции, а другой - с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора принимающей подстанции. Передающая подстанция формирует положительные заряды электричества и передает их на принимающую подстанцию, которая преобразует полученные положительные заряды электричества в переменный трехфазный ток стандартной частоты и подает его потребителям. Технический результат заключается в снижении электрических и тепловых потерь и повышении эксплуатационных качеств.Closest to the claimed technical solution is a single-wire power transmission system according to the patent of the Russian Federation No. 2120170, IPC H02J 1/00, 10.10.1998, containing a transmission substation with a single-phase alternator and step-up transformer, the primary winding of which is connected to a generator, a rectifier made on semiconductors, the input of which is connected to the secondary winding of the step-up transformer, and the output is connected to a capacitor bank, which are connected together in parallel, and the receiving a substation consisting of a receiving device and a device for generating a negative potential, both substations being interconnected by a high voltage line. The receiving substation in the receiving device has a high voltage receiving capacitor. The device for generating the negative potential of the receiving substation has a rechargeable battery, a direct current to alternating current converter, the output of which is connected to a capacitor bank through a rectifying device that increases current, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the high-voltage receiving capacitor, and a charger. The input of a high voltage direct current to three-phase alternating current converter is connected by windings of a step-down transformer. One end of the wire of the high voltage line is connected to the positive terminal of the capacitor bank of the transmitting substation, and the other to the positive terminal of the high voltage receiving capacitor of the receiving substation. The transmitting substation generates positive charges of electricity and transfers them to the receiving substation, which converts the received positive charges of electricity into an alternating three-phase current of standard frequency and supplies it to consumers. The technical result is to reduce electrical and heat losses and improve performance.

Недостатками данного технического решения являются сложность однопроводной системы из-за наличия в передающей подстанции силового повышающего трансформатора, однофазного генератора переменного тока и выпрямительного устройства.The disadvantages of this technical solution are the complexity of a single-wire system due to the presence of a power step-up transformer, a single-phase alternating current generator and a rectifying device in the transmitting substation.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение передающей подстанции за счет сокращения оборудования, а также повышение экономичности и надежности принимающей подстанции однопроводной системы передачи и приема электроэнергии.The task to which the claimed utility model is directed is to simplify the transmission substation by reducing equipment, as well as increase the efficiency and reliability of the receiving substation of a single-wire transmission and reception system.

Технический результат достигается тем, что в однопроводной системе передачи электроэнергии, содержащей передающую подстанцию с батареей конденсаторов, принимающую подстанцию с приемным устройством и понижающим трансформатором, вторичные обмотки которого электрически соединены с потребителем, провод высоковольтной линии, при этом приемное устройство принимающей подстанции содержит высоковольтный приемный конденсатор, подключенный к входу высоковольтного преобразователя постоянного тока в переменный трехфазный ток, выход которого соединен с первичными обмотками понижающего трансформатора, и электрически соединенного с устройством формирования отрицательного потенциала, содержащим аккумуляторную батарею, имеющей зарядное устройство, подключенное к одной из вторичных обмоток понижающего трансформатора, причем аккумуляторная батарея подключена к входу преобразователя постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее принимающей подстанции, отрицательный вывод которой соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора приемного устройства, причем провод высоковольтной линии соединяет положительный вывод батареи конденсаторов передающей подстанции с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора принимающей подстанции, при этом передающая подстанция дополнительно содержит последовательно соединенные источник трехфазного переменного напряжения, блок управления, приводной синхронный электрический двигатель и бесколлекторный генератор постоянного тока, подключенный к блоку управления, причем вал ротора приводного синхронного электрического двигателя жестко связан с валом ротора бесколлекторного генератора постоянного тока, обмотки возбуждения которого подключены к источнику трехфазного переменного напряжения, при этом начало и конец якорной обмотки бесколлекторного генератора присоединены соответственно к первому и второму сплошным проводящим кольцам контактного устройства бесколлекторного генератора с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками, имеющими соответственно отрицательный и положительный потенциал, и соединенными соответственно с отрицательным и положительным выводами батареи конденсаторов передающей подстанции, согласно заявляемой полезной модели, принимающая подстанция дополнительно содержит устройство управления высоковольтным преобразователем и устройство формирования слаботочного сигнала, соединенные с высоковольтным преобразователем, при этом высоковольтный преобразователь выполнен на полупроводниковых элементах и состоит их трех идентичных каскадов, причем каждый каскад содержит первый силовой транзистор VT1, второй силовой транзистор VT2, слаботочный транзистор VT3, первый R1, второй R2, третий R3, четвертый R4, пятый R5, шестой R6 резисторы, первый С1, второй С2, третий С3 конденсаторы, причем коллектор первого силового транзистора VT1 подключен к силовому положительному потенциалу высоковольтного преобразователя, подключенному к положительной обкладке блока конденсаторов принимающей подстанции, эмиттер второго силового транзистора VT2 подключен к силовому отрицательному потенциалу высоковольтного преобразователя, подключенному к отрицательной обкладке блока конденсаторов принимающей подстанции, первый VT1 и второй VT2 силовые транзисторы соединены последовательно, а к точке последовательного соединения первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов подключен вход соответствующей фазы первичной трехфазной обмотки понижающего трансформатора, при этом пятый R5 и шестой R6 резисторы подключены концами соответственно к базе и эмиттеру первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов, при этом базы первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов соединены через разделительные конденсаторы С2 и С3 соответственно с коллектором и эмиттером слаботочного транзистора VT3, причем слаботочный транзистор VT3 выполнен с коллекторно-эмиттерной нагрузкой, представляющей из себя соответственно резисторы R3 и R4, при этом первые концы третьего R3 и четвертого R4 резисторов подключены соответственно к коллектору и эмиттеру слаботочного транзистора VT3, база которого соединена через конденсатор С1 с устройством управления высоковольтным преобразователем и подключена к точке соединения первых концов первого R1 и второго R2 резисторов, причем вторые концы первого R1 и второго R2 резисторов соединены с устройством формирования слаботочного сигнала, а вторые концы третьего R3 и четвертого R4 резисторов соединены соответственно с устройством формирования слаботочного сигнала.The technical result is achieved in that in a single-wire power transmission system containing a transmitting substation with a capacitor bank, a receiving substation with a receiving device and a step-down transformer, the secondary windings of which are electrically connected to the consumer, a high-voltage line wire, while the receiving device of the receiving substation contains a high-voltage receiving capacitor connected to the input of a high voltage DC to AC three-phase current, the output of which o connected to the primary windings of a step-down transformer, and electrically connected to a negative potential generating device comprising a battery having a charger connected to one of the secondary windings of the step-down transformer, the battery being connected to an input of a DC / AC converter, the output of which is via a rectifier a current boosting device is connected to a capacitor bank of a receiving substation whose negative terminal is connected with a negative terminal of the high-voltage receiving capacitor of the receiving device, the high-voltage line connecting the positive terminal of the capacitor bank of the transmitting substation with the positive terminal of the high-voltage receiving capacitor of the receiving substation, while the transmitting substation further comprises a three-phase AC voltage source, a control unit, a synchronous electric motor and brushless dc generator connected th to the control unit, the rotor shaft of the drive synchronous electric motor being rigidly connected to the rotor shaft of a brushless DC generator, the field windings of which are connected to a three-phase AC voltage source, while the beginning and end of the armature coil of the brushless generator are connected to the first and second solid conductive rings, respectively contactless device of a brushless generator with motionless slip brushes fixed on them and having the corresponding the negative and positive potential, and connected respectively to the negative and positive terminals of the capacitor bank of the transmitting substation, according to the claimed utility model, the receiving substation further comprises a high-voltage converter control device and a low-current signal generating device connected to the high-voltage converter, while the high-voltage converter is made on semiconductor elements and consists of three identical cascades, each the stage contains the first power transistor VT1, the second power transistor VT2, the low-current transistor VT3, the first R1, the second R2, the third R3, the fourth R4, the fifth R5, the sixth R6 resistors, the first C1, the second C2, the third C3 capacitors, and the collector of the first power transistor VT1 is connected to the positive power potential of the high-voltage converter connected to the positive plate of the capacitor block of the receiving substation, the emitter of the second power transistor VT2 is connected to the negative power of the high-voltage converter the transistor connected to the negative side of the capacitor block of the receiving substation, the first VT1 and second VT2 power transistors are connected in series, and the input of the corresponding phase of the primary three-phase winding of the step-down transformer is connected to the series connection point of the first VT1 and second VT2 power transformers, with the fifth R5 and sixth R6 the resistors are connected by ends, respectively, to the base and emitter of the first VT1 and second VT2 power transistors, while the bases of the first VT1 and second VT2 power transistors are connected through isolation capacitors C2 and C3, respectively, with the collector and emitter of the low-current transistor VT3, and the low-current transistor VT3 is made with a collector-emitter load, which is respectively the resistors R3 and R4, while the first ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the collector and an emitter of a low-current transistor VT3, the base of which is connected through a capacitor C1 to a control device for a high-voltage converter and connected to the connection point of the first ends of the first R1 and second R2 resistors, wherein the second ends of the first R1 and second R2 resistors are connected to the low-current signal generating apparatus, and the second ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the low-current signal generating apparatus.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная блок-схема, на фиг.2 - электрическая схема заявляемой однопроводной системы передачи электроэнергии, а на фиг.3 - электрическая схема высоковольтного преобразователя постоянного тока в переменный трехфазный токThe essence of the utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a functional block diagram, Fig. 2 is an electrical diagram of the inventive single-wire electric power transmission system, and Fig. 3 is an electrical diagram of a high-voltage DC-AC to three-phase current converter.

Блокам, устройствам и деталям заявляемой однопроводной системы присвоены следующие позиции:The blocks, devices and parts of the claimed single-wire system are assigned the following positions:

1. Передающая подстанция.1. Transmission substation.

2. Источник трехфазного переменного напряжения.2. Three-phase AC voltage source.

3. Блок управления.3. The control unit.

4. Приводной синхронный электрический двигатель.4. Drive synchronous electric motor.

5. Бесколлекторный генератор постоянного тока.5. Brushless DC generator.

6. Жесткая механическая связь между валами роторов приводного синхронного электрического двигателя и бесколлекторного генератора постоянного тока.6. Rigid mechanical connection between the shafts of the rotors of a synchronous drive electric motor and a brushless DC generator.

7. Батарея конденсаторов.7. Battery capacitors.

8. Провод однопроводной высоковольтной линии.8. A wire of a single-wire high-voltage line.

9. Принимающая подстанция.9. Host substation.

10. Приемное устройство.10. The receiving device.

11. Устройство формирования отрицательного потенциала.11. The device for forming a negative potential.

12. Потребитель трехфазного переменного тока.12. Consumer of three-phase alternating current.

13. Понижающий трансформатор.13. Step-down transformer.

14. Высоковольтный приемный конденсатор.14. High voltage receiving capacitor.

15. Высоковольтный преобразователь постоянного тока в переменный трехфазный ток.15. High-voltage converter of direct current to alternating three-phase current.

16. Аккумуляторная батарея.16. The rechargeable battery.

17. Зарядное устройство.17. Charger.

18. Преобразователь постоянного тока в переменный.18. DC to AC converter.

19. Выпрямительное устройство, повышающее ток.19. A rectifier device that increases current.

20. Конденсаторная батарея.20. Condenser battery.

21. Контактное устройство.21. Contact device.

22. Первое сплошное проводящее кольцо.22. The first continuous conductive ring.

23. Второе сплошное проводящее кольцо.23. The second continuous conductive ring.

24. Токосъемная скользящая щетка первого кольца.24. Current-collecting sliding brush of the first ring.

25. Токосъемная скользящая щетка второго кольца.25. Current collector sliding brush of the second ring.

26. Начало якорной обмотки бесколлекторного генератора.26. The beginning of the anchor winding of a brushless generator.

27. Конец якорной обмотки бесколлекторного генератора.27. The end of the armature winding of a brushless generator.

28. Обмотки возбуждения бесколлекторного генератора.28. Field windings of a brushless generator.

29. Устройство управления высоковольтным преобразователем.29. A control device for a high voltage converter.

30. Устройство формирования слаботочного сигнала.30. A device for generating a low-current signal.

31. Силовой положительный потенциал высоковольтного преобразователя.31. Power positive potential of a high voltage converter.

32. Силовой отрицательный потенциал высоковольтного преобразователя.32. Power negative potential of a high voltage converter.

Однопроводная система передачи электроэнергии содержит передающую подстанцию 1 и принимающую подстанцию 9, соединенные между собой однопроводной высоковольтной линией.A single-wire power transmission system comprises a transmitting substation 1 and a receiving substation 9, interconnected by a single-wire high-voltage line.

Передающая подстанция 1 содержит последовательно соединенные источник 2 трехфазного переменного напряжения, блок 3 управления приводным синхронным электрическим двигателем 4 и бесколлекторным генератором 5 постоянного тока. Бесколлекторный генератор 5 постоянного тока содержит статор с полюсами, на которых размещены обмотки 28 возбуждения, якорь с якорной обмоткой, имеющей начало 26 и конец 27, а также контактное устройство 21, закрепленное на валу бесколлекторного генератора. Вал ротора приводного синхронного электрического двигателя 4 жесткой механической связью 6 соединен с валом ротора бесколлекторного генератора 5 постоянного тока. Обмотки 28 возбуждения бесколлекторного генератора 5 постоянного тока подключены к двум фазам источника 2 трехфазного переменного напряжения. Бесколлекторный генератор 5 постоянного тока подключен к блоку 3 управления. Контактное устройство 21 выполнено в виде двух сплошных проводящих колец 22 и 23.The transmission substation 1 comprises a three-phase alternating voltage source 2 connected in series, a control unit 3 for a synchronous drive electric motor 4, and a brushless DC generator 5. The brushless DC generator 5 contains a stator with poles on which the field windings 28 are located, an armature with an anchor coil having a beginning 26 and an end 27, as well as a contact device 21 fixed to the shaft of a brushless generator. The rotor shaft of a synchronous drive electric motor 4 is connected by a rigid mechanical connection 6 to the rotor shaft of a brushless DC generator 5. The excitation windings 28 of a brushless DC generator 5 are connected to two phases of a three-phase AC voltage source 2. The brushless DC generator 5 is connected to the control unit 3. The contact device 21 is made in the form of two continuous conductive rings 22 and 23.

На первом кольце 22 неподвижно установлена токосъемная скользящая щетка 25, а на втором кольце 23 - токосъемная щетка 24. Начало 26 и конец 27 якорной обмотки бесколлекторного генератора 5 присоединены соответственно к первому 22 и второму 23 сплошным проводящим кольцам контактного устройства 21 бесколлекторного генератора 5 с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками 24 и 25, имеющими соответственно положительный и отрицательный потенциал, и соединенными соответственно с положительным и отрицательным выводами батареи 7 конденсаторов передающей подстанции 1.A slip ring brush 25 is fixedly mounted on the first ring 22, and a slip ring brush 24 is mounted on the second ring 23. The start 26 and end 27 of the armature winding of the brushless generator 5 are connected respectively to the first 22 and second 23 solid conductive rings of the contact device 21 of the brushless generator 5 with a motionless mounted on them collector sliding brushes 24 and 25, having respectively positive and negative potential, and connected respectively to the positive and negative terminals of the battery 7 to ndensatorov transmission substation 1.

Принимающая подстанция 9 содержит приемное устройство 10, электрически соединенное с устройством 11 формирования отрицательного потенциала, в котором формируется силовой отрицательный потенциал 32.The receiving substation 9 comprises a receiving device 10 electrically connected to a negative potential generating device 11 in which a negative power 32 is generated.

Приемное устройство 10 содержит высоковольтный приемный конденсатор 14, подключенный к входу высоковольтного преобразователя 15 постоянного тока в трехфазный переменный ток высокого напряжения.The receiving device 10 comprises a high voltage receiving capacitor 14 connected to the input of the high voltage DC / DC converter 15 to a three-phase alternating current of high voltage.

Устройство 11 формирования отрицательного потенциала содержит аккумуляторную батарею 16, имеющей зарядное устройство 17, подключенное к одной из вторичных обмоток понижающего трансформатора 13 и к входу преобразователя 18 постоянного тока в переменный, выход которого через выпрямительное устройство 19, повышающее ток, подключен к конденсаторной батарее 20 принимающей подстанции 9. Отрицательный вывод конденсаторной батареи 20 соединен с отрицательным выводом высоковольтного приемного конденсатора 14 приемного устройства 10.The negative potential generating device 11 comprises a rechargeable battery 16 having a charger 17 connected to one of the secondary windings of the step-down transformer 13 and to the input of the DC-to-AC converter 18, the output of which is connected to the receiving capacitor bank 20 through a rectifying device 19 that increases the current substations 9. The negative terminal of the capacitor bank 20 is connected to the negative terminal of the high voltage receiving capacitor 14 of the receiving device 10.

Провод 8 однопроводной высоковольтной линии соединяет положительный вывод батареи 7 конденсаторов передающей подстанции 1 с положительным выводом высоковольтного приемного конденсатора 14 принимающей подстанции 9.A wire 8 of a single-wire high-voltage line connects the positive terminal of the capacitor bank 7 of the transmitting substation 1 to the positive terminal of the high-voltage receiving capacitor 14 of the receiving substation 9.

Отличием заявляемой полезной модели является то, что принимающая подстанция 9 дополнительно содержит устройство 29 управления высоковольтным преобразователем 15 и устройство 30 формирования слаботочного сигнала. Устройства 29 и 30 соединены с высоковольтным преобразователем 15. Высоковольтный преобразователь 15 выполнен на полупроводниковых элементах и состоит их трех идентичных каскадов. Каждый каскад содержит первый силовой транзистор VT1, второй силовой транзистор VT2, слаботочный транзистор VT3, первый R1, второй R2, третий R3, четвертый R4, пятый R5, шестой R6 резисторы, первый С1, второй С2, третий С3 конденсаторы. Коллектор первого силового транзистора VT1 подключен к силовому положительному потенциалу 31 высоковольтного преобразователя 15. Силовой положительный потенциал 31 подключен к положительной обкладке блока 7 конденсаторов принимающей подстанции 9. Эмиттер второго силового транзистора VT2 подключен к силовому отрицательному потенциалу 32 высоковольтного преобразователя 15. Силовой отрицательный потенциал 32 подключен к отрицательной обкладке блока 7 конденсаторов принимающей подстанции 9. Первый VT1 и второй VT2 силовые транзисторы соединены последовательно. К точке последовательного соединения первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов подключен вход соответствующей фазы (фазы А, В, С соответственно для первого, второго и третьего каскадов) первичной трехфазной обмотки понижающего трансформатора 13. Пятый R5 и шестой R6 резисторы подключены концами соответственно к базе и эмиттеру первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов. Базы первого VT1 и второго VT2 силовых транзисторов соединены через разделительные конденсаторы С2 и С3 соответственно с коллектором и эмиттером слаботочного транзистора VT3. Слаботочный транзистор VT3 выполнен с коллекторно-эмиттерной нагрузкой, представляющей из себя соответственно резисторы R3 и R4. Первые концы третьего R3 и четвертого R4 резисторов подключены соответственно к коллектору и эмиттеру слаботочного транзистора VT3. База слаботочного транзистора VT3 соединена через конденсатор С1 с устройством 29 управления высоковольтным преобразователем 15 и подключена к точке соединения первых концов первого R1 и второго R2 резисторов. Вторые концы первого R1 и второго R2 резисторов соединены с устройством 30 формирования слаботочного сигнала. Вторые концы третьего R3 и четвертого R4 резисторов соединены соответственно с устройством 30 формирования слаботочного сигнала.The difference of the claimed utility model is that the receiving substation 9 further comprises a device 29 for controlling the high-voltage converter 15 and a device 30 for generating a low-current signal. The devices 29 and 30 are connected to the high-voltage converter 15. The high-voltage converter 15 is made on semiconductor elements and consists of three identical cascades. Each stage contains the first power transistor VT1, the second power transistor VT2, the low-current transistor VT3, the first R1, the second R2, the third R3, the fourth R4, the fifth R5, the sixth R6 resistors, the first C1, the second C2, the third C3 capacitors. The collector of the first power transistor VT1 is connected to the positive power potential 31 of the high voltage converter 15. The positive power 31 is connected to the positive plate of the capacitor unit 7 of the receiving substation 9. The emitter of the second power transistor VT2 is connected to the negative power potential 32 of the high voltage converter 15. The negative potential 32 is connected to the negative lining of the block 7 capacitors of the receiving substation 9. The first VT1 and second VT2 power transistors are connected by hence. An input of the corresponding phase (phases A, B, C for the first, second and third stages, respectively) of the primary three-phase winding of the step-down transformer 13 is connected to the series connection point of the first VT1 and second VT2 of the power transistors. The fifth R5 and sixth R6 resistors are connected by ends to the base and the emitter of the first VT1 and second VT2 power transistors. The bases of the first VT1 and second VT2 power transistors are connected through isolation capacitors C2 and C3, respectively, to the collector and emitter of the low-current transistor VT3. The low-current transistor VT3 is made with a collector-emitter load, which is, respectively, the resistors R3 and R4. The first ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the collector and emitter of the low-current transistor VT3. The base of the low-current transistor VT3 is connected via a capacitor C1 to the control device 29 of the high-voltage converter 15 and connected to the connection point of the first ends of the first R1 and second R2 resistors. The second ends of the first R1 and second R2 resistors are connected to the device 30 for forming a low-current signal. The second ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the device 30 forming a low-current signal.

Работа однопроводной системы передачи электроэнергии.The operation of a single-wire power transmission system.

Принцип действия однопроводной системы передачи электроэнергии состоит в формировании передающей подстанцией 1 положительных зарядов электричества и передаче их по проводу 8 высоковольтной линии на принимающую подстанцию 9, которая преобразовывает полученные положительные заряды в трехфазный переменный ток стандартной частоты и подает его потребителям 12.The principle of operation of a single-wire electric power transmission system consists in the formation by the substation 1 of positive electricity charges and their transmission through the high-voltage line wire 8 to the receiving substation 9, which converts the received positive charges into a three-phase alternating current of standard frequency and supplies it to consumers 12.

Питание приводного синхронного электрического двигателя 4 и обмотки 28 возбуждения бесколлекторного генератора 5 постоянного тока осуществляется от источника 2 трехфазного переменного напряжения, при этом блок 3 управления согласует работу приводного синхронного электродвигателя 4 и бесколлекторного генератора 5, а также регулирует частоту вращения приводного синхронного электродвигателя 4. Вал ротора приводного синхронного электродвигателя 4 благодаря жесткой механической связи 6 вращает с установившейся синхронной частотой вал ротора бесколлекторного генератора 5 постоянного тока, в обмотках якоря которого возбуждается электродвижущая сила (ЭДС), при этом сохраняется постоянство полярности ЭДС, что позволяет осуществить зарядку батареи 7 конденсаторов. Для зарядки батареи 7 конденсаторов с выхода токосъемной скользящей щетки 25 первого сплошного проводящего кольца 22 контактного устройства 21 бесколлекторного генератора 5 подается отрицательный потенциал к одной из обкладок батареи 7 конденсаторов, а с выхода токосъемной щетки 24 второго сплошного кольца 23 подается положительный потенциал к другой обкладке батареи 7 конденсаторов. Далее положительные заряды с пластин батареи 7 конденсаторов стекают на провод 8 высоковольтной линии, равномерно распределяются по всей его длине и затем поступают на входные клеммы и пластины высоковольтного приемного конденсатора 14 приемного устройства 10 принимающей подстанции 9. Трехфазный переменный ток формируется в приемном устройстве 10 из постоянного потенциала, переданного передающей подстанцией 1, и отрицательного потенциала, формируемого в устройстве 11 формирования отрицательного потенциала.The drive synchronous electric motor 4 and the excitation winding 28 of the brushless DC generator 5 are supplied from a three-phase AC voltage source 2, while the control unit 3 coordinates the operation of the synchronous drive electric motor 4 and the brushless generator 5, and also controls the speed of the synchronous drive electric motor 4. Shaft rotor drive synchronous electric motor 4 due to the rigid mechanical connection 6 rotates with a steady synchronous frequency the shaft of the mouth pa brushless DC generator 5, in which the armature windings energized electromotive force (emf), while maintaining constancy polarity EMF that allows the battery 7 charging capacitor. To charge the capacitor bank 7 from the output of the slip collector brush 25 of the first continuous conductive ring 22 of the contact device 21 of the brushless generator 5, a negative potential is supplied to one of the capacitor banks 7, and the positive potential is applied to the output of the current collector brush 24 of the second solid ring 23 7 capacitors. Further, positive charges from the plates of the battery of 7 capacitors flow onto the wire 8 of the high-voltage line, are evenly distributed along its entire length and then go to the input terminals and plates of the high-voltage receiving capacitor 14 of the receiving device 10 of the receiving substation 9. A three-phase alternating current is generated in the receiving device 10 from a constant the potential transmitted by the transmitting substation 1, and the negative potential generated in the device 11 forming a negative potential.

Во время работы принимающей подстанции 9 заряд аккумуляторной батареи 16 осуществляется от зарядного устройства 17 устройства 11. Аккумуляторная батарея 16 подает постоянный ток на преобразователь 18 постоянного тока в переменный. Далее однофазный переменный ток из преобразователя 18 подается в выпрямительное устройство 19. Положительный потенциал выпрямительного устройства 19 подается на одну из обкладок конденсаторной батареи 20, а соответственно отрицательный потенциал выпрямительного устройства 19 подается на другую обкладку конденсаторной батареи 20 и одновременно на отрицательный вывод высоковольтного приемного конденсатора 14.During operation of the receiving substation 9, the battery 16 is charged from the charger 17 of the device 11. The battery 16 supplies direct current to the DC / DC converter 18. Next, a single-phase alternating current from the converter 18 is supplied to the rectifier device 19. The positive potential of the rectifier device 19 is supplied to one of the plates of the capacitor bank 20, and accordingly, the negative potential of the rectifier device 19 is supplied to the other plate of the capacitor bank 20 and simultaneously to the negative terminal of the high-voltage receiving capacitor 14 .

Возникающий на пластинах высоковольтного приемного конденсатора 14 постоянный ток высокого напряжения снимается и подается на вход высоковольтного преобразователя 15, который преобразует его в трехфазный переменный ток высокого напряжения.The high-voltage direct current arising on the plates of the high-voltage receiving capacitor 14 is removed and fed to the input of the high-voltage converter 15, which converts it into a three-phase high-voltage alternating current.

Силовые транзисторы VT1 и VT2 управляются микромодульным слаботочным транзисторам VT3. Подключение резистора R5 к базе и эмиттеру силового транзистора VT1 позволяет поддерживать его в открытом состоянии. Аналогичную функцию выполняет и резистор R6 для силового транзистора VT2.Power transistors VT1 and VT2 are controlled by micromodular low-current transistors VT3. Connecting the resistor R5 to the base and emitter of the power transistor VT1 allows you to maintain it in the open state. A similar function is performed by the resistor R6 for the power transistor VT2.

На базу слаботочного транзистора VT3 через разделительный конденсатор С1 подается управляющий трехфазный синусоидальный сигнал (фазы А, В и С), рабочая точка которого устанавливается в нейтральном положении в открытом состоянии в линейной части вольтамперной характеристик слаботочного транзистора VT3 резисторами R1 и R2.A three-phase sinusoidal signal (phases A, B and C) is supplied to the base of a low-current transistor VT3 through an isolation capacitor C1, the operating point of which is set in the neutral position in the open state in the linear part of the current-voltage characteristics of the low-current transistor VT3 with resistors R1 and R2.

Устройство 29 подает сигналы управления на базу слаботочного транзистора VT3. Устройство 30 формирования слаботочного сигнала питает слаботочный транзистор VT3.The device 29 provides control signals to the base of the low-current transistor VT3. The low-current signal generating device 30 powers the low-current transistor VT3.

Полученный трехфазный ток высокого напряжения понижается в трехфазном трансформаторе 13 и далее пониженное трехфазное напряжение поступает потребителю 12.The obtained three-phase high-voltage current is reduced in the three-phase transformer 13 and then the reduced three-phase voltage is supplied to the consumer 12.

Использование заявляемой полезной модели позволит, по сравнению с прототипом, упростить передающей подстанции за счет сокращения оборудования, а также повысить экономичность и надежность принимающей подстанции однопроводной системы передачи и приема электроэнергии за счет выполнения высоковольтного преобразователя 15 полностью на полупроводниковых элементах.The use of the claimed utility model will allow, in comparison with the prototype, to simplify the transmission substation by reducing equipment, as well as to increase the efficiency and reliability of the receiving substation of a single-wire transmission and reception system due to the implementation of the high-voltage converter 15 completely on semiconductor elements.

Claims

A single-wire power transmission system comprising a transmitting substation with a capacitor bank, a receiving substation with a receiving device and a step-down transformer, the secondary windings of which are electrically connected to the consumer, a high-voltage line wire, while the receiving substation receiving device contains a high-voltage receiving capacitor connected to the input of the high-voltage DC / DC converter current into an alternating three-phase current, the output of which is connected to the primary windings of the step-down about a transformer, and electrically connected to a negative potential generating device comprising a battery having a charger connected to one of the secondary windings of a step-down transformer, the battery being connected to an input of a DC / AC converter, the output of which is through a rectifying device that increases current, connected to the capacitor bank of the receiving substation, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the high voltage a capacitor of the receiving device, and the high-voltage line wire connects the positive terminal of the capacitor bank of the transmitting substation with the positive terminal of the high-voltage receiving capacitor of the receiving substation, while the transmitting substation further comprises a series-connected three-phase AC voltage source, a control unit, a synchronous drive electric motor and a brushless DC generator connected to the control unit, and the rotor shaft of the drive of one synchronous electric motor is rigidly connected to the rotor shaft of a brushless DC generator, the field windings of which are connected to a three-phase AC voltage source, while the beginning and end of the armature coil of a brushless generator are connected respectively to the first and second continuous conductive rings of the contact device of the brushless generator with fixed mounted on them slip collector brushes having respectively negative and positive potential ial, and connected respectively to the negative and positive terminals of the capacitor bank of the transmitting substation, characterized in that the receiving substation further comprises a high-voltage converter control device and a low-voltage signal generating device connected to the high-voltage converter, wherein the high-voltage converter is made on semiconductor elements and consists of three identical cascades, with each cascade containing a first power transistor VT1, a second power transistor VT2, low-current transistor VT3, first R1, second R2, third R3, fourth R4, fifth R5, sixth R6 resistors, first C1, second C2, third C3 capacitors, and the collector of the first power transistor VT1 is connected to the positive power potential of the high voltage converter, connected to the positive side of the capacitor block of the receiving substation, the emitter of the second power transistor VT2 is connected to the negative power potential of the high voltage converter connected to the negative side of the condom block sator of the receiving substation, the first VT1 and second VT2 power transistors are connected in series, and the input of the corresponding phase of the primary three-phase winding of the step-down transformer is connected to the series connection point of the first VT1 and second VT2 power transformers, while the fifth R5 and sixth R6 resistors are connected by ends to the base and the emitter of the first VT1 and second VT2 power transistors, while the bases of the first VT1 and second VT2 power transistors are connected through isolation capacitors C2 and C3, respectively, to the collector and emitter of the low-current transistor VT3, and the low-current transistor VT3 is made with a collector-emitter load, which is respectively the resistors R3 and R4, while the first ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the collector and emitter of the low-current transistor VT3, the base of which is connected through a capacitor C1 with a control device for a high-voltage converter and connected to the connection point of the first ends of the first R1 and second R2 resistors, the second ends of the first R1 and second of the second R2 resistors are connected to the low-current signal generating apparatus, and the second ends of the third R3 and fourth R4 resistors are connected respectively to the low-current signal generating apparatus.