Конденсаторное устройство с токоограничивающей функцией

008525 Изобретение относится к области электротехники, а конкретнее, к конструкции конденсаторного устройства, обладающего свойством ограничения максимального зарядного тока при преимущественно импульсном напряжении зарядки и при разрядке. Необходимость ограничения максимального тока зарядки конденсаторов обусловлена наличием пика импульса тока в начальный момент зарядки, разрушительно действующего на обкладки конденсаторов (Ренне В.Т. Электрические конденсаторы. Л., 1969, с. 36, рис. 10). Наиболее близким аналогом предлагаемого конденсаторного устройства является конденсаторное устройство с токоограничивающей функцией, содержащее такие электротехнические элементы, как емкостное (С), индуктивное (L) и активное (R) сопротивления, соединенные последовательно в RLC-цепь(патент Японии 3436040, МПК 7 Н 01G 4/40, опубл. 11.08.2003, ИСМ 2004 г., вып.101,8, стр. 33, реферат 118). Недостаток известного конденсаторного устройства в том, что такая конструкция не исчерпывает технических возможностей ограничения максимальных зарядных и разрядных токов, что обусловлено единовременным достижением максимального зарядного и разрядного токов в его RLC-цепи. Кроме того, известной конструкции свойственны повышенные потери электрической энергии и отрицательное влияние на качество электрической энергии в питающей сети. Задача настоящего изобретения - предложить конструкцию конденсаторного устройства, обладающего (при определенной заданной емкости) расширенными пределами ограничения максимальных токов при его зарядке и разрядке с помощью электрических средств, используемых в конструкции-прототипе. Другая задача - уменьшить потери электроэнергии и снизить отрицательное влияние на ее качество в электрической сети. Поставленные задачи решены за счет того, что в конденсаторном устройстве с токоограничивающей функцией, содержащем по меньшей мере две параллельно соединенные RLC-цепи, состоящие из последовательно соединенных элементов емкостного, активного и индуктивного сопротивления, параметры каждой из RLC-цепей различны и таковы, что времена достижения максимального зарядного и соответственно разрядного токов в элементах емкостного сопротивления различных RLC-цепей имеют отличающиеся значения. В предложенном техническом решении токоограничивающие элементы, например индуктивные сопротивления, в RLC-цепях выполняют не только прямую функцию токоограничения, но обеспечивают осуществление этой функции за более длительное время, реализуя таким образом комплексное токоограничение,снижая при этом отрицательное воздействие на качество электричества в питающей сети и уменьшая расход энергии в индуктивных и активных сопротивлениях за счет параллельного соединения RLC-цепей. Схема электрических соединений предлагаемого конденсаторного устройства предельно проста и понятна из описания - это по меньшей мере две параллельных RLC-цепи с неодинаковыми параметрами и обеспечением заданной емкости. Для отображения преимуществ предложенного конденсаторного устройства в сравнении с конденсаторным устройством-аналогом на фиг. 1 изображен график тока зарядки устройства-аналога; на фиг. 2 - то же для предлагаемого конденсаторного устройства (график дан в виде частного случая из двух RLC-цепей). Графики фиг. 1 и 2 выполнены в одном масштабе. На оси абсцисс обоих графиков отложено время t зарядки сравниваемых конденсаторных устройств заданной (одинаковой) емкости; на оси ординат - величина зарядного тока i. В конденсаторном устройстве-аналоге (фиг. 1) максимальный ток зарядки imax1 достигнут током i1 однократно и относительно быстро за время t1; из-за этой быстроты мощность зарядного импульса выливается в относительно большую величину тока imaxl (фиг. 1). На фиг. 2 время зарядки конденсаторного устройства аналогичной (заданной) емкости увеличено за счет наличия в его конструкции нескольких (конкретно - двух) параллельных RLCцепей с неодинаковыми параметрами. Одна RLC-цепь предлагаемого конденсаторного устройства заданной емкости достигла током i2 максимального тока зарядки imax2,3 за время t2, а другая RLC-цепь этого конденсаторного устройства с помощью тока i3 достигла максимального тока зарядки imax2,3 за время t3. Таким образом, мощность зарядного импульса для конденсаторного устройства предлагаемой конструкции оказалась растянутой во времени, что соответственно уменьшило его максимальный зарядный ток и обеспечило достижение объявленного технического результата при заданной емкости конденсаторного устройства. Реализовать график фиг. 2 можно за счет различных вариантов варьирования параметрами R, L и С. Например, если первая RLC-цепь, график тока которой i2 имеет относительно малую емкость С и индуктивность L, то и время t2 достижения этой цепью максимального тока зарядки imax2,3 будет относительно небольшое по сравнению со второй RLC-цепью, график зарядного тока которой i3, и в которой из-за увеличенной индуктивности и емкости время t3 достижения максимального тока зарядки конденсаторного устройства наступит позднее времени t2, что невозможно, например, при наличии в устройстве однойRLC-цепи заданной емкости. Разновременность достижения максимальных токов в RLC-цепях устройства обеспечивает предложенному устройству долговечность, надежность и экономичность. Конденсаторное устройство с токоограничивающей функцией выгодно применять в большинстве областей электротехники, поскольку его свойство - ограничение зарядного тока - обеспечивает ему уве-1 008525 личенный срок эксплуатации, а питающим сетям качество электроэнергии при ее уменьшенных потерях. В состав конденсаторного устройства входят известные, недефицитные, широко распространенные и недорогие комплектующие. Для изготовления данного конденсаторного устройства имеются известные,отработанные и обеспеченные оборудованием технологии, что позволяет наладить производство этого вида продукции при относительно низкой себестоимости. Источники информации, принятые во внимание 1. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы. Л., 1969, с. 36, рис. 9; и с. 37, рис. 10. 2. Патент Японии 3436040, МПК 7 H01G 4/40, опубл. 11.08.2003. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Конденсаторное устройство с токоограничивающей функцией, содержащее по меньшей мере две параллельно соединенные RLC-цепи, состоящие из последовательно соединенных элементов емкостного, активного и индуктивного сопротивления, при этом параметры каждой из RLC-цепей такие, что времена достижения максимального зарядного и соответственно разрядного токов в элементах емкостного сопротивления различных RLC-цепей имеют отличающиеся значения.