Группа изобретений относится к области электроэнергетики и заявленные технические решения позволяют создавать обратимые высоковольтные преобразовательные электрические устройства единой конструкции с оригинальным способом функционирования: трансформатор или автотрансформатор переменного и постоянного токов, а также трансформатор или автотрансформатор постоянного тока, которые могут быть использованы для получения новых более простых и, как следствие, более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений.
Из уровня техники известно устройство - трансформатор переменного тока (от лат. transformo - преобразовывать) - статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты переменного тока и осуществляющего преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в электроэнергетике, электронике и радиотехнике, а также известно устройство - автотрансформатор переменного тока - вариант трансформатора переменного тока, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счет этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.
Однако в настоящее время из уровня техники не известны аналогичные по простоте конструкции, надежности и универсальности применения обратимые электрические устройства трансформатор и автотрансформатор постоянного тока, а также трансформатор и автотрансформатор переменного и постоянного токов, использование которых позволит получать более простые и как следствие более надежные схемы трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений.
В настоящее время для связи между энергосистемами постоянного и переменного токов или между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот используются полупроводниковые высоковольтные преобразовательные подстанции со вставками между ними высоковольтных линий постоянного тока, а для связи энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений используются полупроводниковые высоковольтные преобразовательные подстанции со вставками между ними высоковольтных линий переменного тока.
К недостаткам полупроводниковых высоковольтных преобразовательных подстанций относится то, что это комплексные конструкции, состоящие из трансформаторов переменного тока с выпрямителями и/или инверторами и не представляющими собой единое устройство, сравнимое по простоте функционирования с трансформатором переменного тока, которое могло бы использоваться в качестве обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств единой конструкции, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений, и кроме того к недостаткам полупроводниковых высоковольтных преобразовательных подстанций относится то, что конверторы дороги, конверторы сопряжения с HVAC сталкиваются с проблемой реактивной мощности, конверторы генерируют гармоники и требуются фильтры и также то, что форма их выходного напряжения сильно зависит от формы входного, например, постоянный ток выпрямительных подстанций имеет пульсирующий характер, а форма переменного тока инверторных далека от синусоидальной, и кроме того имеются эксплуатационные трудности, такие как возникновение значительных перенапряжений, возникающих в следующих режимах: при нормальной работе из-за неравномерного деления напряжения между последовательно соединенными первичными обмотками трансформаторов в те интервалы времени, когда идет коммутация вентилей у одних мостов и не идет у других, эти перенапряжения воздействуют на оборудование не коммутирующих в данный момент мостов; при запирании или пропусках зажигания вентилей у части мостов (в наиболее неблагоприятном случае у одного из мостов), этим перенапряжениям подвергается оборудование мостов, в которых произошло нарушение работы; при перекрытиях изоляции, пробоях разрядников и обратных зажиганиях вентилей у части мостов, этим перенапряжениям подвергается оборудование остальных ("здоровых") мостов, что снижает общую надежность полупроводниковых высоковольтных преобразовательных подстанций и также имеется большая сложность (и как следствие меньшая надежность) в построении мультитерминальной (сети с множеством потребителей) системы.
Таким образом, присутствует актуальная задача создания обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств единой конструкции, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений.
Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств единой конструкции, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений.
Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен трансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения переменного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой скоростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих таким образом возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что трансформатор переменного и постоянного токов содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложен автотрансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения переменного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой скоростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих таким образом возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3), как минимум одной, составной обмотки переменного тока образуют первичную и вторичную автотрансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напряжений, а выводы (как минимум 2), любой последующей составной обмотки переменного тока образуют другие трансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напряжений автотрансформатора переменного и постоянного токов, а при этом выводы (как минимум 3), как минимум одной, составной обмотки постоянного тока образуют первичную и вторичную автотрансформаторные обмотки постоянного тока определенных классов напряжений, а выводы (как минимум 2), любой последующей составной обмотки постоянного тока образуют другие трансформаторные обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора переменного и постоянного токов.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что автотрансформатор переменного и постоянного токов содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
Указанная задача (достижение технического результата) также решается тем, что предложен трансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум, две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих таким образом возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что трансформатор постоянного тока содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
Указанная задача (достижение технического результата) также решается тем, что предложен автотрансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум, две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих таким образом возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3) первой составной обмотки постоянного тока, образуют первичную и вторичную обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора постоянного тока, а выводы (как минимум 2) каждой последующей составной обмотки, образуют определенное количество обмоток других классов напряжений постоянного тока автотрансформатора постоянного тока.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что автотрансформатор постоянного тока содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
Технический результат достигается также в способе функционирования трансформатора и автотрансформатора переменного и постоянного токов и/или трансформатора и автотрансформатора постоянного тока (далее ТАППТ и/или ТАПТ), заключающийся в том, что после подачи напряжения на одну из составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, статоры, или первичные элементы линейных обратимых электромашин, которые подключены к этой составной обмотке, воздействуют в двигательном режиме на вторичный элемент или якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов или электромагнитов в составе кольцевого маховика, который начинает вращаться с определенной угловой скоростью создавая, таким образом, общее вращающееся магнитное поле магнитодинамической связи между всеми линейными обратимыми электромашинами, входящими в состав других составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, подключение которых на тупиковую электрическую нагрузку позволяет передавать мощность в тупиковую электрическую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности ТАППТ и/или ТАПТ, или подключение которых к другим источникам напряжения позволяет передавать мощность при переменных направлениях и величинах перетоков мощности через ТАППТ и/или ТАПТ при связи между разными энергосистемами переменного и/или постоянного токов.
Сущность группы изобретений поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4.
На фиг. 1 представлена функциональная схема изобретения для варианта исполнения в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, содержащая кольцевой маховик 1, состоящий из комбинации, например, постоянных магнитов с поперечной намагниченностью 5 (в соответствии с Л[21]), составную обмотку 2 определенного класса напряжения переменного тока, составленную (для удобства рассмотрения, например) из шести, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров (например синхронных) линейных обратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, составную обмотку 3 определенного класса напряжения постоянного тока, составленную (для удобства рассмотрения например) из шести, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров (например вентильных) линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров. При этом параметры и схемы подключения линейных обратимых электромашин выбираются (конструктивно при проектировании в соответствии с Л[5, 6, 13]), таким образом, чтобы число оборотов n=60f/p (где n - частота вращения ротора, f - частота сети переменного тока, p - число пар полюсов в соответствии с Л[3, 4]) кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах источника переменного тока было равно числу оборотов n=U-IR/с Ф (где n - частота вращения якоря, с - постоянный коэффициент определяемой конструкцией двигателя, R - сопротивление обмотки якоря, I - ток якоря, Ф - магнитный поток. U - напряжение сети постоянного тока в соответствии с Л[1, 2]) кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах источника постоянного тока, что будет соответствовать нулевому перетоку мощности (в соответствии с Л[22]) между системами переменного тока и постоянного тока.
Эта же схема изобретения, фиг. 1, для варианта исполнения в виде трансформатора или автотрансформатора постоянного тока будет отличаться только тем, что обе составные обмотки 2 и 3, каждая определенного класса напряжения постоянного тока, составлены только из линейных обратимых электромашин постоянного тока (для удобства рассмотрения, например каждая) из шести, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров (например вентильных) линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров в каждой составной обмотке 2 и 3. При этом параметры и схемы подключения линейных обратимых электромашин постоянного тока выбираются по аналогии с вышеописанным, таким образом, чтобы число оборотов n1=U1-I1R1/сФ кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах напряжения одного источника постоянного тока класса напряжения U1 постоянного тока было равно числу оборотов n2=U2-I2R2/с Ф кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах напряжения другого источника постоянного тока класса напряжения U2, что будет соответствовать нулевому перетоку мощности между энергосистемами разных классов напряжения постоянного тока.
На фиг. 2 представлена возможная схема электрических соединений и предлагаемых схемных обозначений, для исполнения изобретения в виде вариантов двухобмоточного трансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 1 и двухобмоточного трансформатора постоянного тока с предлагаемым схемным обозначением 2, и в виде вариантов трехобмоточного трансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 3 и 4, составные обмотки определенного класса напряжения которых выполнены по схеме электрических соединений 5 для высокого напряжения (ВН), по схеме электрических соединений 6 для среднего напряжения (СН) и по схеме электрических соединений 7 для низкого напряжения (НН), во всех вариантах которых используются для составных обмоток определенного класса напряжения переменного тока синхронные линейные обратимые электромашины переменного тока одинаковых параметров, а для составных обмоток определенного класса напряжения постоянного тока вентильные линейные обратимые электромашины постоянного тока одинаковых параметров.
На фиг. 3 представлена возможная схема электрических соединений и предлагаемых схемных обозначений для исполнения изобретения в виде вариантов двухобмоточного автотрансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 1 и двухобмоточного автотрансформатора постоянного тока с предлагаемым схемным обозначением 2, а также для исполнения изобретения в виде вариантов автотрансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 3 и автотрансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 4, составные обмотки определенного класса напряжения которых выполнены по варианту схемы электрических соединений 5 для автотрансформаторных первичной обмотки высокого напряжения (ВН) и вторичной обмотки среднего напряжения (СН) одних классов напряжений, или по варианту схемы электрических соединений 6 для автотрансформаторных первичной обмотки высокого напряжения (ВН) и вторичной обмотки среднего напряжения (СН) других классов напряжений, а также варианту схемы электрических соединений 7 для трансформаторных обмоток низкого напряжения (НН), применяемых для исполнения автотрансформаторов переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 3 и 4, во всех вариантах которых используются для составных обмоток определенного класса напряжения переменного тока синхронные линейные обратимые электромашины переменного тока одинаковых параметров, а для составных обмоток определенного класса напряжения постоянного тока вентильные линейные обратимые электромашины постоянного тока одинаковых параметров.
На фиг. 4 представлена схема электрических соединений, для исполнения изобретения, используемого для варианта связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот, в котором, например, используются два отдельных автотрансформатора переменного и постоянного токов 1 и 2, первый из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 50 Гц, а второй из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 60 Гц и включение транзитной связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот осуществляется включением параллельно обмоток постоянного тока первого и второго автотрансформатора переменного и постоянного токов включением выключателя 3.
Работа варианта исполнения изобретения в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, представленного на фиг. 1, для разных вариантов схем подключения осуществляется следующим образом.
При работе варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, с вариантом схемы подключения на тупиковую электрическую нагрузку, подключаемую к составной обмотке 3 определенного класса напряжения постоянного тока, в исходном состоянии трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов кольцевой маховик 1 остановлен, составная обмотка 2 определенного класса напряжения переменного тока отключена от источника напряжения переменного тока, составная обмотка 3 определенного класса напряжения постоянного тока отключена от тупиковой электрической нагрузки. При подключении составной обмотки 2 определенного класса напряжения переменного тока к источнику напряжения переменного тока статоры, или первичные элементы синхронных линейных обратимых электромашин, которые подключены к этой составной обмотке 2 переменного тока, воздействуют в двигательном режиме на вторичный элемент или якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов с поперечной намагниченностью 5 в составе кольцевого маховика 1, образующего общий ротор, который начинает вращаться с определенной угловой скоростью создавая, таким образом, общее вращающееся магнитное поле магнитодинамической связи для всех, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров вентильных линейных обратимых электромашин постоянного тока, которые образуют составную обмотку 3 определенного класса напряжения постоянного тока и при этом в каждой из обмоток 4 неподвижных статоров вентильных линейных обратимых электромашин постоянного тока наводится ЭДС определенного уровня, то есть все вентильные линейные обратимые электромашины постоянного тока будут работать в генераторном режиме на холостом ходу, а при подключении к составной обмотке 3 определенного класса напряжения постоянного тока тупиковой электрической нагрузки, все вентильные линейные обратимые электромашины постоянного тока будут работать в нагрузочном генераторном режиме, таким образом, передавая мощность в тупиковую электрическую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов.
Алгоритм работы варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, с вариантом схемы подключения на тупиковую электрическую нагрузку, подключаемую к составной обмотке 2 определенного класса напряжения переменного тока, и подключения источника напряжения постоянного тока к составной обмотке 3 определенного класса напряжения постоянного тока будет аналогичен вышеописанному алгоритму работы варианта исполнения изобретения на тупиковую электрическую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов. При этом имеется возможность регулирования частоты переменного тока в тупиковой электрической нагрузке изменением величины напряжения источника постоянного тока.
Алгоритм работы варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, с вариантом схемы подключения для связи между отдельной энергосистемой переменного тока и отдельной энергосистемой постоянного тока будет аналогичен вышеописанному, но при этом величина и направление перетока мощности через трансформатор или автотрансформатор переменного и постоянного токов, будет определяться отклонением от номинального значения частоты и напряжения в энергосистеме переменного тока и отклонением от номинального значения напряжения в энергосистеме постоянного тока, а режим работы линейных обратимых электромашин каждой составной обмотки трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов будет переменным, двигательным или генераторным, в зависимости от направлений перетоков мощности между энергосистемами, а при равенстве указанных параметров номинальным в отдельной энергосистеме переменного тока и отдельной энергосистеме постоянного тока, переток мощности между ними будет близким к нулю, в соответствии с уравнением 60f/p=U-IR /сФ.
Алгоритмы работы вариантов исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора постоянного токов, с вариантами схемы подключения на тупиковую электрическую нагрузку и для связи между отдельными энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений будут аналогичны вышеописанным алгоритмам работы.
Для варианта связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот в соответствии с фиг. 4, в котором например используются два отдельных автотрансформатора переменного и постоянного токов 1 и 2, первый из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 50 Гц, а второй из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 60 Гц и включение транзитной связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот осуществляется включением параллельно обмоток постоянного тока первого и второго автотрансформатора переменного и постоянного токов включением выключателя 3 и алгоритм работы для каждого из отдельных автотрансформаторов переменного и постоянного токов 1 и 2 будет аналогичен вышеописанному.
Регулирование напряжения составных обмоток для всех вариантов исполнения изобретения, включая вариант исполнения, в котором кольцевой маховик состоит из комбинации постоянных электромагнитов, и с различными возможными вариантами схем подключения может выполняться любыми известными способами регулирования напряжения, применяемыми для электрических машин переменного и постоянного токов, а также известными способами регулирования напряжения трансформаторов и автотрансформатора переменного тока (в соответствии с Л[1, 2, 3, 4 и 7]).
Таким образом, очевидно, что предложенное изобретение с оригинальным способом функционирования охватывает несколько десятков возможных вариантов исполнения с различными схемами электрических соединений и решает актуальную задачу создания обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств единой конструкции с оригинальным способом функционирования: трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, а также трансформатора или автотрансформатора постоянного тока, используемых для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений.
Список литературы
1. Хвостов B.C. Электрические машины: Машины постоянного тока: Учеб. для студ. электром. спец. вузов / Под ред. И.П. Копылова. - Москва: Высшая школа, 1988. - С. 336.
2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2007. - 320 с.
3. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2010. - 350 с.
4. Копылов И.П. Электрические машины: учебник для вузов / И.П. Копылов. - 3-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2002. - 607 с.
5. Гольдберг О.Д., Макаров Л.В., Хелемская С.П. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. - М.: ИД «Бастет», 2014. - 560 с.
6. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов / И.П. Копылов, К.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2005. - 430 с.
7. Александров Г.Н. Режимы работы трансформаторов: РАО «ЕЭС России». Центр подготовки кадров (СЗФ АО «ГВЦ Энергетики». - СПб., 2003. - 180 с. 10
8. Chevailler Samuel. Comparative study and selection criteria of linear motors / Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Suisse, 2006.
9. Trattner A. at al. Novel Range Extender Concepts for 2025 with Regard to Small Engine Technologies // SAE Int. J. Alt. Power. - Vol. 1. - Issue 2 (Dec. 2012).
10. Mueller M.A. Electrical generators for direct drive wave energy converters // Proc. Inst. Elect. Eng., Gen., Transm. Distrib. - 2002. - Vol. 149. - Pp. 446-456.
11. Polinder Henk at al. Conventional and TFPM Linear Generators for Direct-Drive Wave Energy Conversion // IEEE transactions on energy conversion. - 2005, June. - Vol. 20. - No. 2.
12. Korkmaz F., Topaloglu I. и Gurbuz R. Simulink Model of Vector Controled Linear Induction Motor with End Efect for Electromagnetic Launcher System // Elektronika ir elektrotechnika. - ISN 1392-1215. - 2014. - Vol. 20. - No. 1.
13. Рымша В. В. Проектирование линейных вентильно - реактивных двигателей // Hayковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету. - Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2003. - (Серiя: Електротехнiка i енергетика; Випуск 67).
14. Cheng-Tsung at al. Optimal Design of a Direct Driven Slotless Tubular Linear Generator for Renewable Energy Extraction // Journal of Physics: Conference Series 266 (2011) 012075.
15. Bianchi Nicola at al. Tubular Linear Permanent Magnet Motors: An Overall Comparison // IEEE Transactions On Industry Applications. - 2003, March/April. - Vol. 39. - No. 2.
16. Akhondi Hamidreza, Milimonfared Jafar. Design and Optimization of Tubular Permanent Magnet Linear Motor for Electric Power Steering System // Journal of Asian Electric Vehicles. - 2009. - Vol. 7. - No. 2, Dec.
17. Н.В. Гулиа «Удивительная механика», M.: ЭНАС, 2006, стр. 167
18. Hong Sun-Ki at al. Analysis of Tubular-type Linear Generator for Free-Piston Engine // Electrical Machines (ICEM), XXth International Conference, 2012.
19. Wang Jiabin, Jewell Geraint W., Howe David. A General Framework for the Analysis and Design of Tubular Linear Permanent Magnet Machines // IEEE transactions on magnetics. - 1999. - Vol. 35. - No. 3, may.
20. Vese Ioana-Cornelia, Radulescu Mircea M. Direct Thrust Control Scheme For A Tubular Linear Brushless Permanent-Magnet Actuator // Annals of the University of Craiova, Electrical Engineering series. - 2010. - No. 34.
21. Линейные электрические машины возвратно-поступательного действия - типы и конструкции электрических машин. Основное. Литература. Автор: Баль В.Б., Геча В.Я., Гончаров В.И., Ежов Е.В., Чиркин В.Г., Ширинский С.В., Петриченко Д.А. Журнал: Вопросы электромеханики. Статья в выпуске: 5 т. 148, 2015 г.
22. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. Учебник для электроэнергетических специальностей вузов. Издание четвертое, переработанное и дополненное. Москва: Издательство «Высшая школа», 1985 г.
Группа изобретений относится к области электроэнергетики. Технический результат состоит в создании обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств единой конструкции с оригинальным способом функционирования: трансформатор или автотрансформатор переменного и постоянного токов, а также трансформатор или автотрансформатор постоянного тока, которые могут быть использованы для получения новых более простых и, как следствие, более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Трансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит как минимум одну составную обмотку определенного класса напряжения переменного тока, составленную из определенного количества подключенных между собой по определенной электрической схеме обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества подключенных между собой по определенной электрической схеме обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой скоростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих таким образом возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика.
2. Трансформатор переменного и постоянного токов, по п. 1 отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
3. Автотрансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит как минимум одну составную обмотку определенного класса напряжения переменного тока, составленную из определенного количества подключенных между собой по определенной электрической схеме обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества подключенных между собой по определенной электрической схеме обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой скоростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3) как минимум одной составной обмотки переменного тока образуют первичную и вторичную автотрансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напряжений, а выводы (как минимум 2) любой последующей составной обмотки переменного тока образуют другие трансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напряжений автотрансформатора переменного и постоянного токов, а при этом выводы (как минимум 3) как минимум одной составной обмотки постоянного тока образуют первичную и вторичную автотрансформаторные обмотки постоянного тока определенных классов напряжений, а выводы (как минимум 2) любой последующей составной обмотки постоянного тока образуют другие трансформаторные обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора переменного и постоянного токов.
4. Автотрансформатор переменного и постоянного токов по п. 3, отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
5. Трансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика.
6. Трансформатор постоянного тока, по п. 5, отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
7. Автотрансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3) первой составной обмотки постоянного тока образуют первичную и вторичную обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора постоянного тока, а выводы (как минимум 2) каждой последующей составной обмотки образуют определенное количество обмоток других классов напряжений постоянного тока автотрансформатора постоянного тока.
8. Автотрансформатор постоянного тока, по п. 7, отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.
9. Способ функционирования трансформатора и автотрансформатора переменного и постоянного токов и/или трансформатора и автотрансформатора постоянного тока (далее ТАППТ и/или ТАПТ), заключающийся в том, что после подачи напряжения на одну из составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ статоры или первичные элементы линейных обратимых электромашин, которые подключены к этой составной обмотке, воздействуют в двигательном режиме на вторичный элемент или якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов или электромагнитов в составе кольцевого маховика, который начинает вращаться с определенной угловой скоростью, создавая, таким образом, общее вращающееся магнитное поле магнитодинамической связи между всеми линейными обратимыми электромашинами, входящими в состав других составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, подключение которых на тупиковую электрическую нагрузку позволяет передавать мощность в тупиковую электрическую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности ТАППТ и/или ТАПТ или подключение которых к другим источникам напряжения позволяет передавать мощность при переменных направлениях и величинах перетоков мощности через ТАППТ и/или ТАПТ при связи между разными энергосистемами переменного и/или постоянного токов.
| RU 2013136967 A, 10.02.2015 | |||
| RU 2014126576 A, 10.02.2016 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ | 2006 |
|
RU2313877C2 |
| DE 10314282 A1, 07.10.2004. | |||
