Электрический реактор со ступенчатым регулированием индуктивности Советский патент 1984 года по МПК H01F21/12 H01F29/02 

1 Изобретение относится к электротехнике и энергетике и может быть использовано в электротехнических установках различного назначения, в частности в качестве дугогасящего реактора в компенсированных электрических сетях 6-35 кВ для ограничения .токов однофазных замьжаний на землю. Известна кокнструкция электрического реактора со .ступенчать/м регулированием индуктивности, содержащая магнитную систему, на которой размещены основная и регулировочные обмотки, соединенные последовательно,, а регулировочная обмотка выполнена с отводами для регулирования индуктивности СО. Недостатком этой конструкции явля ется пониженная точность регулирования индуктивности, что приводит к снижению эффективности компенсации. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является конструкция ,электрического реактора со ступенчатым регулированием индуктивности, содержащего магнитную систему, на ко торой размещены основания и регулиро вочная обмотки, одна из которых, преимущественно первая, соединена последовательно с основной обмоткой, а остальные соединены последовательн через Коммутирующие элементы с перво обмоткой и одна с другой, причем к каждой регулировочной обмотке с последовательно присоединенным к ней коммутирующим элементом подключен параллельно второй коммутирующий эле мент 2. Недостатками устройства являются пониженные точность регулирования и технико-экономические характеристики обусловленные тем, что число коммути рующих элементов должно быть четным и, соответственно, число ступеней регулирования должно выбираться из ряда чисел , где N - число комму тирующих элементов. Кроме того, для обеспечения определенного диапазона и шага ступенчатого регулирования требуется завышенное общее количество регулировочных обмоток и коммутирующих элементов, что приводит к малому коэффициенту использования коммутирующих элементов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем повьшення точности регулирования и 07 улучшение технико-экономических характеристик реактора путем повьшения коэффициента использования коммутирующих элементов. Поставленная цель достигается тем, что электрический реактор со ступенчатым регулированием индуктивности, содержащий магнитную систему, на которой размещены основная и регулировочные обмотки, одна из которых, преимущественно первая, соединена последовательно с основной обмоткой, а остальные соединены последовательно через коммутирующие элементы с первой обмоткой и одна с другой, причем к каждой регулировочной обмотке с последовательно присоединенным к ней коммутирующим элементам подключен параллельно второй коммутирующий элемент, снабжен дополнительными коммутирующими элементами, число которых не превосходит числа регулировочных обмоток, а регулировочные обмотки, начиная с первой, снабжены отпайками от части витков, разделяющими регулировочные обмотки на две секции, при этом к отпайкам и к месту соединения коммутирующих элементов присоединены дополнительные коммутирующие элементы. На фиг. К изображен электрический реактор со ступенчатым регулированием индуктивности; на фиг. 2 то же, вариант исполнения, дополнительными коммутирующими элементами снабжены все регулировочные обмотки за. исключением последней; на фиг, 3 - то же, вариант исполнения дополнительными коммутирующими элементами снабжены все регулировочные обмотки за исключением двух последних, Электрический реактор со ступенчатым регулированием индуктивности, содержащий магнитную систему (не показана) , на которой размещены основная 1 и регулировочные обмотки 2-5, одна из которых, преимущественно первая 2, соединена последовательно с основной обмоткой 1, а остальные соединены последовательно через коммутирующие элементы 6-9, с первой обмоткой 2 и друг с другом, причем к каждой регулировочной обмотке с последовательно присоединенным к ней коммутирующим элементом подключены параллельно вторые коммутирующие элементы 10-13, снабжен дополнительными коммутирующими элементами 1417, число которых не превосходит числарегулировочных обмоток 2-5, а регулировочные обмотки, начиная с первой 2, снабжены отпайками от части витков, разделяющими регулиро вочные обмотки на две секции, при этом к отпайкам и к месту соединени коммутирующих элементов 6-13 присо динены дополнительные коммутирующие элементы 14-17. Для устройства по фиг. 1 количес во коммутирующих элементов кратно трем, а количество витков в секциях регулировочных обмоток определяется как члены ряда 0,5(n-1-co5 0,5nJTl JV .(2 Д -lf1tГ) П l4.lfTiT 0,5 ,5nJ где WQ - количество витков основной обмотки; и - относительное изменение тока реактора; п - порядковый номер секции, считая от основной обмотки При этом устройство содержит .N/3 регулировочных, обмоток с тремя коммутирующими элементами () и не содержит регулировочных секций с двумя коммутирующими элементами (m,). В каждой дополнительной регулиро вочной обмотке в любой момент време ни замкнут только один коммутирующий элемент, благодаря чему в этом варианте при N коммутирующих элемен тах обеспечивается количество ступе ней регулирования 5зл З. Величин всегда больше. Si с ) I о с Nft с ЗЗА 1 - 2 т.е предлагаемое устройство имеет преимуществ-о по эффективности использования коммутирующих элементов перед известным устройством. Зд.есь одновременно работает- толь ко треть всех коммутирующих элементов, что ведет к снижению активных потерь в коммутаторе и меньшему искажению вольт-амперной характеристи реактора по сравнению с известным устройством. Витковые соотношения секций выбраны с учетом обратноквадратичной зависимости от индуктивного тока реактора и обеспечивают сравнитель.но постоянное относительно его из9074менение во всем диапазоне регулирования. Последнее обстоятельство особенно важно для дугогасящих реакторов, обеспечивающих постоянство заданной величины расстройки компенсации емкостных токов. Во втором варианте выполнения (фиг. 2) для случая , где i 1,2,3,..., каждая из дополнительных регулировочных обмоток, кроме последней, вьтолняется в виде двух последовательно соединенных секций, общая точка которых соединяется через дополнительный коммутирующий элемент с общей точкой соответствующей пары коммутирующих элементов, причем количество витков в секциях и в последней регулировочной обмотке определяется аналогично первому варианту исполнения реактора. N-2 При этом устройство содержит --регулировочных обмоток с тремя комму l2/ тирующими элементами ( и обмотк.у с двумя коммутирующими элементами (). В каждой обмотке в любой момент времени замкнут один коммутирующий элемент, что обеспечивает кoли тecтвo cтyпeнeй регулирования 2 3, чем достигается более высокая эффективность использования коммутирующих элементов. В варианте исполнения по фиг. 3 для случая N 3 i +1, где i 1,2, 3,..., каждая из дополнительных регулировочных обмоток, кроме двух последних, вьтолняется так же, как в первом варианте, причем количество витков в секциях л предпоследней регулировочной обмотке определяется аналогично второму варианту, а количество витков в последней регулировочной обмотке равно W ()l + l ) f - порядковый номер последней где обмотки, считая от основной, включая секции и предпоследнюю обмотку. Устройство содержит --- дополниV тельных регулировочных обмоток с тре( (mj-5) я коммутирующими элементами две обмотки с Двумя коммутирзтощими элементами (). В этом варианте при Н .кош тирующих элементах обеспечивается количество ступеней регулирования зв - Выбираяодин из вариантов устройства, можно выполнить реактор с любым числом ком утирзпощих элементов N благодаря чему увеличивается шкала реализуемых уставок индуктивного сопротивления и скачок от одного числа уставок к другому уменьшается на 33-50% по сравнению с известным устройством. Причем изменение схемных связей не сопровождается ухудшением каких-либо иных характеристик реактора - общее число витков в регулировочных обмотках и число выводо остаются неизменными. Приведенные соотношения для определения количества витков секций и собственно регулировочных обмоток являются идеальными. На практике при изготовлении обмотки потребуется незначительная коррекция, вызванная особенностями технологии намотки или потоками рассеяния магнитной системы реактора Рассмотрим выбор витков регулировочной обмотки и секций на примере. Пусть требуется вьтолнить реактор с глубиной регулирования тока, равной 2, при относительном шаге изменения тока каждой ступени 0,1. Для обеспечения этих параметров достаточно девять ступеней регулирования, т.е. схема должна содержать основную обмотку 1, две регулировочные обмотки 2 и 3 и шесть коммутирующих элементов 6,7,14,15,10 и 11. 9076 В соответствии с описываемыми со-, отношениями количество витков в обмотках (отн.ед.) равно: основная обмотка 1-0,7067; первая секция регулировочной обмотки 2-0,0345; вторая седсция регулировочной обмотки 2 - 0,0362; первая секция регулировочной обмотки 3-0,1086; вторая секция регулировочной обмотки 3-0,1140. В таблице приведены комбинации включения коммутирующих элементов, соответствующие им витки, ток и относительное изменение тока реактора. При необходимости расширить диапазон или уменьшить шаг регулирования тока увеличивают количество ступеней переключения. Использование третьих дополнлтель- ных коммутирующих элементов и обоснованный выбор числа витков в каждой регулировочной обмотке выгодно отличают предлагаемый реактор от известного так как позволяют путем незначительного, однако принципиально нового, усложнения устройства существенно расширить его функциональные возможности. В результате улучшается регулировочная характеристика реактора, yMeHbraatoTCH активные потери переключающего устройства. Выпуск реакторов нового типа и модернизация реакторов типа ЗРОМ 1.РЗДСОМ) по схеме изобретения позволят наиболее экономичным путем удовлетворить современные требования к надежности электроснабжения потре 1 Л

Фие. f

Фи5. г

Фиг.З

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕАКТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ИНДУКТИВНОСТИ, содержащий магнитную систему, на которой размещены основная и ре-; гулировочные обмотки, одна из которых, преимущественно первая, соединена последовательно с основной обмоткой, а остальные соединены после.довательно через коммутирующие элементы с первой обмоткой и одна с другой, причем к каждой регулировочной обмотке с последовательно присоединенным к ней коммутирующим элементом подключен параллельно второй коммутирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем повышения точнс сти регулирования и улучшения технико-экономических характеристик путем повьшхения коэффициента использования коммутирующих элементов, он снабжен дополнительными коммутирующими элементами, число которых не превосходит числа регулировочных обмоток, а регулировочные (Л обмотки, начиная с первой, снабжены отпайками от части витков, разделяющими регулиррвочные обмотки на две секции, при этом к отпайкам и к месту соединения коммутирующих элементов присоединены дополнительные коммутирующие элементы. оо о о