Устройство для испытания мощных сглаживающих реакторов Советский патент 1993 года по МПК G01R31/34 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схемам испытания сглаживающих реакторов большой мощности, имеющих магнитопровод или магнитный экран, и может быть использовано на пред- приятиях, занимающихся разработкой, изготовлением, и ремонтом сглаживающих реакторов, предназначенных для преобра- зо вательных установок.

Целью изобретения является обеспече- ние возможности проведения испытаний сглаживающих реакторов на нагрев и уровень звука путем обеспечения основной частоты и спектра переменной составляющей тока, соответствующих номинальному ре- жиму работы сглаживающего реактора, при ограниченной мощности испытательной установки..

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем испытуемый и вспомогательный-реакторы и два источника питания, один из которых последовательно соединен со вспомогательными реактором, в качестве последнего источника использован регулируемый источник постоянного то- ка, выпрямленное напряжение которого рассчитано по формуле U 0,8 IL (ги + гв), где Id - наибольший выпрямленный ток, выбранный из всех испытуемых реакторов, Гв, Ги - сопротивления постоянному току вспо- могательного и испытуемого реакторов, причем последнее - наибольшее из всех испытуемых реакторов.

Номинальный выпрямленный ток это- го источника выбран не превосходящим OJId..

В качестве второго источника питания применен шестифазный преобразовательный агрегат с регулируемым выпрямителем и возможностью регулирования междуфазного напряжения. Номинальный ток этого агрегата рассчитывается по формуле Id2

2,216(1 + -р-) In max, где In тах-наиболь1

шая из всех испытуемых реакторов переменная составляющая (действующее

значение) выпрямленного тока,-Р 2:1-от

ношение индуктивностей испытуемого и вспомогательного реакторов, причем - наибольшая из всех испытуемых реакторов индуктивность; номинальное междуфазное напряжение агрегата выбрано из условия Uz 5:110,7 f(Ur in)max, где f-частота меж- дуфазного напряжения, (и fn)max - наиболь- .шее из есех испытуемых реакторов произведение индуктивности реактора и переменной составляющей того же реактора,

В качестве регулируемого источника постоянного тока может быть использоаан ди- одный выпрямитель с регулируемым междуфазным напряжением.

В случае, когда испытаниям подвергаются сглаживающие реакторы с частотой переменной составляющей тока, отличной от шестикратной промышленной частоты, второй источник питания - шестифазный преобразовательный агрегат подключается к генератору с регулируемой частотой.

Необходимость и достаточность указанных признаков подтверждается следующим.

8 выпускаемых промышленностью сглаживающих реакторах величина переменной составляющей выпрямленного тока In, как правило, не превышает 10%. Так как в предложенном устройстве испытуемый реактор питается от двух источников, то среднее значение выпрямленного тока первого источника определяется как разность тока испытуемого реактора и тока второго источника.

Учитывая, что амплитуда переменной составляющей может достигать 2,216 In, a также то, что при LB LM половина переменного тока ответвляется во вспомогательный реактор, выпрямленный ток второго источника может достигать значения 2,216 х 2 1П 44% Id. Отсюда наибольший выпрямленный ток первого источника составляет

0,66 Id 0,7 d

Таким образом, в предложенном устройстве первый источник питания имеет номинальный выпрямленный ток не более 6,7 Id, где Id максимальный выпрямленный ток, выбранный из всех испытуемых на данном устройстве реакторов, причем выпрямленное напряжение относительно низкое и покрывает только активное падение напряжения в испытуемом и вспомогательном реакторах и в соединительных проводах. С учетом изложенного это напряжение составляет U 0,7 Id 1,1 (ги + гв) 0,8 Id (ги + гв).

Коэффициент 1,1 учитывает сопротивление соединительных проводов, цепи выпрямленного тока, которое никогда не бывает более 10% от сопротивления (ги + гв). Соответственно, мощность первого источника составляет около 0,7 мощности прототипа и в несколько раз (в 40-60 раз) меньше, чем требовалось бы для обеспечения номинальных параметров режима при испытании реактора в схеме с реальными параметрами.

В качестве второго источника в предлагаемом устройстве использован шестифазный выпрямительный агрегат с регулируемым, -например, тиристорным выпрямителем, с номинальным выпрямленным током, определяемым амплитудой наибольшей переменной составляющей выпрямленного тока-испытуемого реактора In max и величиной тока, ответвляющегося в цепь с вспомо- гательным реактором. Эта часть тока

U „ определяется отношением . С учетом тоI-В

го, что при наибольшем угле регулирования выпрямителя второго источника, близком 90 эл.град. амплитуда переменной составляющей достигает максимального значения, равного 2,216 1П.

Необходимое значение выпрямленного тока второго источника питания

Ida 2,216(И-т ) In max

LB

Междуфазное напряжение, необходимое для того, чтобы переменная составляющая тока In протекала через испытуемый реактор, определяется выражением

.. 2,216 In -2л:л/3 f U

I JO --ir---- --- -

uz0.1547Г 110,7 f(U -ln)max, где f - частота междуфазного напряжения;

(Ut ln)max - наибольшая для испытуемых реакторов величина произведения.

Фактически междуфазное напряжение устройства совпадает с междуфазным напряжением реальной установки, а ток Id2 в худшем случае при LB LH составляет 4;43 In max.

В выпускаемых промышленностью реакторах номинальное значение ln (6-10)% la. При In 0,1 Id, Ida 0,45 Id, соответственно, мощность второго источника питания составляет 45% мощности реальной установки..

При испытании реакторов, предназначенных для 12-ти фазных схем выпрямления (с 12-ти кратной по отношению к промышленной частоте частотой пульсации выпрям- ленного тока), использование регулируемого шестифазного выпрямителя и генератора с регулируемой (двойной) частотой - 100 Гц более экономично, чем в случае использования во втором источнике питания 12-ти фазного выпрямителя, т.к. при шестифазном выпрямителе для получений той величины переменной составляющей требуется меньшее междуфазное напряжение.

При выполнении условий:

U 0,8 ld(rM+ гв); lda 2,216(1 + j)ln:

LB

Ua 110,7 f In получаем минимальную испытательную мощность, при которой

обеспечиваются номинальные условия испытаний данного реактора.

Чем больше значение LB по сравнению со значением и, тем больше эффект снижения мощности испытательной установки. В 5 зависимости от параметров испытуемого реактора значение междуфазного напряжения может регулироваться, при этом независимо от значения Ua величина тока Ida регулируется изменением угла управления 10 шестифазного выпрямителя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для испытания реакторов.

. Регулируемый источник постоянного 5 тока низкого напряжения 1 состоит из индукционного регулятора 2 регулирующего напряжение понижающего трансформатора 3, диодного выпрямителя 4. В цепь постоянного тока источника 1 последовательно 0 выключен вспомогательный реактор 5 и испытуемый реактор 6, а также шунты 7 и 8 с присоединенными к ним вольтметрами 9 и 10 для измерения среднего значения выпрямленного тока.

5Вторым источником питания является шестифазный регулируемый (тиристорный) выпрямительный агрегат, состоящий из выпрямителя 12, присоединенного к сети пе- ременного тока через регулирующий 0 величину междуфазного напряжения индукционный регулятор 13..

Вместо индукционного регулятора 13, присоединенного к сети переменного тока промышленной частоты, может быть ис- 5 пользован генератор переменного тока с регулируемым значением междуфазного напряжения.

Для измерения переменной составляющей последовательно с испытуемым реакто- 0 ром 6 включено токоизмерительное устройство 14 с селективным вольтметром (анализатором гармоник) 15.

В качестве токоизмерительного устройства переменного тока может быть исполь- 5 зован токоизмерительный пояс, образцовая воздушная индуктивность или безындуктивный шунт.

В качестве первого источника питания может быть использован низковольтный ге- 0 нератор постоянного тока.

Однако предпочтительным является использование диодного преобразователя, т.к. щеточный аппарат электрической машины постоянного тока подвергается искре- 5 нию при наложении на постоянный ток переменной составляющей и в этом случае необходимы дополнительные меры по защите генератора постоянного тока от пере- менной составляющей, поступающей со

стороны источника питания 11 в цепь этого генератора.

При отличии номинальной частоты переменной составляющей выпрямленного тока от шестикратной по отношению к промышленной частоте (50 или 60 Гц) шестифэз- ный выпрямитель 12 присоединяется к генератору с регулируемой частотой и с регулируемым напряжением.

При испытании реактора посредством предлагаемого устройства среднее значение выпрямленного тока испытуемого 6 и вспомогательного 5 реакторов устанавливается равным 0,6-0,7 от номинального значения выпрямленного тока td испытуемого реактора путем регулирования выпрямленного напряжения источника питания 1 при помощи индукционного регулятора 2. При этом понижающий трансформатор 3 служит для уменьшения нагрузочного тока индукционного регулятора.

Величина выпрямленного тока контролируется по вольтметрам 9 и 10, присоединенным к шунтам 7 и 8. При использовании в качестве источника постоянного тока низковольтного генератора величина выпрямленного тока устанавливается путем регулирования тока возбуждения генератора. При включении второго источника питания 11, при закрытых вентилях регулируемого (тиристорного) выпрямителя 12 устанавливается необходимая величина междуфазного напряжения U2 110,7 f U In, где Ц) и 1П - индуктивность и заданная величина переменной составляющей данного испытуемого реактора.

Величина междуфазного напряжения Ua контролируется вольтметром 16. При установленной величине междуфэзного напряжения путем открытия вентилей регулируемого шестифазного выпрямителя 12 устанавливается заданное значение переменной составляющей In, значение которой контролируется токоизмерительным устройством 14с включенным на его выход селективным вольтметром или анализатором гармоник 15. При этом часть тока переменной составляющей ответвляется в цепь низковольтного источника 1 через вспомогательный реактор 5. Чем больше LB no срав- нению с t-ц, тем меньшая часть тока ответвляется в цепь низковольтного источника, тем выше экономичность испытательного устройства.

После установки заданного значения переменной составляющей окончательно регулируется величина среднего значения выпрямленного тока в цепи испытуемого реактора 6 по вольтметру 10, включенному параллельно шунту 8. При этом по испытуемому реактору 6 протекает номинальный выпрямленный ток Id и заданная переменная составляющая п. Причем 33-45% выпрямленного тока испытуемого реактора 6

задается источником 11, а остальная часть выпрямленного тока Id 67-55% обеспечивается низковольтным источником 1. За счет того, что большая часть выпрямленного тока задается низковольтным источником, выпрямленное напряжение которого значительно меньше, чем выпрямленное напряжение выпрямителя с междуфазным напряжением Ua, а ток выпрямителя 12 составляет меньшую часть номинального выпрямленного тока испытуемого реактора, мощность всего устройства, как было показано выше, ниже мощности установки, в которой было бы необходимо испытывать реактор.

При номинальном значении выпрямленного тока испытуемого реактора выпрямленное напряжение источника 1 составляет около U 0,8 td (ги + гв) выпрямленное напряжение на испытуемом реакторе U - Id Ги и равно выпрямленному напряжению зарегулированного шестифазного выпрямителя, угол управления которого близок к 90 электрическим градусам. Для обеспечения протекания непрерывного выпрямленного тока по выпрямителю 12 необходимо, чтобы Ida 2,216 In (1 + т), что

автоматически выполняется при заданном значении Uz и обеспечении заданного значения in в испытуемом реакторе.

При питании шестифазного выпрямителя от генератора переменной частоты, частота основной составляющей выпрямленного тока шестифазного выпрямителя будет 8 6 раз выше частоты питающего генератора. Таким образом, регулируя частоту генератора, можно обеспечить на испытуемом реакторе необходимую частоту основной составляющей- пульсации выпрямленного тока, Это необходимо, когда заданная частота пульсации испытуемого реактора отличается от стандартной частоты для шестифазных схем, соответственно 300 Гц при частоте сети 50 Гц и 360 Гц при

частоте сети 60 Гц.

В заявляемом устройстве, как и в прототипе, применены два источника питания, суммарная мощность которых существенно меньше мощности реальной установки, в которой должен был бы испытан реактор.

Как показано выше, прототип не позволяет обеспечить нужного гармонического состава переменной составляющей, а но это условие является определяющим при

испытании на нагрев и уровень звука сглаживающих реакторов, имеющих магнито- провод или магнитный экран.

Одинаковые условия испытаний и, следовательно, одинаковая достоверность результатов может быть получена только при испытании реактора в реальной схеме преобразователя (при испытании от одного источника питания) и в предлагаемом устройстве. Поэтому мощности испытательных установок можно сравнивать только этих двух вариантов.

Если принять за единицу мощность преобразователя реальной схемы, то при испытании реактора в предлагаемом устройстве (от двух источников) необходимая для испытаний мощность составит:

PZ р1 + р2 0,02 + 0,45 0,47 при . условии, что LB Ц; при LB 2 U эта мощность снизится до Р 2 Pi + Р2 0,02 + +0,33 0,35.

Условия LB LH или LB 2 Ц легко обеспечиваются при использовании в качестве вспомогательного реактора одного или соответственно двух реакторов однотипных с испытуемым.

Таким образом, предлагаемое устройство, обеспечивает возможность испытаний реакторов при номинальных условиях при меньшей по сравнению с реальной установкой мощностью испытательной схемы,

Формула изобретения

1. Устройство для испытания мощных сглаживающих реакторов, содержащее испытуемый и вспомогательный реакторы и два источника питания, один из которых включен последовательно со вспомогательным реактором, отличающееся тем, что в качестве источника питания, включенного последовательно со вспомогательным реактором, использован регулируемый ис0

5

0

5

0

5

0

точиик постоянного тока, выпрямленное напряжение которого выбрано не меньшим U 0,8 Id (ги + гв), где id наибольший выпрямленный ток испытуемых реакторов; ги - наибольшее сопротивление постоянному току испытуемых реакторов, гв - сопротивление вспомогательного реактора, а номинальный выпрямленный ток этого источника не превосходит 0,7 Id, вторым источником питания выбран шестифазный преобразовательный агрегат с регулируемым выпрямителем и возможностью регулирования междуфазного напряжения, причем номинальный ток агрегата определен из условия

Id2 2,216 (1 + {)-ln макс, LB

где -р 1 - отношение индуктивностей ис- LB

пытуемого и вспомогательного реакторов, причем LH - наибольшая индуктивность испытуемых реакторов;

In макс - наибольшая переменная составляющая выпрямленного тока испытуемых реакторов (действующее значение), а номинальное междуфазное напряжение агрегата определено по формуле

Uz 110,7f(U -InWc, где f - частота междуфазного напряжения;

(U 1п)макс - наибольшая для испытуемых реакторов величина произведения ин- дуктивности реактора и переменной составляющей того же реактора.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что в качестве регулируемого источника постоянного тока выбран диодный выпрямитель с регулируемым междуф азным напряжением.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что указанный шестифазный преобразовательный агрегат подключен к генератору с регулируемой частотой.

Использование в электротехнике, в частности к схемам испытания сглаживающих реакторов большой мощности. Сущность изобретения: устройство содержит регулируемый источник постоянного тока низкого напряжения 1, состоящий из индукционного регулятора 2, регулирующего напряжение понижающего трансформатора 3, диодного выпрямителя 4, вспомогательный реактор 5, последовательно включенный в Цепь постоянного тока, испытуемый реактор 6, шунты 7 и 8 с присоединенными к ним вольтметрами 9 и 10 для измерения среднего значения выпрямленного тока, второй источник питания 11, выбранный в виде шестифазного регулируемого (тиристорно- го) выпрямительного агрегата, состоящего из выпрямителя 12, присоединенного к сети переменного тока через регулирующий величину междуфазного напряжения, индукционный регулятор 13. При испытании реактора среднее значение выпрямленного тока испытуемого 6 и вспомогательного 5 реакторов устанавливается равным 0,6-0,7 от номинального значения выпрямленного тока Id испытуемого реактора путём регулирования выпрямленного напряжения источника питания 1 при помощи индукционного регулятора 2. При включении второго источника питания 11 при закрытых вентилях регулируемого выпрямителя12 .устанавливается необходимая величина междуфазного напряжения Ua 110,7 fL и In, где LU и In - индуктивность и заданная величина переменной составляющей данного испытуемого реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. ел С