РЕАКТОР Советский патент 1935 года по МПК H01F37/00 

Неоднократно предлагалось применять для ограничения тока короткого замыкания в электрических цепях такие реакторы, которые при аварийном увеличении силы тока автоматически увеличивают свое сопротивление, которое при нормальной нагрузке невелико. Для этой цели, в частности, предлагалось применять реактор с замкнутым магнитопроводом и вторичной обмоткой; последняя при нормальном режиме защищаемой установки замкнута накоротко каким-нибудь приспособлением; реактор рассчитывался так, чтобы при нормальном режиме он имел небольшое электрическое сопротивление, аналогично короткозамкнутому трансформатору. При перегрузке в защищаемой цепи указанное приспособление (включенное в цепь вторичной обмотки реактора) автоматически размыкало эту цепь, тем самым превращая реактор из короткозамкнутого "трансформатора" в дроссельную катушку; это вызывало увеличение электрического сопротивления реактора и более сильное ограничение тока перегрузки, чем если бы сопротивление реактора не изменялось; при этом для осуществления более резкого перехода реактора из одного состояния в другое магнитопроводу придавалась надлежащая форма.

Предлагаемый реактор как раз и относится к типу таких реакторов. От известных реакторов описанного типа он отличается тем, что в нем, с целью уменьшения величины максимальной индукции в сердечнике вторичной обмотки по сравнению с таковой в сердечнике первичной обмотки сердечник первичной обмотки снабжен полюсными выступами, образующими параллельный сердечнику вторичной обмотки путь для магнитного потока, и выполнен из ферромагнитного материала со значительно большим значением индукции насыщения, чем таковая материала сердечника вторичной обмотки; это обстоятельство позволяет уменьшить силу размыкаемого тока во вторичной обмотке и тем самым облегчить весьма трудный процесс размыкания вторичной цепи реактора при сверхтоках.

Предлагаемый реактор изображен схематически на чертеже.

Магнитопровод реактора состоит из двух частей 1 и 2. Часть 1 изготовлена из железа с большой магнитной проницаемостью (желательно, трансформаторное железо), а часть 2 - из железа с малой магнитной проницаемостью. Примерно индукция насыщения для сердечника 1 В_{1 max}=20000-22000, а для сердечника 2 В_{2 max}=1500-2000.

Обмотка 3 сердечника 1 включается в рассечку защищаемой фазы, а обмотка 4 сердечника 2 замыкается на небольшое железное сопротивление 5.

При нормальной нагрузке первичный ток I₁ создает относительно небольшой магнитный поток Ф₁, который почти весь замыкается через сердечник 2. В обмотке 4 индуктируется электродвижущая сила Е₂, которая создает ток I₂. Ток I₂ в свою очередь создает противоположно направленный магнитный поток Ф₂. Результирующий поток Ф=Ф₁-Ф₂ при нормальной нагрузке невелик и максимальная магнитная индукция выражается в десятках или сотнях гаусс. Магнитный поток утечки через воздушный зазор составляет поэтому небольшую часть потока Ф₁.

При коротком замыкании поток Ф₁ многократно увеличивается, поток же Ф₂ увеличивается значительно меньше, примерно в раз.

Электродвижущая сила Е₂ возрастает приблизительно пропорционально В₂. Ток же I₂ возрастает в 10-12 раз меньше, так как значение сопротивления 5 увеличится в раз вследствие нагрева. Если обозначить ток вторичной обмотки при коротком замыкании защищаемой реактором фазы через I_2k, а нормальный ток через I_2n, то

где r_n и r_k - соответственно значения величины сопротивления 5 при нормальном режиме и при коротком замыкании.

Ток I₂ возрастает таким образом раз в сто меньше, чем ток I₁. Во столько же раз поток Ф₂ возрастает меньше, нежели поток Ф₁ Действием размагничивающего тока при коротком замыкании можно поэтому пренебречь и считать в первом приближении предлагаемый реактор обыкновенным реактором без вторичной обмотки. При нормальной же работе поток Ф₂, почти равен потоку Ф₁ и предлагаемый реактор действует, как обыкновенный трансформатор тока, вторичная обмотка которого замкнута почти на короткое. Поэтому представляется возможным применять предлагаемый реактор для эффективного ограничения сверхтоков, в то же время не уменьшая существенно силы тока при нормальном режиме защищаемой установки. Этим свойством предлагаемый реактор выгодно отличается от обычно применяемых реакторов, сопротивление которых одинаково как при сверхтоке, так и при нормальной нагрузке и которые в одинаковой степени (пропорции) уменьшают как величину сверхтока, так и тока нормального режима.

Токоограничивающее сопротивление 5 может быть сделано относительно малых размеров в виду малой величины тока I₂.

1. Реактор с замкнутым магнитопроводом, на котором расположены первичная обмотка, включенная в защищаемую цепь, и вторичная обмотка, в цепь которой включено автоматически действующее приспособление, служащее для замыкания вторичной обмотки накоротко при нормальном режиме и для увеличения электрического сопротивления этой цепи при сверхтоке с целью автоматического увеличения электрического сопротивления реактора в этом случае, отличающийся тем, что сердечник 1 первичной обмотки снабжен полюсными выступами, образующими параллельный сердечнику 2 вторичной обмотки путь для магнитного потока, и выполнен из ферромагнитного материала со значительно большим значением индукции насыщения, чем таковая материала сердечника 2, с целью уменьшения величины максимальной индукции в сердечнике 2 по сравнению с таковой в сердечнике 1.

2. При реакторе по п. 1 применение железного сопротивления 5 в качестве приспособления, автоматически увеличивающего электрическое сопротивление цепи вторичной обмотки при сверхтоках.