Существующие схемы регулирования напряжения подмагничиванием основаны на принципе включения в рассечку фазовых проводов дросселя с железом и изменения магнитной проводимости магнитопровода дросселя путем подмагничивания постоянным током. В результате изменения самоиндукции дросселя изменяется при той же силе тока перепад напряжения на дросселе. В некоторых схемах дроссель встроен в трансформатор, составляя часть его рассеяния, что не меняет существа припципа.
Основные недостатки этого метода:
1. Вектор перепада напряжения на дросселе перпендикулярен к вектору тока. В то же время вектор фазового напряжения примерно совпадает с вектором тока (при обычных cos f). В рез ультате регулировка характеризуется векторной диаграммой, изображенной на фиг. 1. Напряжение источника Е - гипотенуза, а напряжение приемника Е - катет; АЯ-перепад напряжения на дросселе.
Процент регулирования
, - , i--
Е,Е,
При данном весе железа и . магнитопровода (включая обмотки постоянного тока) и при данном максимальном рабочем токе /шах имеется вполне определенный диапазон возможного изменения Е:
- min -- - mas.
Левый предел лимитируется мощностью обмотки постоянного тока, правый предел - условием допустимого содержания высших гармонических (отнощение индукции постоянного и индукции переменного тока не должно быть ниже определенной величины) и минимальной силой рабочего тока, которая может иметь место в эксплоатации.
Однако изменение разности .; идет гораздо более замедленно, чем изменение А , и отношение
(El - 2)mln ()„а
значительно ближе к единице, чем
Таким образом.
отношение
Е„
из-за перпендикулярности вектора Af к вектору тока приходится брать значительно большие размеры дросселя для достижения данного диапазона регулировки.
2.Перепад А-Бюи, обусловлен наибольшей силой постоянного тока, который может быть пропущен через обмотку из условий нагрева, и значением максимального рабочего тока, ибо аппарат должен обеспечить возможность получения при всяком токе. По подсчетам автора экономический оптимум (которому соответствует, вполне определенное число витков обмотки переменного тока) лежит вблизи
- - .у niax
Вообще Дбтш не может быть малым. Это напряжение - „мертвый перепад, который заставляет, по сути дела, поднять номинальное напряжежение сети на величину и ничего не добавляет к диапазону регулировки.
3.Перепад напряжения пропорционален лишь току. При холостом ходе (/ 0) и малых токах регулировка вообще невозможна. При обратном направлении тока / регулировка „на повышение невозможна (регулировка г±:ДЕ невозможна).
Другим недостатком существующих схем является потеря железа на ярма и на соединительные части. Для уничтожения четных гармоник поток переменного тока должен проходить два участка с противоположным подмагничением постоянного тока.
Для достижения этого применяются дополнительные сердечники для обмотки постоянного тока, неиспользуемые или частично используемые как активный материал, т. е. не входящие в тот вес железа, который
определяет мощность (ДЯтах - )
/ аппарата (в этот вес входят лишь те части, которые полностью возбуждены полем переменного тока).
Предлагаемое изобретение ставит своей задачей устранение вышеупомянутых недостатков и состоит в особой форме выполнения устройства для регулирования напряжения переменного тока. Как уже указывалось выше, в предлагаемом устройстве используется принцип, положенный в основу обычного вольтодобавочного трансформатора с продольным подмагничиванием постоянным током, но без подвижных элементов.
На чертеже фиг. 1 изображает векторную диаграмму существующих устройств для регулирования напряжения, фиг. 2-схему предлагаемого устройства.
Два магнитопровода а и /Ь снабжены двумя последовательно соединенными первичными обмотками (обмотки возбуждения) Wa и Wi, переменного тока, напряжение которых в сумме равно фазовому
- еь.
На те же магнитопроводы аи/ надеты вторичные обмотки Wа и Wi,, причем, если на магнитопроводе а направление намотки обмоток Wu и Wa одинаково, то на магнитопроводе b направление намотки обмотки Wb противоположно направлению намотки обмотки WьW,, W. Wb - Wb
Вторичные обмотки W„ и Wъ включены последовательно друг другу и вставлены в рассечку фазового провода.
Перепад напряжения:
Ag - (е,, - вь).
Kpo.we того, на оба магнитопровода а и и насажены обмотки постоянного тока Wpa и Wpb.
Если обтекается постоянным током обмотка Wpa магнитопровода а и не обтекается (или обтекается меньшим током) обмотка Wpb, то вь е,, и . Если, наоборот, величина силы постоянного тока в обмотке Wpb больше, то Ав 0. Вектор А имеет направление фазового напрял еиия;
ПОЭТОМУ
Ае ; fi; -
-ЕЛ Ав ,,
где а - действительное число.
При прохождении тока /, не разсюго нулю, в действительности имеем:
де х -|-;3/,
т. е. имеется составляющая ур/, перпендикулярная к вектору тока. Однако член является определяющим. Полный диапазон регулировки:
-С.тк ( ) Cniin
так называемый, „мертвый перепад отсутствует.
Однако, если в описываемой схеме ограничиться лищь двумя магнитопроводами, описанными выше, налицо будут четные, гармоники.
Для устранения четных гармоник в устройстве могут быть применены две дополнительные магнитные системы п и т, идентичные основным, у которых первичные обмотки Wn и
Wm и вторичные обмотки Wrt и Wm
включены параллельно соответствуюпшм обмоткам магнитопроводов а и Ь, а подмагничивающие обмотки Wp,, и Wpm соединены последовательно с соответствующими из подмагничивающих обмоток Wpa и Wpt:, но намотаны в противоположных по отношению к направлению намотки этих последних направлениях.
В течение полупериода в одном из параллельных магнитопроводов векторы переменного и постоянного тока противоположны и магнитная проницаемость велика, так что индуктивное сопротивление параллельных обмоток определяется другим .параллельным магнитопроводом.
В следующий полупериод магниты как бы поменяются местами. В результате полупериоды симметричны и четные гармоники отсутствуют. Теоретический разбор показывает, что данная схема (параллельного включения) во всем идентична схеме с последовательными участками магнитного пути, намагничиваемыми противоположно, но в предлагаемом устройстве используется полностью все железо, включая железо ярм.
Автор указывает, что если сравнивать предлагаемое устройство со cxei.:ou „регулируемого дросселя, то ;iOH той же мощности / экоHbip;iномия железа приолпженно жается отношением:
| - / i2-Л -тах0,8 АЕгпах г
.0,8 -
На этом основании автор делает вывод, что во многих случаях применение схем с продольным подмагничиванием, благодаря возможности выполнения их согласно изобретению, может оказаться более целесообразным, чем использование других устройств для регулирования напряжения.
На фиг. 2 изображена схема устройства для одной фазы. В случае применения его в трехфазной линии магнитные системы могут быть выполнены по типу броневых трансформаторов.
Предлагаемое устройство может быть также встроено в трансформатор путем применения в последнем дополнительных сердечников.
П р е д . е т изобретения.
1. Устройство для плавного регулирования напряжения переменного тока, выполненное по типу вольтодобавочного трансформатора без подвижных элементов и с продольным подмагничиванием постоянным током, отличающееся тем, что как первичная, так и вторичная обмотки своими половинами, соединенными последовательно и намотанными - первичные половины согласно, а вторичные дифференциально, расположены на независимых магнитных системах, снабженных каждая подмагничивающими обмотками.
2. Форма выполнения устройства ; по п. 1, отличающаяся тем, что, с I целью устранения четных гармоник, применены магнитные системы, иден- ; тичные основным, у которых первичные и вторичные обмотки переменного тока соответственно включены параллельно обмоткам основных систем, в то время как подмагничивающие обмотки соединены последовательно с подмагничивающими обмотками основных систем и намотаны в противоположном по отношению к ним направлении.
3. В устройстве по пп. 1 и 2 применение, в случае трехфазной линии, магнитных систем, выполненных по типу броневых трансформаторов.
