РЕАКТОР (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах электропитания мощных погружных электронасосов с использованием частотных преобразователей, а также в мощных токоограничивающих реакторах.
Известен токоограничивающий реактор (патент №2170466 МПК H 01 F 27/30, H 01 F 27/28), содержащий обмотку, состоящую из витков, каждый из которых содержит n параллельных проводов, где n≥3, целое число, и образуют m рядов, где m≥3, целое число, расположенных перпендикулярно оси обмотки, при этом в местах переходов из каждого предыдущего ряда в последующий ряд выполнена транспозиция параллельных проводов, причем в местах переходов проводов из каждого нечетного ряда в следующий четный ряд выполнена общая транспозиция всех параллельных проводов. В местах переходов проводов из каждого четного ряда в следующий нечетный ряд транспозиция выполнена так, что n-й в радиальном направлении провод четного ряда занимает то же место в следующем нечетном ряду, (n-1)-й провод четного ряда занимает место первого провода в следующем нечетном ряду, (n-2)-й провод четного ряда занимает место второго провода в следующем нечетном ряду и т.п. и соответственно второй провод четного ряда занимает место (n-2)-го провода следующего нечетного ряда, первый провод четного ряда занимает место (n-1)-го провода следующего нечетного ряда. Преимуществом устройства является возможность параллельного наращивания рядов провода, тем самым обеспечивать необходимый максимальный рабочий ток.
Недостатками устройства является наличие большого количества соединений, что при использовании в мощных системах с током более 100 А
является причиной малой надежности и неудобства обслуживания, так как при проведении регламентных работ необходимо контролировать и подтягивать болтовые соединения, с помощью которых обычно соединены сильноточные провода обмотки.
Наиболее близким техническим решением является реактор (патент RU №2184403, МПК H 01 F 27/30, H 01 F 38/02, H 01 F 37/00), содержащий обмотку, состоящую из витков провода, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные друг от друга посредством изоляционных прокладок, размещенных напротив друг друга вдоль оси обмотки колонками. Прокладки каждой колонки скреплены в торцевых зонах посредством стягивающих элементов и зафиксированы при помощи дистанцирующих элементов, установленных с каждой из торцевых сторон обмотки. Наличие большого количества соединений является причиной недостаточной надежности и неудобства обслуживания.
Задачей изобретения является повышение надежности и достижение удобства обслуживания реактора.
Технический результат, за счет которого достигается повышение надежности и удобства обслуживания реактора, заключается в сокращении количества соединений, вынесении соединений на внешнюю сторону обмотки, а также в улучшении условий охлаждения обмотки реактора.
Указанный технический результат достигается тем, что в реакторе, содержащем обмотку, состоящую из витков провода, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные друг от друга посредством изоляционных прокладок, обмотка выполнена секционированной с выводом начала и конца секции на наружную поверхность обмотки, каждая секция содержит два ряда витков, выполненных единым проводом или соединенных во внутренней полости обмотки перемычкой, причем один из рядов витков секции выполнен с правосторонней намоткой, а второй - с левосторонней намоткой.
Указанный технический результат достигается также тем, что в реакторе, содержащем обмотку, состоящую из витков провода, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки, отделенные друг от друга посредством изоляционных прокладок и зафиксированые при помощи дистанцирующих элементов, установленных с каждой из торцевых сторон обмотки, обмотка выполнена секционированной с выводом начала и конца секции на наружную поверхность обмотки, каждая секция содержит два ряда витков, выполненных единым проводом или соединенных во внутренней полости обмотки перемычкой, причем один из рядов витков секции выполнен с правосторонней намоткой, а второй - с левосторонней намоткой, при этом с одной из торцевых сторон обмотки дистанцирующий элемент выполнен в виде пластины, закрывающей внутреннюю полость обмотки, а с другой стороны обмотки дистанцирующий элемент имеет на оси обмотки отверстие, напротив которого расположен вентилятор.
Изоляционные прокладки могут быть размещены напротив друг друга колонками, скрепленными в торцевых зонах посредством стягивающих элементов, закрепленных в дистанцирующих элементах. Провод, соединяющий каждые два ряда витков, может быть расположен во внутренней полости обмотки напротив одной из изоляционных прокладок, установленной между этими рядами.
Выполнение обмотки секционированной, каждая секция которой содержит два ряда витков, выполненных единым проводом или соединенных во внутренней полости обмотки, позволяет исключить вывод провода изнутри обмотки на внешнюю сторону, что улучшает условия обслуживания, условия охлаждения обмоток, исключаются потери на нагрев проводника, пересекающего ряд витков и соединяющего начало следующего ряда с концом предыдущего, при прохождении тока, и, таким образом, повышается надежность.
Выполнение секций единым проводом позволяет уменьшить количество соединений выводов обмотки за счет исключения соединений во внутренней
полости обмотки, и, тем самым, улучшить условия охлаждения обмотки, условия обслуживания и повысить надежность устройства.
Дистанцирующий элемент, выполненный в виде пластины и расположенный с одной из торцевых сторон обмотки, закрывает внутреннюю полость обмотки и обеспечивает создание замкнутого объема воздуховода, ограниченного также внутренней поверхностью обмотки со щелями между рядами витков провода для прохождения охлаждающего воздуха. Вентилятор обеспечивает нагнетание воздуха в воздуховод и продувание воздуха между рядами витков провода, отделенных изоляционными прокладками, тем самым повышается эффективность охлаждения реактора. Использование в качестве воздуховода внутренней полости обмотки, ограниченной пластинами дистанцирующих элементов, обеспечивает интенсивный отвод тепла.
Расположение провода, соединяющего каждые два ряда витков, по внутренней поверхности обмотки напротив одной из изоляционных прокладок, установленных между рядами, обеспечивает увеличение ширины открытой щели для прохождения охлаждающего воздуха и уменьшение сопротивления потоку воздуха.
Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность устройства и удобство обслуживания реактора за счет сокращения количества соединений и вынесения соединений на внешнюю сторону обмотки, а также позволяет улучшить условия охлаждения обмотки реактора.
На Фиг.1 изображен вид реактора спереди, сечение. На Фиг.2 изображен вид реактора сверху, разрез. На Фиг.3 изображен вид реактора спереди, сечение. На Фиг.4 изображен внешний вид секции, содержащей два ряда витков, выполненных единым проводом. На Фиг.5 изображен внешний вид секции, содержащей два ряда витков, соединенных перемычкой во внутренней полости обмотки.
Реактор (см. Фиг.1) содержит обмотку, состоящую из витков провода 1. Витки провода 1 образуют ряды 2 (см. Фиг.2, 4, 5), расположенные перпендикулярно оси обмотки, то есть каждый ряд имеет вид спирали. Витки
провода отделены друг от друга посредством изоляционных прокладок 3, размещенных напротив друг друга вдоль оси обмотки колонками 4 (см. Фиг.1). В данном примере конкретного исполнения установлено 4 колонки прокладок (см. Фиг.2). Прокладки 3 каждой колонки 4 скреплены в торцевых зонах с наружной поверхности обмотки посредством стягивающих элементов, выполненных, например, в виде стяжных шпилек 5. Прокладки 3 зафиксированы со стороны наружной поверхности при помощи дистанцирующих элементов 6, 7, установленных с каждой из торцевых сторон обмотки. Каждые два ряда витков, соединенные между собой, образуют секцию и могут быть соединены во внутренней полости обмотки с помощью перемычки 8 или иным известным способом соединения проводов (см. Фиг.1, 5). Каждые два ряда витков секции могут быть выполнены также из единого провода (см. Фиг.4), при этом часть единого провода 9, соединяющая ряды, может быть расположена по внутренней поверхности обмотки напротив одной из изоляционных прокладок, установленной между этими рядами (см. Фиг.1, 4). В примере конкретного исполнения обмотка содержит три секции. С верхней торцевой стороны обмотки установлен дистанцирующий элемент 6, выполненный в виде пластины, закрывающей внутреннюю полость обмотки, при этом образуется воздуховод, состоящий из пластины 6 и внутренней поверхности обмотки со щелями для прохождения воздуха между рядами 2 (см. Фиг.3). С другой стороны обмотки расположен вентилятор 10. Дистанцирующий элемент 7, установленный со стороны вентилятора 10, выполнен в виде пластины с отверстием, расположенным на оси обмотки (см. Фиг.1, 3), причем диаметр отверстия равен диаметру внутренней полости обмотки. Вентилятор 10 соединен с дистанцирующим элементом 7 с помощью направляющего тубуса 11. Стрелками (см. Фиг.3) показано направление потоков воздуха, идущего от вентилятора 10 через щели между рядами витков провода, причем направление потока воздуха, создаваемое вентилятором 10, может быть направлено как внутрь полости обмотки, так и из нее. Каждая секция, то есть каждые два ряда спиральных
витков, имеет вывод концов (начала и конца секции) 12 провода на наружную поверхность обмотки (см. Фиг.2), причем один из рядов витков секции выполнен с правосторонней намоткой, а второй - с левосторонней намоткой.
Через обмотку реактора пропускают переменный электрический ток, при протекании которого обмотка нагревается. Вентилятор 10 при помощи тубуса 11 нагнетает воздух в воздуховод, образованный внутренней поверхностью обмотки и пластиной дистанцирующего элемента 6. Воздух нагнетается вентилятором 10 через отверстия в дистанцирующем элементе 7 во внутреннюю полость реактора, а из нее в щели между рядами 2 витков провода и охлаждает провода 1 обмотки реактора.
Заявляемый реактор может быть изготовлен в составе мощного сглаживающего LC-фильтра, обеспечивающего подавление электромагнитных помех, в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования.
Таким образом, предлагаемое конструктивное исполнение обмоток и предлагаемая схема охлаждения устройства позволяют повысить надежность устройства и удобство обслуживания реактора.