ТРЕХФАЗНОЕ ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Заявленное техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано в составе управляемых подмагничиванием электрических реакторов или трансформаторов с регулируемым насыщением магнитопровода, устанавливаемых, например, в электрической сети для компенсации реактивной мощности, регулирования и стабилизации напряжения.
Известно устройство, трехфазный электрический реактор с подмагничиванием, аналог [1], содержащий магнитную систему, состоящую из четырех ярм, образующих прямоугольную раму, с равномерно размещенными внутри шестью стержнями. На стержнях расположены обмотки трех фаз, причем одна часть обмоток каждой фазы подключаются к трехфазной сети переменного тока, а другая часть к регулируемому источнику постоянного напряжения. Недостатком данного устройства является недостаточная механическая прочность конструкции из-за больших расстояний между стержнями, что вызывает повышенный шум и вибрации в ярмах во время работы устройства. Недостатком аналога является также несимметрия конструкции магнитной системы, из-за чего магнитные потоки шести стержней, создаваемые обмотками трех фаз, замыкаются только по двум крайним боковым ярмам. Это приводит к несимметрии магнитных потоков, замыкающихся по ярмам магнитной системы, и, как следствие, локальным перегревам и повышенным потерям в устройстве.
Частично недостатки аналога устранены в прототипе [2], электроиндукционном устройстве, являющемся наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели. Так же, как и в аналоге, это устройство содержит бронестержневую магнитную систему, состоящую из ярм, образующих прямоугольную раму, с размещенными внутри шестью стержнями, на которых размещены обмотки трех фаз. Часть обмоток охватывает каждый стержень в отдельности, а часть обмоток каждой из трех фаз охватывает сразу два соседних стержня. В результате расстояние между парами стержней, охваченными общей обмоткой, уменьшается, что повышает механическую прочность конструкции и частично снижает уровень шума и вибраций ярм. Недостатком прототипа является то, что так же, как и в аналоге, конструкции магнитной системы несимметрична, что также приводит к локальным перегревам и повышенным потерям.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение механической прочности и улучшение симметрии магнитной системы за счет выполнения бронестержневой магнитной системы, состоящей из ярм, образующих прямоугольную раму. Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, достигается тем, что трехфазное электроиндукционное устройство содержит магнитную систему со стержнями и ярмами, обмотки, размещенные на каждом стержне, обмотки, охватывающие попарно два соседних стержня каждой из трех фаз, и отличается тем, что ярма образуют трехсекционную прямоугольную раму, а стержни с обмотками каждой из трех фаз размещены внутри одной из трех секций ярмовой части магнитной системы.
Предлагаемое трехфазное электроиндукционное устройство поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана конструкция устройства сбоку, на фиг. 2 показана конструкция устройства в плане с поперечным сечением, на фиг. 3 - схема подключения устройства к трехфазной сети и к регулируемому источнику постоянного напряжения, на фиг. 4 - векторная диаграмма напряжений и магнитных потоков в устройстве.
Магнитная система содержит ярма 1, образующие трехсекционную прямоугольную раму, и шесть стержней 2, расположенных попарно внутри трех секций ярмовой части. Каждый из шести стержней охвачен обмотками, причем обмотки 3 охватывают каждый стержень в отдельности, а обмотки 4 охватывают по паре стержней каждой из трех фаз А, В, С устройства.
Устройство, выполненное в соответствии с формулой предлагаемого технического решения, работает следующим образом. Часть обмоток, например, обмотки 4 подключены к трехфазной электрической сети переменного тока Ua, Ub, Uc. Остальная часть обмоток, например, обмотки 3 подключены к регулируемому источнику постоянного напряжения 5. Трехфазная симметричная система напряжения Ua, Ub, Uc, к которой подключены обмотки 4, возбуждает в стержнях 2 и ярмах 1 трехфазные симметричные системы магнитных потоков Фa, Фb, Фc, за исключением участков Lo между стержнями 2 каждой из трех фаз. В участках Lo ярем 1 переменные потоки пренебрежимо малы. По участкам Lo замыкаются изменяющиеся по величине постоянные потоки, возбуждаемые в стержнях 2 регулируемым источником постоянного напряжения 5, который подключен к обмоткам 3. При отсутствии постоянных магнитных потоков магнитная система ненасыщенна и электрические токи в обмотках устройства минимальны по величине. По мере возникновения и роста постоянных магнитных потоков стержни 2 начинают насыщаться, что приводит к соответствующему росту значений токов обмоток 3 и обмоток 4 вплоть до номинальных значений. Однако, в ярмах 1 система трехфазных переменных магнитных потоков Фa, Фb, Фc остается симметричной и неизменной по величине независимо от насыщения стержней 2, что не приводит к увеличению шумов, вибраций, локальных перегревов и потерь. Постоянные магнитные потоки насыщающие стержни 2 замыкаются по участкам Lo и по определению не могут являться источниками шумов, вибраций, перегревов и потерь в ярмах 1.
Работоспособность предлагаемого трехфазного электроиндукционного устройства подтверждена расчетами, математическим и физическим моделированием. Предлагаемое техническое решение обладает явными преимуществами перед аналогом и прототипом: повышенной механической прочностью, улучшенной симметрией магнитной системы и, как следствие, уменьшенными вибрациями, шумом, локальными перегревами и потерями.
Оптимизационные расчеты показали, что учет преимуществ предлагаемой полезной модели позволяет улучшить технико-экономические показатели устройства в целом по сравнению с аналогом и прототипом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Трехфазный электрический реактор с подмагничиванием. Патент РФ №2340975. H01F 38/02, H01F 37/00, H01F 29/14. Дата начала отчета срока действия патента 04.07.2007 г. Опубликовано 10.12.2008 г.
2. Электроиндукционное устройство. Патент РФ №2273909. H01F 29/14, H01F 21/08. Дата начала отчета срока действия патента 08.06.2004 г. Опубликовано 10.04.2006 г.