ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в управляемых реакторах (компенсирующих, шунтирующих или токоограничивающих) в качестве высокоэффективного средства регулирования потоков активной, и реактивной мощности, обеспечивающего оптимальное ведение режимов управляемых или гибких линий электропередач, а также в трехфазных или однофазных силовых трансформаторах.
Электроиндукционное устройство в составе управляемого шунтирующего реактора с тиристорным управлением, на вторичной обмотке которого установлены встречно-параллельные управляемые широтно-импульсной модуляцией тиристорные ключи на полную мощность реактора (УШРТ) работает как плавно регулируемое переменное индуктивное сопротивление. Когда тиристорные ключи полностью открыты, они закорачивают вторичную обмотку и обеспечивают максимальную потребляемую мощность УШРТ. Когда тиристорные ключи закрыты, мощность реактора соответствует холостому ходу трансформатора. Ток во вторичной обмотке отсутствует, а по первичной обмотке протекает ток холостого хода. В промежуточных режимах потребляемая мощность плавно регулируется изменением угла управления тиристоров с соответствующим появлением высших гармоник в потребляемом токе.
Известно электроиндукционное устройство, содержащее магнитопровод со стержнями и ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на стержнях магнитопровода и магнитные шунты, закрепленные на ярмах с перекрытием торцов обмоток магнитные шунты, перекрывающие торцы обмоток состоят из четырех секторов, каждый из которых представляет собой шихтованный пакет стальных листов. Плоскости шихтовки пакетов секторов пересекаются между собой и с плоскостями шихтовки магнитопровода. Шунты закреплены с внутренней стороны ярем с образованием немагнитных (воздушных) зазоров между шунтами и ярмами. (Патент РФ №2221297, Мкл H01F 38/02, 29/02, публ. 10.01.2004 г.).
Недостатками этого устройства являются низкая технологичность, обусловленная необходимостью выполнения магнитных шунтов из четырех (по числу секторов) шихтованных пакетов стали с различными плоскостями шихтовки и существенные вибрации конструкции, обусловленные прохождением переменного магнитного потока по немагнитным зазорам между ярмом и шунтами, дополнительные потери, снижение срока службы и надежности устройства, а также ухудшение экологической обстановки в местах его эксплуатации.
Наиболее близким к предложенному является электроиндукционное устройство, содержащее магнитопровод с двумя или тремя стержнями и двумя ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне магнитопровода, и два магнитных шунта, закрепленные на ярмах с перекрытием торцов обмоток, при этом магнитные шунты и ярма расположены на одинаковом расстоянии от торцов обмоток, плоскости шихтовки магнитных шунтов совпадают с плоскостями шихтовки магнитопровода или параллельны им, а каждый магнитный шунт включает установленные с обеих сторон ярма два продольных элемента, примыкающие к торцам ярма два поперечных элемента, поперечные сечения ярм имеют форму полукруга или полуэллипса, обращенного плоской стороной к стержням магнитопровода, поперечные элементы шунтов, примыкающие к торцам ярма, изолированы от него немагнитным диэлектриком, например электрокартоном, поперечные элементы шунтов, примыкающие к торцам ярма, выполнены из шихтованых листов электротехнической стали магнитопровода, части шунтов, перекрывающие торцы двух крайних обмоток, выполнены многогранными или закругленными по форме торцов обмоток, магнитные шунты соединены между собой замыкающими элементами, установленными вдоль крайних обмоток. (Патент РФ на полезную модель №99654, Мкл. H01F 27/245, H01F 27/02, опубл. 20.11.2010).
Конструкция этого устройства более технологична, однако достаточно велики вибрации, шум и потери, возникающие при его работе.
Технической задачей, решаемой предложением, является создание электроиндукционного устройства, обладающего пониженной вибрацией, пониженным шумом и потерями.
Для решения этой технической задачи предлагается электроиндукционное устройство, содержащее магнитопровод со стержнями, на которых размещены по две обмотки, четырьмя ярмами и три магнитных шунта, из которых два закреплены на ярмах с перекрытием торцов обмоток, а средний магнитный шунт расположен между обмотками, ярма расположены на одинаковом расстоянии от торцов обмоток, плоскости шихтовки магнитных шунтов и магнитопровода одинаковы, а каждый магнитный шунт содержит установленные с обеих сторон ярма два продольных элемента, которые имеют форму прямоугольного параллелепипеда, примыкающие к торцам ярма два поперечных элемента, поперечные сечения ярм имеют форму половины фигуры вращения (полукруга или полуэллипса), обращенного плоской стороной к стержням магнитопровода, поперечные элементы шунтов, примыкающие к торцам ярма, изолированы от него немагнитным диэлектриком, например электрокартоном, поперечные элементы шунтов, примыкающие к торцам ярма, выполнены из шихтованых листов электротехнической стали магнитопровода, части шунтов, перекрывающие торцы двух крайних обмоток, выполнены многогранными или закругленными по форме торцов обмоток, магнитные шунты соединены между собой замыкающими элементами, установленными вдоль крайних обмоток, между листами электротехнической стали по краям горизонтальных и боковых шунтов размещены чередующиеся с листами электротехнической стали диэлектрические прокладки, перемычки (средний шунт) магнитопровода выполнены в виде отдельных элементов, концы которых размещены с зазором со стержнями и ярмами, крайние пакеты плоскошихтованных стержней выполнены из нескольких пластин с воздушными промежутками, в межстержневом пространстве установлены вертикальные стойки, выполненные из изоляционного материала с большой жесткостью. Торцы перемычек со стержнями и ярмами могут быть выполнены плоскими или с большим радиусом кривизны поперечных сечений стержней и ярм. Диэлектрические прокладки, размещенные между листами электротехнической стали по краям горизонтальных и боковых шунтов выполнены толщиной, равной толщине соответствующего слоя электротехнической стали. Вертикальные стойки могут быть выполнены из электротехнического фарфора или из стеклопластика.
Совокупность существенных признаков заявляемого электроиндукционного устройства при проведении поиска по патентной и технической литературе не обнаружена. Предлагаемое электроиндукционное устройство надежно в работе, может быть изготовлено на известном общепромышленном оборудовании с использованием общеизвестных материалов и применено в составе высокоэффективного средства регулирования потоков как активной, так и реактивной мощности, обеспечивающего оптимальное ведение режимов управляемых или гибких линий электропередач, а также в качестве силового трансформатора.
Сущность предложения поясняется чертежами, на которых показан неисключающий вариант выполнения предлагаемого электроиндукционного устройства.
На фиг. 1 показан вид спереди, на фиг. 2 - вид сверху, фиг 3-8 поясняют выполнение отдельных элементов устройства, на фиг. 9 показано сечение вертикальной стойки из изоляционного материала с большой жесткостью.
На фигурах обозначены: магнитопровод 1 со стержнями 2, на которых размещены обмотки 3, ярма 4, и магнитные шунты 5, закрепленные на ярмах 4 с перекрытием торцов обмоток 3, магнитные шунты 5 и ярма 4 расположены на одинаковом расстоянии от торцов обмоток 3, плоскости шихтовки магнитных шунтов 5 и магнитопровода 1 одинаковы, а каждый магнитный шунт 5 включает установленные с обеих сторон ярма 4 два продольных элемента 6 и 7, примыкающие к торцам ярма 4 два поперечных элемента 8 и 9, поперечные сечения ярм 4 имеют форму половины фигуры вращения (полукруга или полуэллипса), обращенного плоской стороной к стержням 2 магнитопровода 1, поперечные элементы 8 и 9 шунтов 5, примыкающие к торцам ярма 4, изолированы от него немагнитным диэлектриком 10, например электрокартоном, поперечные элементы 8 и 9 шунтов 5, примыкающие к торцам ярма 4, выполнены из шихтованных листов 11 электротехнической стали магнитопровода 1, части шунтов 5, перекрывающие торцы двух крайних обмоток 3, выполнены многогранными или закругленными, магнитные шунты 5 соединены между собой замыкающими элементами 12, установленными вдоль крайних обмоток 3, между листами 11 электротехнической стали по краям горизонтальных и боковых шунтов 5 размещены чередующиеся с листами 11 электротехнической стали диэлектрические прокладки 13, перемычки (средний шунт) магнитопровода 1 выполнены в виде отдельных элементов 14, концы которых размещены с зазором со стержнями 2 и ярмами 4, в межстержневом пространстве 15 установлены вертикальные стойки 16, выполненные из электротехнического фарфора или из стеклопластика, крайние пакеты плоскошихтованных стержней 2 выполнены из нескольких пластин с воздушными промежутками 17. Обмотки 3 состоят из внутренних обмоток 18, выполненная каждая из одной 19 и другой 20 частей и внешних обмоток 21. Одни части 19 внутренних обмоток 18 соединены звездой, а другие части 20 - треугольником.
Установка диэлектрических прокладок 13 уменьшает массу реактора и более равномерно распределяет индукцию в горизонтальных и боковых шунтах 5 между листами 11 электротехнической стали. Вертикальные стойки 16, выполненные из изоляционного материала с большой жесткостью (фарфор или стеклопластик), установленные в межстержневом пространстве 15 разгружают шпильки крепления (не обозначены) горизонтальных шунтов 5 и ярем 4 от воздействия электромагнитных сил тяжения и силы тяжести, действующих на шунты 5, что обеспечивает снижение вибрации. Уменьшение потерь в стали от потоков рассеяния при коротком замыкании достигается выполнением крайних пакетов плоскошихтованных стержней 2 из нескольких пластин с воздушными промежутками 17. Выполнение внутренних обмоток 18 из одной 19 и другой 20 частей и соединение одних частей 19 внутренних обмоток 18 звездой, а других частей 20 - треугольником в предложенном устройстве снижает потери, повышает надежность работы, компенсирует третьи и кратные им гармоники, пятые и седьмые гармоники в линейном токе реактора.
Заявителем изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого электроиндукционного устройства.