ДУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО УПРАВЛЯЕМОГО РЕАКТОРА

Дуальная модель трехфазного управляемого реактора относится к области электротехники, а именно к области физического и компьютерного моделирования регулировочных характеристик трехфазных управляемых подмагничиванием реакторов.
Известны физические модели подмагничиваемых ферромагнитных устройств с предельным насыщением магнитной цепи, в том числе трехфазных управляемых реакторов, где необходимые регулировочные характеристики достигаются путем формирования в магнитопроводе устройства специальных участков уменьшенного сечения (Брянцев A.M. «Подмагничиваемые ферромагнитные устройства с предельным насыщением участков магнитной системы». «Электричество» №2, 1986, стр.23-29).
Недостатками этих моделей являются нестандартные элементы конструкции, высокий расход материалов на изготовление, сложность физического и компьютерного моделирования регулировочных характеристик. Наиболее близким к заявленному решению является дуальная модель трехфазного управляемого реактора (Брянцев А.М. «Управляемые подмагничиванием электрические реакторы как элемент электроэнергетической системы», стр.5-10 сборника статей «Управляемые подмагничиванием электрические реакторы» под редакцией Брянцева A.M. М. «Знак», 2010), состоящая из нерегулируемых индуктивностей и тиристоров. Дуальность данной модели в том, что при ином принципе действия и конструкции она может иметь идентичные с трехфазным управляемым реактором регулировочные характеристики. Недостаток данной модели заключается в ее однофазном исполнении и, как следствие, невозможности моделирования трехфазного управляемого реактора, имеющего две обмотки, одна из которых соединена в звезду, а другая в треугольник.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении расхода материалов, упрощении конструкции физической модели и описании регулировочных характеристик трехфазного управляемого реактора нерегулируемыми индуктивностями, тиристорами и трансформатором.
Технический результат достигается тем, что в дуальную модель трехфазного управляемого реактора с подмагничиванием, содержащую нерегулируемые индуктивности и тиристоры, дополнительно введен трехфазный трансформатор со схемой первичной обмотки «звезда», вторичной - «треугольник» и коэффициентом трансформации, равным единице, к которому последовательно с фазами первичной обмотки подключены индуктивности, а параллельно каждой фазе вторичной обмотки подключено по паре ветвей, состоящих из последовательно соединенных индуктивности и тиристора с попарно-встречным подключением тиристоров, причем значение сопротивления каждой из индуктивностей, подключенных к первичной и вторичной обмоткам трансформатора, в два раза меньше значения номинального сопротивления трехфазного управляемого реактора.
Как видно из вышеизложенного, предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками, отличными от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию «новизна».
В результате проведенного поиска и последующего сопоставительного анализа совокупность признаков, отличающая предлагаемое техническое решение от прототипа, в известных устройствах не обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «существенные отличия».
Применение трехфазного двухобмоточного трансформатора в сочетании с предлагаемой схемой подключения к нему индуктивностей и тиристоров позволяет моделировать регулировочные характеристики управляемого реактора в трехфазном симметричном режиме при пофазном несимметричном регулировании и неполнофазном режиме работы, что охватывает все встречающиеся во время эксплуатации случаи.
Существенные признаки, входящие в формулу технического решения. Во-первых, в схему введен трехфазный двухобмоточный трансформатор. Во-вторых, предложена схема подключения к нему индуктивностей и тиристоров, обеспечивающая моделирование регулировочных характеристик управляемых реакторов для всех встречающихся на практике случаев. В третьих, даны соотношения между сопротивлениями индуктивностей, коэффициентом трансформации трансформатора и номинальным сопротивлением управляемого реактора, обеспечивающие адекватность количественных и качественных параметров регулировочных характеристик модели и моделируемого объекта - трехфазного управляемого реактора.
Сущность технического решения поясняется схемой (фиг.1) и характерными осциллограммами тока i и напряжения U (фиг.2).
,
Дуальная модель содержит трехфазный трансформатор 1 к которому подключены индуктивности 2, 3 и тиристоры 4. Выводами А, В, С, 0 дуальная модель подключена к трехфазной электрической сети.
1
1
2
2
3
3
4
ТР
Дуальная модель работает следующим образом. При подключении к напряжению сети U и значениях угла регулирования тиристоров 4, равных 180 эл.град, дуальная модель потребляет минимальный ток i, равный току холостого хода трансформатора 1. Этот режим моделирует режим холостого хода трехфазного управляемого реактора (Патент Российской Федерации RU 2273909) и на фиг.2 показан в интервале времени 0-t. При угле регулирования тиристоров 4, равном 90 эл.град., моделируется номинальный режим работы, интервал времени t-t. Режим максимального тока реактора, обеспечивающийся подмагничиванием, моделируется при углах регулирования тиристоров 4, равных 0 эл.град., интервал t-t. Наибольший возможный ток реактора моделируется закорачиванием вторичной обмотки трансформатора 1, интервал t-t. Таким образом, предлагаемая полезная модель полностью воспроизводит качественный процесс изменения потребляемого тока трехфазного управляемого реактора, возникающий как при подмагничивании, так и закорачивании обмотки управления. Тиристоры 4 моделируют насыщение магнитопровода, индуктивности 2 - взаимную индуктивность обмоток, индуктивности 3 - собственную индуктивность обмотки управления, а трансформатор 1 - схему соединения обмоток трехфазного управляемого реактора. При этом из коэффициента трансформации трансформатора К=1, вытекает равенство индуктивностей 2 и 3, подключенных к первичной и вторичной обмоткам, что упрощает состав элементной базы предлагаемой дуальной модели. Совпадение количественных параметров регулировочных характеристик дуальной модели и трехфазного управляемого реактора обеспечивается тем, что значение сопротивления каждой из индуктивностей 2, 3 вдвое меньше номинального сопротивления трехфазного управляемого реактора.
Дуальность модели заключается в том, что, имея иной принцип действия и состав элементой базы, она полностью воспроизводит регулировочные характеристики трехфазного управляемого подмагничиванием реактора (Патент Российской Федерации RU 2273909).
Работоспособность дуальной модели проверена на физических и компьютерных моделях управляемых реакторов разной мощности и напряжения.