ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ РЕАКТОР

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к реакторостроению, трансформатостроению, и может быть использована в системах электропитания в качестве фазы токоограничивающих реакторов, служащих для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях и сохранения определенного уровня напряжения в электроустановках в случае короткого замыкания в энергосистемах с частотой 50 и 60 Гц.
Из уровня техники известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку цилиндрической формы, выполненную из витков, каждый из которых содержит Шараллельных проводов, где f - целое число, f≥4, витки образуют m рядов, где m - целое число, m≥4, расположенных в осевом направлении перпендикулярно оси обмотки, провода в ряду в радиальном размере размещены между внутренним и наружным диаметром обмотки и в пположениях, где n - целое число, n≥4, от первого положения на внутреннем диаметре до n-го положения на наружном диаметре, при этом в местах переходов из каждого предыдущего ряда в последующий выполнена транспозиция параллельных проводов, причем, в местах переходов проводов из каждого нечетного, считая снизу, ряда в следующий четный ряд выполнена общая транспозиция всех параллельных проводов, при этом, по меньшей мере, в одном месте перехода проводов из четного ряда в нечетный транспозиция выполнена так, что провода разделены на две группы, и в каждой группе проводов в указанном нечетном ряду имеется только один провод, часть длины которого расположена в n-ном положении (см. патент РФ №2349980 на изобретение «Токоограничивающий реактор», дата подачи 16.07.2007 г., опубликовано 20.03.2009 г.).
Известен реактор, содержащий обмотку, состоящую из витков провода, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные друг от друга посредством изоляционных прокладок, при этом 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 (см. патент №68177 на полезную модель «Реактор (варианты)», дата подачи 12.05.2006 г., опубликовано 10.11.2007 г.).
Известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку цилиндрической формы, выполненную из витков, каждый из которых содержит f параллельных проводов, где f - целое число, f≥4, витки образуют m рядов, где m - целое число, m≥4, расположенных в осевом направлении перпендикулярно оси обмотки, провода в ряду в радиальном размере размещены между внутренним и наружным диаметром обмотки в n положении, где n - целое число, п≥4, от первого положения на внутреннем диаметре до n-го положения на наружном диаметре, при этом в местах переходов проводов из каждого предыдущего ряда в последующий выполнена транспозиция параллельных проводов, причем в местах переходов проводов из каждого нечетного, считая снизу, ряда в следующий четных ряд выполнена общая транспозиция всех параллельных проводов, при этом, по меньшей мере, в одном месте перехода проводов из четного ряда в нечетный транспозиция выполнена так, что провода разделены на две группы и в каждой группе проводов в указанном нечетном ряду имеется только один провод, часть длины которого расположена в n-м положении (см. патент РФ №68177 на полезную модель «Токоограничивающий реактор», дата подачи 16.07.2007 г., опубликовано 27.10.2007 г.).
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является токоограничивающий реактор, содержащий фазу в виде катушки, выполненной посредством n параллельных проводов, образующих m слоев, при этом каждый из n параллельных проводов подсоединен в соответствующем торцевом сечении катушки, одним концом к общему началу катушки, а другим концом к общему концу катушки, причем начала и концы n параллельных проводов равномерно распределены по периметру торцевого сечения, а общие начало и конец катушки расположены в центральной точке соответствующего торцевого сечения катушки, где n - число параллельных проводов, любое целое число n≥2; m - число слоев, любое целое нечетное число m≥1 (см. патент РФ №54694 на полезную модель «Токоограничивающий реактор», дата подачи 16.12.2006 г., опубликовано 10.07.2006 г.).
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое устройство, является повышение надежности, динамической устойчивости обмотки и выводов реактора, а также сокращение расходов материалов.
Указанный технический результат достигается тем, что токоограничивающий реактор, включающий фазу в виде катушки, выполненной посредством n параллельных проводов, где n - число параллельных проводов, любое целое число n≥2, образующих m слоев, где m - число слоев, любое целое нечетное число m≥1, при этом каждый из n параллельных проводов подсоединен одним концом в соответствующем торцевом сечении к общему началу или общему концу катушки, при этом начала и концы n параллельных проводов равномерно распределены по периметру торцевого сечения, согласно полезной модели общее начало или общий конец расположены на внешнем диаметре соответствующего торцевого сечения катушки или вынесены за его пределы, соединения других концов каждого из n параллельных проводов размещены или на внешнем, или на внутреннем диаметрах катушки, при этом часть n проводников проходит через центр катушки или по торцевой поверхности между ее внешним и внутренним диаметрами.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг.1 - схема соединения n параллельных проводов с общим началом или общим концом, расположением других концов n проводников на внешнем диаметре с прохождением части проводников через центр катушки;
Фиг.2 - схема соединения n параллельных проводов с общим началом или общим концом и расположением других концов n проводников на внутреннем диаметре;
Фиг.3 - схема соединения n параллельных проводов с общим началом или общим концом, расположением других концов n проводников на внешнем диаметре с огибанием части проводников центра катушки;
Заявляемый токоограничивающий реактор включает фазу в виде катушки 1, выполненной из n параллельных проводов 2.1-2.n, где n - любое целое число n≥2, образующих m слоев (на чертеже не показаны), где m - любое целое число m≥1. Каждый из 2.1-2.n проводов в соответствующем торцевом сечении присоединен или к общему началу 3, или к общему концу 4 соответственно (на фиг.1-3 поз.3/4). В качестве параллельных проводов используют изолированные провода. Общее начало или общий конец 3/4, к которым присоединены одни концы каждого из n проводов, расположены на внешнем диаметре катушки 1 (фиг.1-3) или вынесены за его пределы (на чертеже не показано). Соединения других концов каждого из n проводов расположены или на внешнем диаметре катушки (фиг.1, 3) или на внутреннем диаметре (фиг.2), при этом часть n проводов проходит через центр катушки 1 (фиг.1) или огибает его (фиг.3). Такое расположение соединений параллельных n проводов позволяет значительно повысить электродинамическую устойчивость реактора, так как токопроводящие выводы проходят не только через центр обмотки, в котором создается максимальное магнитное поле, но и вдоль ее торцов или торца.
По сравнению с известными устройствами электродинамическая устойчивость заявляемой полезной модели увеличена на 40%. Данные результаты подтверждены расчетами, произведенными в программах моделирования электромагнитных процессов и типовыми испытаниями на токи короткого замыкания токоограничивающего реактора РТСТУ-20-1000-0,14 УХЛ1. Токи короткого замыкания данного реактора составили 67 кА, что в 67 раза выше, чем номинальный ток токоограничивающего реактора. У известных реакторов данное значение не превышает 40 кА.
Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.
При протекании токов короткого замыкания по проводникам (отводам) под действием электромагнитного поля на отводы начинает действовать сила, направленная перпендикулярно по отношению к направлению вектора магнитного поля самого реактора.
Если все n проводники расположены в центральной точке реактора (в поле действия максимального электромагнитного поля), то на них действуют усилия достигающие значения до 200 кг на один проводник, что и приводит к их разрушению. Расположив часть проводников (отводов) по торцам катушки, т.е. в местах с менее напряженным электромагнитным полем, усилия, действующие на каждый проводник, снижаются на 40%, что и обеспечивает повышенную электродинамическую устойчивость реактора.
При этом часть проводников (отводов) может проходить через центр катушки, что не увеличивает механические усилия на эти проводники за счет неравномерного распределения тока по ним и расположения остальных проводников по торцам катушки.