РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДУГОГАСЯЩИЙ РЕАКТОР
ADJUSTABLE ARC COMPRESSION COIL

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве реакторов для сетей с компенсированной нейтралью, а также катушек индуктивности с регулируемым сопротивлением.
Известен магнитопровод реактора [SU Авторское свидетельство №898522, дата публикации 15.01.1982, МПК H01F 29/10, H01F 27/24, H01F 21/06], содержащий магнитную систему, состоящую из подвижного и неподвижного магнитопроводов. Неподвижный магнитопровод имеет немагнитный зазор, в зону которого может вдвигаться или выдвигаться подвижный магнитопровод. Перемещается он с помощью ходового винта, изменяя объем пространства, не занятого ферромагнитным материалом, и тем самым уменьшая или увеличивая магнитное сопротивление магнитному потоку.
Недостатком такого магнитопровода реактора является повышенная материалоемкость, обусловленная необходимостью снижать напряженность магнитного поля из-за повышенного шума и сильной вибрации. Эти нежелательные явления возникают вследствие неплотной посадки ходового винта в теле подвижного магнитопровода. Если эту посадку сделать плотной, без люфта, ходовой винт не сможет свободно вращаться. Вибрация подвижного магнитопровода вызывается силой, действующей на него со стороны магнитного поля. Эта сила пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля и на переменном токе пульсирует с двойной частотой. При одностороннем натяжении подвижного магнитопровода и наличии люфта высокие напряженности магнитного поля недопустимы, что влечет за собой увеличение материалоемкости.
Известен магнитопровод реактора [SU Авторское свидетельство №811341, дата публикации 07.03.1981, МПК H01F 27/24, H01F 37/00], состоящий из участков, разделенных воздушными зазорами и размещенных между ярмами, снабжен немагнитными упругими элементами, на которых равномерно закреплены участки стержней, концы упругих элементов укреплены на ярмах, а ярма установлены с возможностью регулирования между ними.
Недостатком такого магнитопровода реактора является сложность обеспечить фиксированный и неизменный во времени воздушный зазор между элементами магнитопровода, а в результате точность установки индуктивности, так как происходит старение упругих элементов и соответственно потеря эластичности и прочности. Так же недостатком этого изобретения является значительная инерционность подвижных частей магнитопровода, что требует больших усилий при регулировании магнитного сопротивления, а необходимость изменения расстояния между ярмами ведет к усложнению крепления обмотки реактора.
Известен также электрический реактор [SU Авторское свидетельство №441601, дата публикации 30.08.1974, МПК H01F 29/14], взятый за прототип, управляемый поперечным подмагничиванием, содержащий магнитопровод со стержнями, выполненными в виде отдельных подмагничивающих участков, обмотку управления, разделенную на секции, и рабочую обмотку (обмотку возбуждения), с целью уменьшения потерь от потоков рассеяния электромагнитного поля в элементах конструкции реактора, каждый участок выполнен в виде двух соприкасающихся ферромагнитных эллиптических цилиндров, охваченных секцией обмотки управления в области их соприкосновения, а лобовые части секций размещены внутри кольцевых ферромагнитных вставок.
Недостатком такого электрического реактора является то, что стержневая часть реактора имеет ограниченную площадь поперечного сечения занятую ферромагнетиком, т.е. магнитный поток, пронизывающий обмотку через вставные эллиптические ферромагнитные цилиндры, занимает лишь ограниченную площадь, поэтому магнитный поток, замыкающийся через ферромагнитные стержни, уменьшается. Также недостатками этого изобретения является нелинейность магнитного сопротивления стержня, которая приводит к появлению высших гармоник в кривой тока реактора и, как результат, дополнительным потерям, и большие габаритные размеры, обусловленные вставными эллиптическими ферромагнитными цилиндрами, занимающими дополнительный объем магнитопровода реактора.
Задачей изобретения является повышение технологичности сборки и упрощение регулирования индуктивности при сохранении линейности зависимости индуктивного сопротивления от тока регулируемого дугогасящего реактора.
Техническим результатом является уменьшение его габаритных размеров и увеличение линейности зависимости индуктивного сопротивления от тока регулируемого дугогасящего реактора.
Технический результат достигается за счет того, что регулируемый дугогасящий реактор состоит из магнитопровода, обмотки возбуждения, крышки, основания, кожуха, каркаса магнитопровода, причем магнитопровод выполнен из ферромагнитных и немагнитных колец с равной высотой, но разным по величине диаметром, вставленных друг в друга, а ферромагнитные кольца выполнены из ферромагнитного композиционного материала с разной магнитной проницаемостью, и состоят из немагнитной оболочки, кольцевого магнитопровода, и имеют воздушный зазор.
Изготовление оболочки ферромагнитных колец осуществляется из немагнитных материалов. Это позволит достичь увеличения суммарного объема ферромагнетика в общем объеме магнитопровода, что приведет к увеличению магнитного потока, пронизывающего магнитопровод, тем самым достигается технический результат, связанный с уменьшением габаритных размеров.
Увеличение линейности зависимости индуктивного сопротивления от тока достигается за счет того, что набирать магнитопроводы ферромагнитных колец следует из ферромагнитных композиционных материалов с разной магнитной проницаемостью. Напряженность поля характеризуется наибольшими значениями рядом с обмоткой и уменьшается по направлению к ее центру. Поэтому с целью увеличения линейности зависимости индуктивного сопротивления от тока следует набирать магнитопроводы ферромагнитных колец из ферромагнитных композиционных материалов с разной магнитной проницаемостью. Для изготовления колец большего диаметра, находящихся ближе к обмотке регулируемого дугогасящего реактора, используют магнитопроводящие материалы с меньшей магнитной проницаемостью относительно колец меньшего диаметра, соответственно удаленных от обмотки, и тем самым достигается технический результат, связанный с увеличением линейности зависимости индуктивного сопротивления от тока регулируемого дугогасящего реактора. Это позволит изготавливать регулируемый дугогасящий реактор с линейной характеристикой за счет того, что магнитопроводы ферромагнитных колец будут равномерно намагничиваться по всему сечению магнитопровода.
Изменение индуктивности регулируемого дугогасящего реактора осуществляется изменением количества магнитопроводящих колец и немагнитных вставок. Это позволяет избежать повышенного шума и вибрации за счет плотной упаковки магнитопровода и стягивания всех элементов реактора крепежным элементом, исключающих неплотную посадку и люфты конструкции. Применение немагнитных колец позволяет также обеспечить фиксированный и неизменный во времени воздушный зазор между ферромагнитными кольцами и соответственно точность установки индуктивности.
На фиг.1 представлена конструкция регулируемого дугогасящего реактора в разрезе. На фиг.2 изображен вид сверху на каркас регулируемого дугогасящего реактора с расположенным внутри магнитопроводом при снятой верхней крышке. На фиг.3 представлен вид сверху на ферромагнитное кольцо. На фиг.4 показан разрез ферромагнитного кольца.
Регулируемый дугогасящий реактор состоит из магнитопровода 1 и обмотки возбуждения 2, крышки 3, основания 4, кожуха 5 и каркаса магнитопровода 6, причем магнитопровод регулируемого дугогасящего реактора выполнен из комбинации ферромагнитных колец 7 и немагнитных колец 8 одинаковой высоты, но разного диаметра, зависящего от напряженности поля, вставленных друг в друга. Феромагнитное кольцо 7 состоит из немагнитной оболочки 9, кольцевого магнитопровода 10 и имеет воздушный зазор 11.
Регулируемый дугогасящий реактор работает следующим образом. Обмотка возбуждения 2 создает в магнитопроводе 1, состоящем из ферромагнитных колец 7 с разной магнитной проницаемостью и немагнитных колец 8, магнитный поток. Изменением количества ферромагнитных колец 7 и немагнитных колец 8 добиваются уменьшения или увеличения суммарного объема ферромагнитного материала в магнитопроводе регулируемого дугогасящего реактора и соответственно его индуктивности в целом.
Неизменность установки индуктивности после регулирования при эксплуатации достигается стягиванием крышки 3, основания 4, кожуха 5 и каркаса магнитопровода 6, а также расположенных между ними обмотки возбуждения 2 и магнитопровода 1 крепежным элементом, исключающих неплотную посадку и люфты конструкции.