EA018428B1 - Transformer-type controllable reactor - Google Patents
Transformer-type controllable reactor Download PDFInfo
- Publication number
- EA018428B1 EA018428B1 EA201001251A EA201001251A EA018428B1 EA 018428 B1 EA018428 B1 EA 018428B1 EA 201001251 A EA201001251 A EA 201001251A EA 201001251 A EA201001251 A EA 201001251A EA 018428 B1 EA018428 B1 EA 018428B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- winding
- cylindrical rod
- control
- rod
- network
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
- H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Details Of Television Scanning (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники и может быть использовано в качестве статического компенсатора избыточной реактивной мощности в электрических сетях.The invention relates to the field of electric power and electrical engineering and can be used as a static compensator for excess reactive power in electric networks.
Известен управляемый реактор, содержащий магнитопровод, на стержне которого расположена сетевая обмотка, обмотка управления и компенсационная обмотка, блок управления, подсоединенный к обмотке управления (международная заявка \¥О 00/25328, Н01Р 29/14, опубл. 04.05.2000).Known controlled reactor containing a magnetic circuit, on the core of which there is a network winding, a control winding and a compensation winding, a control unit connected to the control winding (international application \ ¥ O 00/25328, H01P 29/14, publ. 04.05.2000).
Регулирующие ток обмотки управления устройства выполнены из частично управляемых полупроводниковых приборов (тиристоров). Возникающие при работе тиристоров высшие гармоники подавляются с помощью подключения к компенсационной обмотке фильтров высших гармоник.Regulating current control windings of the device are made of partially controlled semiconductor devices (thyristors). Higher harmonics arising during the operation of thyristors are suppressed by connecting higher harmonic filters to the compensation winding.
Ограничениями этого технического решения являются: усложнение и удорожание устройства из-за необходимости выполнения специальной компенсационной обмотки и фильтрующих устройств; повышенный расход проводниковых материалов для изготовления сетевой обмотки из-за большого расстояния между сетевой обмоткой и обмоткой управления; большие габариты и недостаточное для требований при эксплуатации в электрических сетях время отклика реактора.The limitations of this technical solution are: complication and appreciation of the device due to the need to perform special compensation windings and filtering devices; increased consumption of conductive materials for the manufacture of the network winding due to the large distance between the network winding and the control winding; large dimensions and insufficient for the requirements during operation in electric networks response time of the reactor.
Известен управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор, содержащий магнитопровод с основным стержнем, ярмами, двумя боковыми ярмами, размещенные на основном стержне сетевую обмотку, включенную по автотрансформаторной схеме и состоящую из последовательной обмотки и общей обмотки с выводом узла соединения между ними, компенсационную обмотку, обмотку управления, управляющие током сетевой обмотки блоки, при этом основной стержень разделен на две продольные части: стержень без воздушных зазоров и стержень с воздушными зазорами, при этом стержень без воздушных зазоров охватывают обмотка управления и последовательная обмотка, а компенсационная обмотка и общая обмотка охватывают стержень без воздушных зазоров с упомянутыми обмотками и стержень с воздушными зазорами (патент ВИ № 2297062, Н01Р 29/14, 605Р 1/10, опубл. 10.09.2006).Known controlled shunt reactor-autotransformer containing a magnetic circuit with a main rod, yokes, two side yokes, a network winding located on the main rod, connected by an autotransformer circuit and consisting of a series winding and a common winding with a connection node output between them, a compensation winding, a control winding blocks controlling the current of the network winding, while the main rod is divided into two longitudinal parts: a rod without air gaps and a rod with air gaps, at ohm, a rod without air gaps is covered by a control winding and a serial winding, and a compensation winding and a common winding are covered by a rod without air gaps with the mentioned windings and a rod with air gaps (VI patent No. 2297062, НРР 29/14, 605Р 1/10, published on 09/10 September .2006).
Это устройство выполнено асимметричным. Последовательная обмотка охватывает обмотку управления, а общая обмотка расположена поверх компенсационной обмотки. Поперечное сечение стержней без воздушных зазоров и с воздушными зазорами выполняются в форме сегментов круга, причем по всей окружности размещены компенсационная и общая обмотка, а вокруг сегмента стержня без воздушных зазоров - последовательная и управляющая обмотки. Между торцами всех обмоток и ярмами размещены кольцевые шунты с радиальным разрезом, причем кольцевые шунты выполняются по форме, соответствующей форме сечения торцов обмоток, выступающих за контуры магнитной системы. Вывод сетевой обмотки и вывод узла соединения между последовательной и общей обмотками подключены к электропередаче через коммутационные аппараты.This device is asymmetric. The series winding covers the control winding, and the common winding is located on top of the compensation winding. The cross section of the rods without air gaps and with air gaps are made in the form of circle segments, with the compensation and common windings placed around the entire circumference, and sequential and control windings around the rod segment without air gaps. Between the ends of all windings and yokes placed ring shunts with a radial cut, and ring shunts are made in a shape corresponding to the cross-sectional shape of the ends of the windings protruding beyond the contours of the magnetic system. The output of the network winding and the output of the connection node between the serial and common windings are connected to the power transmission through switching devices.
Ограничениями этого технического решения являются применение стержня с воздушными зазорами приводит к еще большему увеличению диаметра сетевой обмотки по сравнению с ранее описанным аналогом, поскольку оба стержня используются для обеспечения возможности работы реактора в режиме автотрансформатора; сложность изготовления устройства, т.к. выполнение стержня, разделенного на две части, поперечное сечение каждой из которых выполнено в виде сегмента круга, представляет собой трудно осуществимый технологический процесс; сложность конструкции и повышенный расход материалов из-за использования компенсационной обмотки и специфического подсоединения управляющей, последовательной, компенсационной и общей обмоток, большие габариты.The limitations of this technical solution are the use of a rod with air gaps leads to an even larger increase in the diameter of the network winding compared to the previously described analogue, since both rods are used to enable the reactor to operate in autotransformer mode; the complexity of manufacturing the device, because the implementation of the rod, divided into two parts, the cross section of each of which is made in the form of a segment of a circle, is a difficult process; the complexity of the design and increased consumption of materials due to the use of the compensation winding and the specific connection of the control, serial, compensation and common windings, large dimensions.
Наиболее близким является управляемый реактор трансформаторного типа, содержащий замкнутый магнитопровод, центральный стержень, расположенный внутри замкнутого магнитопровода и связанный с ним, обмотку управления, расположенную на центральном стержне, сетевую обмотку, расположенную коаксиально снаружи относительно обмотки управления, и блок управления, выполненный обеспечивающим регулирование тока обмотки управления и подсоединенный к ней (патент КП № 2221297, Н01Р 38/02, Н021Р 29/02, опубл. 31.10.2002).The closest is a transformer-type controlled reactor containing a closed magnetic circuit, a central rod located inside the closed magnetic circuit and connected to it, a control winding located on the central rod, a network winding located coaxially outside relative to the control winding, and a control unit configured to control the current control windings and connected to it (patent KP No. 2221297, НРР 38/02, Н021Р 29/02, publ. 31.10.2002).
В этом техническом решении реактор имеет замкнутый магнитопровод без воздушных зазоров, коаксиально расположенные сетевую обмотку, обмотку управления и компенсационную обмотку, размещенную между ними, управляющие током сетевой обмотки блоки, устройства ограничения высших гармоник в токе сетевой обмотки, в котором торцевые части обмоток сверху и снизу прикрыты магнитными шунтами, причем сверху и снизу прикрыто и межобмоточное пространство между секторными магнитными шунтами, улавливающими магнитный поток рассеяния, и направляющими его к ярмам магнитопровода, при этом суммарное сечение ХРя ярем магнитопровода превышает сечение Рст стержней магнитопровода и выбрано из условия а, + а.In this technical solution, the reactor has a closed magnetic circuit without air gaps, a coaxially located network winding, a control winding and a compensation winding located between them, blocks controlling the current of the network winding, devices for limiting higher harmonics in the current of the network winding, in which the end parts of the windings are top and bottom are covered by magnetic shunts, and the winding space between sector magnetic shunts, which capture the magnetic flux of scattering, and guides to the yokes of the magnetic circuit, with the total cross section XP and the core of the magnetic circuit exceeding the cross section P article of the cores of the magnetic circuit and selected from condition a, + a.
у Е + у 7 < = --------§— < 1,¾ где а4 - толщина сетевой обмотки;y E + y 7 <= -------- §— <1, ¾ where a 4 is the thickness of the network winding;
а2 - толщина обмотки управления;and 2 is the thickness of the control winding;
а12 - толщина зазора между сетевой обмоткой и обмоткой управления.and 12 is the thickness of the gap between the network winding and the control winding.
- 1 018428- 1 018428
В качестве управляющих ключей блока управления в этом устройстве использованы вакуумные выключатели, поэтому управляемый реактор работает только при двух значениях тока в сетевой обмотке: минимальном - при разомкнутом вакуумном выключателе и максимальном (номинальный ток) - при замкнутом вакуумном выключателе.Vacuum circuit breakers are used as control keys of the control unit in this device, therefore, the controlled reactor operates only with two current values in the network winding: minimum - with the vacuum switch open and maximum (rated current) - with the vacuum switch closed.
Поскольку отличительной особенностью реакторов трансформаторного типа является то, что номинальным режимом является режим короткого замыкания обмотки управления, заданная величина номинального тока сетевой обмотки (мощность реактора) в данном устройстве задается увеличением расстояния между сетевой обмоткой и обмоткой управления по сравнению с трансформатором той же мощности.Since the distinguishing feature of transformer-type reactors is that the nominal mode is the short circuit mode of the control winding, the set value of the rated current of the network winding (reactor power) in this device is set by increasing the distance between the network winding and the control winding in comparison with a transformer of the same power.
Ограничениями этого технического решения являются большое время отклика реактора на изменение тока или напряжения сети из-за способности работать только при двух значениях индуктивности реактора: максимальном - при разомкнутом вакуумном выключателе, и минимальном - замкнутом вакуумном выключателе; повышенный расход проводниковых материалов для изготовления компенсационной и сетевой обмотки большого диаметра; сложность устройства из-за использования компенсационной обмотки и магнитных шунтов; большие габариты.The limitations of this technical solution are the long response time of the reactor to changes in current or network voltage due to the ability to work only with two values of reactor inductance: maximum - with an open vacuum circuit breaker, and a minimum - closed vacuum circuit breaker; increased consumption of conductive materials for the manufacture of compensation and network windings of large diameter; the complexity of the device due to the use of a compensation winding and magnetic shunts; large dimensions.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания управляемого реактора трансформаторного типа, в котором увеличиваются быстродействие и коэффициент полезного действия (КПД), упрощается конструкция, уменьшаются габариты и используемые проводниковые материалы и, таким образом, улучшаются технико-эксплуатационные характеристики.The basis of the present invention is the task of creating a controlled transformer type reactor in which speed and efficiency are increased, design is simplified, dimensions and used conductive materials are reduced, and thus, technical and operational characteristics are improved.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном управляемом реакторе трансформаторного типа, содержащем замкнутый магнитопровод, центральный стержень, расположенный внутри замкнутого магнитопровода и связанный с ним, обмотку управления, расположенную на центральном стержне, сетевую обмотку, расположенную коаксиально снаружи относительно обмотки управления, и блок управления, выполненный обеспечивающим регулирование тока обмотки управления и подсоединенный к ней, согласно изобретению введен цилиндрический стержень, расположенный концентрично относительно центрального стержня и связанный с замкнутым магнитопроводом, в цилиндрическом стержне выполнен по меньшей мере один поперечный зазор, а сетевая обмотка расположена на цилиндрическом стержне, причем длина поперечного зазора или суммарная длина поперечных зазоров выполнена удовлетворяющей условиюTo solve the problem with achieving the specified technical result in a known controlled transformer type reactor containing a closed magnetic circuit, a central rod located inside the closed magnetic circuit and connected to it, a control winding located on the central rod, a network winding located coaxially outside relative to the control winding, and a control unit configured to control the current of the control winding and connected to it, according to the invention is led cylindrical rod disposed concentrically about the core rod and connected with a closed magnetic circuit is formed in a cylindrical rod, at least one transverse gap, and the network coil is located on the cylindrical rod, where the length of the cross gap or total length of the transverse gaps formed satisfying
0,8 < —<1,2 где Ьиз - длина поперечного зазора или суммарная длина нескольких поперечных зазоров;0.8 <- <1.2 where Lf is the length of the transverse gap or the total length of several transverse gaps;
μ- - относительная магнитная проницаемость материала цилиндрического стержня;μ- is the relative magnetic permeability of the material of the cylindrical rod;
, г» (μ<,=4π·\0~ —) ч - абсолютная магнитная проницаемость поперечного зазора;, g "(μ <, = 4π · \ 0 ~ -) h is the absolute magnetic permeability of the transverse gap;
В3 - рабочая индукция материала цилиндрического стержня;In 3 - working induction of the material of the cylindrical rod;
Ь - длина цилиндрического стержня;B is the length of the cylindrical rod;
Р - магнитодвижущая сила сетевой обмотки.P is the magnetomotive force of the network winding.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы ширина ярем замкнутого магнитопровода была выполнена равной внешнему диаметру цилиндрического стержня;Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that the width of the closed core magnetic core be equal to the outer diameter of the cylindrical rod;
блок управления был выполнен на базе высоковольтных транзисторов.the control unit was based on high voltage transistors.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the best option for its implementation with reference to the accompanying figures.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг. 1 изображает принципиальную электрическую схему заявленного реактора;FIG. 1 depicts a circuit diagram of a claimed reactor;
фиг. 2 - схематично, расположение обмоток на стержнях, фронтальный вид;FIG. 2 - schematically, the location of the windings on the rods, front view;
фиг. 3 - то же, что фиг. 2, горизонтальный вид.FIG. 3 is the same as FIG. 2, horizontal view.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Принципиальная электрическая схема заявленного управляемого реактора трансформаторного типа (фиг. 1) соответствует эквивалентной схеме управления шунтирующего реактора с использованием вакуумных выключателей ближайшего аналога, где 1 - обмотка управления, 2 - сетевая обмотка, а 3 - блок управления. Блок 3 управления, однако, в заявленном техническом решении может быть выполнен без использования вакуумных выключателей, а, например, на высоковольтных ЮВТ транзисторах.Schematic diagram of the claimed controlled transformer type reactor (Fig. 1) corresponds to the equivalent control circuit of a shunt reactor using vacuum switches of the closest analogue, where 1 is the control winding, 2 is the network winding, and 3 is the control unit. The control unit 3, however, in the claimed technical solution can be performed without the use of vacuum circuit breakers, but, for example, on high-voltage main transistors.
Управляемый реактор трансформаторного типа (фиг. 2, 3) содержит замкнутый магнитопровод 4, центральный стержень 5, расположенный внутри замкнутого магнитопровода 4 и связанный с ним. Обмотка 1 управления расположена на центральном стержне 5. Сетевая обмотка 2 расположена коаксиально снаружи относительно обмотки 1 управления. Блок 3 управления (на фиг. 2, 3 не показан) выполнен обеспечивающим регулирование тока обмотки 1 управления и подсоединен к ней (фиг. 1).The controlled reactor of the transformer type (Fig. 2, 3) contains a closed magnetic circuit 4, a central rod 5 located inside the closed magnetic circuit 4 and connected with it. The control winding 1 is located on the central rod 5. The network winding 2 is located coaxially outside relative to the control winding 1. The control unit 3 (not shown in FIGS. 2, 3) is configured to control the current of the control winding 1 and is connected to it (FIG. 1).
Введен цилиндрический стержень 6, расположенный концентрично относительно центральногоIntroduced a cylindrical rod 6, located concentrically relative to the Central
- 2 018428 стержня 5 и связанный своими концами с замкнутым магнитопроводом 4. В цилиндрическом стержне 6 выполнен по меньшей мере один поперечный зазор 7, а сетевая обмотка 2 расположена на цилиндрическом стержне 6. Длина поперечного зазора 7 или суммарная длина поперечных зазоров 7 выполнена удовлетворяющей условию- 2 018428 of the rod 5 and connected at its ends with a closed magnetic circuit 4. At least one transverse gap 7 is made in the cylindrical rod 6, and the network winding 2 is located on the cylindrical rod 6. The length of the transverse gap 7 or the total length of the transverse gaps 7 is satisfied that
0,8 < —— <1,2 где Ьиз - длина поперечного зазора 7 или суммарная длина нескольких поперечных зазоров 7; μ- - относительная магнитная проницаемость материала цилиндрического стержня 6;0.8 <—— <1.2 where b from is the length of the transverse gap 7 or the total length of several transverse gaps 7; μ- is the relative magnetic permeability of the material of the cylindrical rod 6;
(р0=4л- 10’—) к - абсолютная магнитная проницаемость поперечного зазора 7;(p 0 = 4l-10'—) k is the absolute magnetic permeability of the transverse gap 7;
В8 - рабочая индукция материала цилиндрического стержня 6;In 8 - working induction of the material of the cylindrical rod 6;
Ь - длина цилиндрического стержня 6;B is the length of the cylindrical rod 6;
Р - магнитодвижущая сила сетевой обмотки 2.P is the magnetomotive force of the network winding 2.
Для дополнительного уменьшения габаритов ширина 8 ярем замкнутого магнитопровода 4 может быть выполнена равной внешнему диаметру Ό цилиндрического стержня 6 (фиг. 3).To further reduce the dimensions, the width 8 of the yoke of the closed magnetic circuit 4 can be made equal to the outer diameter Ό of the cylindrical rod 6 (Fig. 3).
Как отмечалось ранее, для дополнительного повышения быстродействия блок 3 управления выполнен на базе высоковольтных транзисторов (фиг. 1).As noted earlier, to further improve performance, the control unit 3 is made on the basis of high-voltage transistors (Fig. 1).
Работает управляемый реактор трансформаторного типа (фиг. 1-3) следующим образом.A controlled transformer type reactor (Fig. 1-3) operates as follows.
При использовании в качестве регулирующего ток обмотки 1 управления высоковольтного транзистора блока 3 управления изменение тока в обмотке 1 управления и, соответственно, в сетевой обмотке 2 осуществляется практически безынерционно путем изменения сигнала управления транзистором. При нулевом сигнале управления ток в сетевой обмотке 2 минимален, при этом индуктивность реактора максимальна. При увеличении сигнала управления ток увеличивается. При полностью включенном транзисторе блока 3 управления ток сетевой обмотки 2 максимален (номинальный режим). При этом индуктивность реактора минимальна. Практическая синусоидальность тока в обмотке 1 управления снижает появление высших гармонических составляющих в токе сетевой обмотки 2. Поскольку коммутационные потери при включении транзистора блока 3 управления существенно меньше, чем у вакуумного выключателя или тиристора, то уменьшаются потери мощности в реакторе.When using the high-voltage transistor of the control unit 3 as the current control winding 1 controlling the current, the current in the control winding 1 and, accordingly, in the network winding 2 is almost instantaneous by changing the control signal of the transistor. When the control signal is zero, the current in the network winding 2 is minimal, while the reactor inductance is maximum. As the control signal increases, the current increases. When the transistor of control unit 3 is fully turned on, the current of network winding 2 is maximum (rated mode). In this case, the inductance of the reactor is minimal. The practical sinusoidality of the current in the control winding 1 reduces the appearance of higher harmonic components in the current of the network winding 2. Since the switching losses when the transistor of the control unit 3 is turned on are significantly less than that of a vacuum circuit breaker or thyristor, the power losses in the reactor are reduced.
Из общей теории трансформаторов известно, что собственная индуктивность реактора в номинальном режиме определяется величиной магнитного потока в области между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления. Величина этого потока задается магнитодвижущей силой сетевой обмотки 2, определяемой заданной мощностью реактора, и магнитным сопротивлением зазора между сетевой обмоткой 2 и обмоткой управления 1.From the general theory of transformers it is known that the inherent inductance of the reactor in nominal mode is determined by the magnitude of the magnetic flux in the region between the network winding 2 and the control winding 1. The magnitude of this flow is set by the magnetomotive force of the network winding 2, determined by the set reactor power, and the magnetic resistance of the gap between the network winding 2 and the control winding 1.
При расположении обмотки 1 управления и сетевой обмотки 2 на сплошном центральном стержне 5 (в конструкции ближайшего аналога) магнитное сопротивление Рм зазора между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления определяется какWhen the control winding 1 and the network winding 2 are located on the solid central rod 5 (in the closest analogue design), the magnetic resistance P m of the gap between the network winding 2 and the control winding 1 is defined as
где Ь* - длина центрального стержня 5;where b * is the length of the central rod 5;
бср - диаметр окружности, делящей зазор между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления пополам;b cf is the diameter of the circle dividing the gap between the network winding 2 and the control winding 1 in half;
а - ширина зазора между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления;a is the width of the gap between the network winding 2 and the control winding 1;
Ро = 4π·10-7 Гн/м (абсолютная магнитная проницаемость зазора);Po = 4π · 10 -7 GN / m (absolute magnetic permeability of the gap);
π = 3,14.π = 3.14.
Для обеспечения возможности работы реактора в номинальном режиме Рм должно быть достаточно небольшим, что достигается в ближайшем аналоге увеличением α. Увеличение α приводит к увеличению внутреннего диаметра сетевой обмотки 2 до величины, существенно большей, чем необходимо для электрической прочности изоляции между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления, и, соответственно, к увеличению наружного диаметра сетевой обмотки 2 и габаритов устройства в целом.To ensure that the reactor can operate in nominal mode, R m should be small enough, which is achieved in the closest analogue by increasing α. An increase in α leads to an increase in the internal diameter of the network winding 2 to a value substantially greater than that necessary for the dielectric strength between the network winding 2 and the control winding 1, and, accordingly, to an increase in the external diameter of the network winding 2 and the overall dimensions of the device.
Вследствие большого удаления сетевой обмотки 2 от ярма основная часть магнитного потока сетевой обмотки 2 направляется в различные конструктивные элементы управляемого реактора, например стяжные балки ярем, крышка и стенки бака трансформатора и другие. Для направления этого потока в ярма в ближайшем аналоге используются кольцевые магнитные шунты, усложняющие конструкцию реактора.Due to the large distance of the network winding 2 from the yoke, the main part of the magnetic flux of the network winding 2 is sent to various structural elements of the controlled reactor, for example, tie rods with a jerk, the cover and walls of the transformer tank and others. To direct this flow into yokes, ring magnetic shunts are used in the closest analogue, which complicate the design of the reactor.
В настоящем изобретении уменьшение магнитного сопротивления Рм осуществляется за счет того, что введен цилиндрический стержень 6, расположенный концентрично относительно центрального стержня 5 и связанный с замкнутым магнитопроводом 4. В цилиндрическом стержне 6 выполнен по меньшей мере один поперечный зазор 7, а сетевая обмотка 2 расположена на цилиндрическом стержне 6. При этом отсутствует необходимость в использовании компенсационной обмотки и магнитных шунтов. Поперечный зазор 7 может быть выполнен воздушным или заполнен диэлектриком.In the present invention, the reduction of the magnetic resistance P m is due to the fact that a cylindrical rod 6 is inserted, which is concentric with respect to the central rod 5 and connected to the closed magnetic circuit 4. At least one transverse gap 7 is made in the cylindrical rod 6, and the network winding 2 is located on a cylindrical rod 6. In this case, there is no need to use a compensation winding and magnetic shunts. The transverse gap 7 can be made air or filled with a dielectric.
- 3 018428- 3 018428
При таком расположении обмоток магнитное сопротивление промежутка (зазора) между обмоткой 1 управления и сетевой обмоткой 2 в основном определяется магнитным сопротивлением К'м цилиндрического стержня 6, которое имеет вид к' = + ЛАРг ~ О м μ,μ^α' ’ где Ь - длина цилиндрического стержня 6;With this arrangement of the windings, the magnetic resistance of the gap (gap) between the control winding 1 and the network winding 2 is mainly determined by the magnetic resistance K ' m of the cylindrical rod 6, which has the form k' = + ЛАРг ~ О м μ, μ ^ α 'where - the length of the cylindrical rod 6;
Ьиз - длина поперечного зазора или суммарная длина нескольких поперечных зазоров;B from - the length of the transverse clearance or the total length of several transverse gaps;
б'Ср - диаметр окружности, делящей зазор между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления пополам;b ' C p is the diameter of the circle dividing the gap between the network winding 2 and the control winding 1 in half;
α' - ширина цилиндрического стержня 6;α 'is the width of the cylindrical rod 6;
μ- - относительная магнитная проницаемость;μ- is the relative magnetic permeability;
Ро = 4π·10-7 Гн/м (абсолютная магнитная проницаемость поперечного зазора 7).Po = 4π · 10 -7 GN / m (absolute magnetic permeability of the transverse gap 7).
Поскольку для современных электротехнических сталей цг>>1 равенство К.м = К'м выполняется при α '< α, что приводит к уменьшению диаметра сетевой обмотки 2 и, соответственно, уменьшению расхода проводникового материала на ее изготовление, и уменьшению потерь мощности в сетевой обмотке 2 реактора.Since for modern electrotechnical steels c r >> 1, the equality K. m = K ' m is fulfilled for α'<α, which leads to a decrease in the diameter of the network winding 2 and, accordingly, to a decrease in the consumption of conductor material for its manufacture, and to a decrease in power losses in network winding 2 of the reactor.
Экспериментальные исследования показали, что для достижения указанного технического результата с достаточной для практики точностью длина зазора Ьиз выбирается из условияExperimental studies have shown that to achieve the specified technical result with sufficient accuracy for practice, the length of the gap b from is chosen from the condition
0,8<—-д&А—<12 пт где Ьиз - длина поперечного зазора 7 или суммарная длина нескольких поперечных зазоров 7;0.8 <—- d & A— <12 pt where b of is the length of the transverse gap 7 or the total length of several transverse gaps 7;
μ - относительная магнитная проницаемость материала цилиндрического стержня 6;μ is the relative magnetic permeability of the material of the cylindrical rod 6;
Цо= 4π·10-7 Гн/м (абсолютная магнитная проницаемость зазора);Tso = 4π · 10 -7 GN / m (absolute magnetic permeability of the gap);
В3 - рабочая индукция материала цилиндрического стержня 6;In 3 - working induction of the material of the cylindrical rod 6;
Ь - длина цилиндрического стержня 6;B is the length of the cylindrical rod 6;
Р - магнитодвижущая сила сетевой обмотки 2.P is the magnetomotive force of the network winding 2.
Величины μ и В3 определяются исходя из магнитных свойств материала, выбранного для изготовления цилиндрического стержня, Ь-заданным напряжением на входе сетевой обмотки реактора, Рзаданной номинальной мощностью реактора.The values of μ and B 3 are determined on the basis of the magnetic properties of the material selected for the manufacture of the cylindrical rod, the b-specified voltage at the input of the network winding of the reactor, the assigned rated power of the reactor.
Длина поперечного зазора Ьиз является основной величиной, определяющей реализацию заданной номинальной мощности реактора. Пределы изменения Ьиз, получаемые из математического выражения [1], определяются точностью математической модели, положенной в основу расчета реактора.The length of the transverse clearance b of is the main value that determines the implementation of a given nominal power of the reactor. The range of variation of L derived from a mathematical expression [1], determined by the accuracy of the mathematical model on the basis of the calculation of the reactor.
Экспериментальные исследования показали, что при изменении Ьиз в диапазоне, получаемом из математического выражения [1], номинальная мощность реактора изменяется не более чем на 5%, что допустимо по условиям эксплуатации в энергосистемах.Experimental studies have shown that when b changes from in the range obtained from the mathematical expression [1], the rated power of the reactor changes by no more than 5%, which is permissible under operating conditions in power systems.
Если получаемая из математического выражения [1] величина меньше 0,8, то происходит быстрое уменьшение номинальной мощности реактора. Если эта величина больше 1,2, то происходит слишком быстрое увеличение номинальной мощности реактора.If the value obtained from the mathematical expression [1] is less than 0.8, then there is a rapid decrease in the rated power of the reactor. If this value is greater than 1.2, then the nominal power of the reactor increases too rapidly.
Конструктивно поперечный зазор 7 может быть выполнен воздушным, или в виде диэлектрической шайбы (при одном поперечном зазоре 7), или в виде группы диэлектрических шайб (при нескольких поперечных зазорах 7), установленных в поперечных плоскостях цилиндрического стержня 6.Structurally, the transverse gap 7 can be made air, or in the form of a dielectric washer (with one transverse gap 7), or in the form of a group of dielectric washers (with several transverse clearances 7) installed in the transverse planes of the cylindrical rod 6.
Для изготовления цилиндрического стержня 6 может быть использован, например, композиционный магнито-мягкий порошковый материал КММ-5 (основные магнитные свойства которого приведены в журнале Электротехника, 1994, № 8, стр. 54), обладающий высоким удельным сопротивлением. Используя этот материал, можно получить поперечный зазор 7 в виде равномерно распределенных воздушных зазоров, что позволяет получать необходимые воздушных промежутки без нарушения геометрической целостности цилиндрического стержня 6. В то же время большая величина удельного сопротивления этого материала позволяет выбрать расстояние между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления совсем незначительным, как для трансформатора такого же класса напряжения.For the manufacture of a cylindrical rod 6 can be used, for example, composite magnetically soft powder material KMM-5 (the main magnetic properties of which are given in the journal Electrotechnics, 1994, No. 8, p. 54), which has a high resistivity. Using this material, it is possible to obtain a transverse gap 7 in the form of uniformly distributed air gaps, which allows you to obtain the necessary air gaps without violating the geometric integrity of the cylindrical rod 6. At the same time, a large value of the specific resistance of this material allows you to choose the distance between the network winding 2 and winding 1 control is very insignificant, as for a transformer of the same voltage class.
Пример конкретного выполнения изобретения.An example of a specific implementation of the invention.
Например, для реактора (основные параметры которого приведены в журнале Электричество, № 6, стр. 20, 2005 г.) напряжение сетевой обмотки 300 кВ при мощности на одну фазу Р=33,3 МВт, расстояние между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления равно 0,391 м, при этом наружный диаметр сетевой обмотки 2 Ό0=2,37 м.For example, for a reactor (the main parameters of which are given in the journal Electricity, No. 6, p. 20, 2005), the voltage of the network winding is 300 kV with a power of one phase P = 33.3 MW, the distance between the network winding 2 and the control winding 1 equal to 0.391 m, while the outer diameter of the network winding 2 Ό 0 = 2.37 m.
Выполнение реактора на то же напряжение и мощность в соответствии с заявленным техническим решением по сравнению с ближайшим аналогом позволяет уменьшить расстояние между сетевой обмоткой 2 и обмоткой 1 управления до 0,1 м, а наружный диаметр сетевой обмотки 2 до 1,5 м. При этом вес сетевой обмотки 2 уменьшается от 24,2 до 16,8 т. Соответственно, в 1,44 раза уменьшается длина среднего витка сетевой обмотки 2, что приводит к уменьшению ее активного сопротивления и увеличению КПД реактора. Цилиндрический стержень 6 может быть выполнен из электротехнической стали маркиThe implementation of the reactor for the same voltage and power in accordance with the claimed technical solution compared to the closest analogue allows to reduce the distance between the network winding 2 and the control winding 1 to 0.1 m, and the outer diameter of the network winding 2 to 1.5 m. the weight of the network winding 2 decreases from 24.2 to 16.8 tons. Accordingly, the length of the average turn of the network winding 2 decreases by a factor of 1.44, which reduces its active resistance and increases the efficiency of the reactor. The cylindrical rod 6 can be made of electrical steel grade
- 4 018428- 4 018428
3413 толщиной 0,35 мм, для которой рабочая индукция В8 =1,5 Т, относительная магнитная проницаемость щ = 1,3-103.3413 with a thickness of 0.35 mm, for which the working induction B 8 = 1.5 T, the relative magnetic permeability u = 1.3-10 3 .
Высота цилиндрического стержня 6 Ь = 2,34 м, магнитодвижущая сила сетевой обмотки 2 Р = 2,69-103 А. При этих задаваемый условиях величина Ьиз поперечного зазора должна быть 0,176 м < Ьиз < 0,264 м.The height of the cylindrical rod is 6 b = 2.34 m, the magnetomotive force of the network winding is 2 P = 2.69-10 3 A. Under these specified conditions, the value of b from the transverse clearance should be 0.176 m <b from <0.264 m.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Наиболее успешно заявленный управляемый реактор трансформаторного типа промышленно применим в области электроэнергетики.The most successfully declared transformer type controlled reactor is industrially applicable in the field of electric power.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103159/09A RU2348998C1 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Controllable transformer-type reactor |
| PCT/RU2009/000027 WO2009096816A1 (en) | 2008-01-31 | 2009-01-28 | Transformer-type controllable reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201001251A1 EA201001251A1 (en) | 2011-02-28 |
| EA018428B1 true EA018428B1 (en) | 2013-07-30 |
Family
ID=40528783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201001251A EA018428B1 (en) | 2008-01-31 | 2009-01-28 | Transformer-type controllable reactor |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA018428B1 (en) |
| RU (1) | RU2348998C1 (en) |
| WO (1) | WO2009096816A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677681C1 (en) * | 2017-07-07 | 2019-01-21 | Леонид Нисонович Конторович | Controlled electric reactor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108447665A (en) * | 2018-01-24 | 2018-08-24 | 北京金科华业测控技术有限公司 | A kind of controllable impedance device assembly and speaker |
| CN112331467B (en) * | 2020-11-23 | 2022-08-16 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | Method and device for reactor seismic design |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997044795A1 (en) * | 1996-05-23 | 1997-11-27 | Asea Brown Boveri Ab | A controllable inductor |
| RU2125311C1 (en) * | 1997-07-11 | 1999-01-20 | Санкт-Петербургский государственный технический университет | Variable shunt reactor |
| RU2221297C1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-01-10 | Александров Георгий Николаевич | Controllable shunt reactor |
| RU2297062C2 (en) * | 2005-03-21 | 2007-04-10 | Каленик Владимир Анатольевич | Control shutting reactor-autotransformer |
-
2008
- 2008-01-31 RU RU2008103159/09A patent/RU2348998C1/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-01-28 WO PCT/RU2009/000027 patent/WO2009096816A1/en active Application Filing
- 2009-01-28 EA EA201001251A patent/EA018428B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997044795A1 (en) * | 1996-05-23 | 1997-11-27 | Asea Brown Boveri Ab | A controllable inductor |
| RU2125311C1 (en) * | 1997-07-11 | 1999-01-20 | Санкт-Петербургский государственный технический университет | Variable shunt reactor |
| RU2221297C1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-01-10 | Александров Георгий Николаевич | Controllable shunt reactor |
| RU2297062C2 (en) * | 2005-03-21 | 2007-04-10 | Каленик Владимир Анатольевич | Control shutting reactor-autotransformer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677681C1 (en) * | 2017-07-07 | 2019-01-21 | Леонид Нисонович Конторович | Controlled electric reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2348998C1 (en) | 2009-03-10 |
| EA201001251A1 (en) | 2011-02-28 |
| WO2009096816A1 (en) | 2009-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2203923B1 (en) | High voltage dry-type reactor for a voltage source converter | |
| RU2691450C1 (en) | Smoothing-current-limiting reactor of filter device of railway traction substation | |
| EA018428B1 (en) | Transformer-type controllable reactor | |
| CN110690029B (en) | Iron core structure and virtual air gap type controllable reactor VCR | |
| RU2132581C1 (en) | Electric magnetization-controlled three-phase reactor | |
| Liang et al. | An integrated harmonic-filtering transformer for low-voltage distribution systems | |
| WO2016120880A1 (en) | Fault current limiter | |
| RU2221297C1 (en) | Controllable shunt reactor | |
| RU2611061C1 (en) | Arc suppression unit for capacitance current compensation in medium voltage networks | |
| CN106057452B (en) | A kind of transformer that can improve impedance | |
| Nakamura et al. | Basic characteristics of lap-winding type three-phase laminated-core variable inductor | |
| Oh et al. | Preliminary design of the ITER AC/DC converters supplied by the Korean Domestic Agency | |
| Dolan et al. | Harmonics and dynamic response of a virtual air gap variable reactor | |
| RU2125311C1 (en) | Variable shunt reactor | |
| RU2714925C1 (en) | Filter compensating device | |
| CN103036237A (en) | Static synchronous compensator (STATCOM) capable of suppressing delta-type connection internal circulation | |
| RU2324251C1 (en) | Electrical reactor with magnetic biasing | |
| RU2065654C1 (en) | Variable reactor | |
| Dong et al. | Compact Type of Magnetical Control Transformer | |
| RU27970U1 (en) | CONTROLLED BYPASS REACTOR | |
| RU198869U1 (en) | Reactor grounding arc suppression with distributed non-magnetic gaps RDMK, RDSK regulation on the secondary winding | |
| CN203871166U (en) | High saturation flux density anti-resonance voltage transformer | |
| RU165572U1 (en) | ARC EXTINGUISHING REACTOR | |
| RU2231153C1 (en) | Electrical reactor controlled by magnetization | |
| Xie et al. | Common accidents and precautions of Dry-type Air-core reactors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |