RU103971U1

RU103971U1 - SINGLE-PHASE ELECTRIC INDUCTION DEVICE

Info

Publication number: RU103971U1
Application number: RU2011102825/07U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Лазарьевич Ефремиди; Валерий Иванович Кочкин; Сергей Васильевич Крайнов; Леонид Петрович Кубарев; Леонид Леонидович Федосов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Энерком-Сервис"
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2011-04-27

Abstract

1. Однофазное электроиндукционное устройство, содержащее прямоугольный шихтованный магнитопровод из двух стержней и двух ярм, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне магнитопровода, и два шихтованных магнитных шунта, закрепленных на боковых гранях ярм с перекрытием торцов обмоток, при этом грани ярма и закрепленного на нем шунта, обращенные к торцам обмоток, расположены в одной плоскости. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечные сечения ярм имеют форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к торцам обмоток. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магнитный шунт выполнен из двух шихтованных полушунтов, разделенных изолирующими прокладками, каждый из которых имеет продольный участок, закрепленный вдоль ярма, и два поперечных участка, примыкающие к торцам ярма. ! 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что поперечные участки полушунтов выполнены прямоугольными, полукруглыми или многогранными. ! 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что продольные и поперечные участки полушунтов выполнены в виде отдельных шихтованных пакетов, плоскости шихтовки которых взаимно ортогональны, при этом поперечные участки снабжены фиксирующими выступами, установлены с перекрытием продольных участков и отделены от них дополнительными изолирующими прокладками. ! 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что поперечные участки и крайние части продольных участков полушунтов выполнены прямоугольными или многогранными. 1. A single-phase electric induction device containing a rectangular lined magnetic core of two rods and two yokes, an internal and external winding coaxially placed on each core of the magnetic circuit, and two laced magnetic shunts mounted on the side faces of the yokes with overlapping ends of the windings, while the edges of the yoke and a shunt mounted on it, facing the ends of the windings, are located in the same plane. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the cross sections of the yokes are in the form of a semicircle or semi-ellipse, facing flat sides to the ends of the windings. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic shunt is made of two burnt half-shunts, separated by insulating spacers, each of which has a longitudinal section fixed along the yoke, and two transverse sections adjacent to the ends of the yoke. ! 4. The device according to claim 3, characterized in that the transverse sections of the half-shunts are made rectangular, semicircular or multifaceted. ! 5. The device according to claim 3, characterized in that the longitudinal and transverse sections of the half-shunts are made in the form of separate burnt packages, the shaking planes of which are mutually orthogonal, while the transverse sections are equipped with locking protrusions, installed with overlapping longitudinal sections and separated from them by additional insulating spacers . ! 6. The device according to claim 5, characterized in that the transverse sections and the extreme parts of the longitudinal sections of the half-shunts are made rectangular or polyhedral.

Description

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована при конструировании и изготовлении однофазных силовых трансформаторов и управляемых реакторов (компенсирующих, шунтирующих, токоограничивающих или дугогасящих).The utility model relates to the electric power industry and can be used in the design and manufacture of single-phase power transformers and controlled reactors (compensating, shunting, current-limiting or arcing).

Известно электроиндукционное устройство, содержащее магнитопровод со стержнями и ярмами, обмотки и магнитные шунты, предназначенные для экранирования магнитных полей рассеяния и выполненные в виде прямоугольных пакетов электротехнической стали, установленных вертикально на стенках масляного бака устройства [SU 476612, МПК H01f 27/34, 1973 г.].Known electrical induction device containing a magnetic circuit with rods and yokes, windings and magnetic shunts designed to shield magnetic fields of scattering and made in the form of rectangular packages of electrical steel mounted vertically on the walls of the oil tank of the device [SU 476612, IPC H01f 27/34, 1973 .].

Недостатком этой конструкции является наличие открытых торцевых участков обмоток, которые являются источниками магнитных полей рассеяния, вызывающих добавочные потери и нагрев металлических элементов конструкции и масляного бака, что снижает надежность работы всего устройства в целом.The disadvantage of this design is the presence of open end sections of the windings, which are sources of scattering magnetic fields, causing additional losses and heating of metal structural elements and the oil tank, which reduces the reliability of the entire device.

Известно также электроиндукционное устройство, содержащее прямоугольный шихтованный магнитопровод со стержнями и ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на стержнях магнитопровода, и два магнитных шунта, закрепленных на ярмах с перекрытием торцов обмоток [пат. RU 2221297, МПК H01F 38/02, 29/02, 2004]. Этот аналог выбран в качестве прототипа.It is also known electro-induction device containing a rectangular lined magnetic core with rods and yokes, internal and external windings, coaxially placed on the rods of the magnetic core, and two magnetic shunts mounted on yokes with overlapping ends of the windings [US Pat. RU 2221297, IPC H01F 38/02, 29/02, 2004]. This analogue is selected as a prototype.

В устройстве-прототипе магнитный шунт состоит из четырех секторов, каждый из которых представляет собой плоскошихтованный пакет стальных листов, закрепленный на внутренней грани ярма, обращенной к торцам обмоток.In the prototype device, the magnetic shunt consists of four sectors, each of which is a flat-layered package of steel sheets, mounted on the inner edge of the yoke facing the ends of the windings.

Недостаток прототипа - неэффективный расход стали на магнитное шунтирование, обусловленный креплением магнитных шунтов (их секторов) на обращенных к торцам обмоток внутренних гранях ярм. При такой конструкции устройства часть магнитного шунта (каждого его сектора), расположенная на внутренней грани ярма, дублирует экранирующее действие ярма, т.е. используется неэффективно. Следствием этого же несовершенства конструкции прототипа является перераспределение магнитного поля из ярем в магнитные шунты, сопровождающееся их нагревом и добавочными потерями в обмотках и других металлических элементах устройства (стягивающих шпильках, масляном баке), и, следовательно, к снижением его надежности.The disadvantage of the prototype is the inefficient consumption of steel for magnetic shunting, due to the mounting of magnetic shunts (their sectors) on the inner faces of the yokes facing the ends of the windings. With this design of the device, the part of the magnetic shunt (each of its sectors) located on the inner edge of the yoke duplicates the screening effect of the yoke, i.e. used inefficiently. The consequence of the same imperfections in the prototype design is the redistribution of the magnetic field from the yoke to magnetic shunts, accompanied by their heating and additional losses in the windings and other metal elements of the device (tightening pins, oil tank), and, consequently, to reduce its reliability.

Раскрытие существа полезной моделиUtility model creature disclosure

Задача полезной модели - устранение указанного недостатка.The objective of the utility model is to eliminate this drawback.

Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели - снижение расхода электротехнической стали, обусловленное креплением шунтов не на внутренних, а на боковых гранях ярма так, чтобы грани ярма и закрепленного на нем шунта, обращенные к торцам обмотки, располагались в одной плоскости. При такой конструкции устройства магнитные шунты не дублируют экранирующего действия ярм, не оттягивают на себя их магнитный поток, а используют всю затраченную на них электротехническую сталь для эффективного экранирования магнитного потока рассеяния, выходящего за пределы ярма. В результате уменьшаются нагрев и добавочные потери в элементах устройства, а его надежность и срок службы возрастают.The technical result achieved when using the utility model is to reduce the consumption of electrical steel due to the mounting of the shunts not on the internal but on the side faces of the yoke so that the faces of the yoke and the shunt mounted on it, facing the ends of the winding, are located in one plane. With this design of the device, magnetic shunts do not duplicate the shielding effect of the yokes, do not pull their magnetic flux onto themselves, but use all the electrical steel spent on them to effectively shield the scattering magnetic flux beyond the yoke. As a result, heating and additional losses in the elements of the device are reduced, and its reliability and service life are increased.

Предметом полезной модели является однофазное электроиндукционное устройство, содержащее прямоугольный шихтованный магнитопровод из двух стержней и двух ярм, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне магнитопровода, и два шихтованных магнитных шунта, закрепленных на боковых гранях ярм с перекрытием торцов обмоток, при этом грани ярма и закрепленного на нем шунта, обращенные к торцам обмоток, расположены в одной плоскости.The object of the utility model is a single-phase electro-induction device containing a rectangular charged magnetic core of two rods and two yokes, an internal and external winding coaxially placed on each core of the magnetic circuit, and two charged magnetic shunts mounted on the side faces of the yokes with overlapping ends of the windings, while the faces the yoke and the shunt mounted on it, facing the ends of the windings, are located in the same plane.

Приведенная совокупность признаков позволяет получить указанный выше технический результат.The above set of features allows you to get the above technical result.

Полезная модель имеет развития, раскрывающие частные случаи выполнения устройства и состоящие в том, что:The utility model has development, revealing particular cases of the device and consisting in the fact that:

- поперечные сечения ярм имеют форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к торцам обмоток;- the cross sections of the yokes are in the form of a semicircle or semi-ellipse, facing flat sides to the ends of the windings;

- магнитный шунт выполнен из двух шихтованных полушунтов, разделенных изолирующими прокладками, каждый из которых имеет продольный участок, закрепленный вдоль ярма, и два поперечных участка, примыкающие к торцам ярма, при этом поперечные участки полушунтов могут быть выполнены прямоугольными, полукруглыми или многогранными;- the magnetic shunt is made of two burnt half-shunts, separated by insulating spacers, each of which has a longitudinal section fixed along the yoke, and two transverse sections adjacent to the ends of the yoke, while the transverse sections of the half-shunts can be made rectangular, semicircular or multifaceted;

- продольные и поперечные участки полушунтов выполнены в виде отдельных шихтованных пакетов, плоскости шихтовки которых взаимно ортогональны, поперечные участки снабжены фиксирующими выступами, установлены с перекрытием продольных участков и отделены от них дополнительными изолирующими прокладками, при этом поперечные участки и крайние части продольных участков полушунтов могут быть выполнены прямоугольными или многогранными.- the longitudinal and transverse sections of the half-shunts are made in the form of separate burnt packages, the bending planes of which are mutually orthogonal, the transverse sections are provided with locking tabs, are installed with overlapping longitudinal sections and separated from them by additional insulating spacers, while the transverse sections and the extreme parts of the longitudinal sections of the half-shunts made rectangular or multifaceted.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

На чертежах фиг.1-9 представлено устройство с учетом развитии полезной модели.In the drawings, Figures 1-9 show a device taking into account the development of a utility model.

На фиг.1 представлена фронтальная проекция устройства, на фиг.2 профильная проекция устройства, на фиг.3, 4 и 5 - горизонтальные проекции устройства, иллюстрирующие различные варианты выполнения каждого магнитного шунта из двух шихтованных полушунтов, включающих один продольный участок и примыкающие к нему части двух поперечных участков. При этом на фиг.3 показано выполнение полушунтов с прямоугольными поперечными участками, на фиг.4 - с полукруглыми поперечными участками, а на фиг.5 - с многогранными поперечными участками.Figure 1 presents the frontal projection of the device, figure 2 is a profile projection of the device, figure 3, 4 and 5 are horizontal projections of the device, illustrating various embodiments of each magnetic shunt of two burnt half-shunts, including one longitudinal section and adjacent to it parts of two transverse sections. In this case, Fig. 3 shows the execution of half-shunts with rectangular transverse sections, in Fig. 4 - with semicircular transverse sections, and in Fig. 5 - with polyhedral transverse sections.

На фиг.6-9 показаны фрагменты проекций, иллюстрирующие возможные выполнения продольных и поперечных участков полушунтов в виде отдельных шихтованных пакетов. Фиг.6 и 7 иллюстрируют установку поперечных участков с перекрытием продольных участков и фиксацию поперечных участков с помощью выступов, а фиг.8 и 9 прямоугольную и многогранную формы участков соответственно для этого случая.Figure 6-9 shows fragments of projections illustrating the possible implementation of the longitudinal and transverse sections of the half-shunts in the form of separate laminated packages. Figures 6 and 7 illustrate the installation of transverse sections with overlapping longitudinal sections and the fixation of transverse sections using protrusions, and Figs. 8 and 9 are rectangular and multifaceted sections respectively for this case.

Осуществление полезной модели с учетом ее развитийImplementation of a utility model, taking into account its developments

Устройство содержит шихтованный магнитопровод из двух стержней 1 и двух ярм 2, внутреннюю 3 и внешнюю 4 обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне 1 магнитопровода, и два шихтованных магнитных шунта 5, закрепленных на боковых гранях ярм 2 с перекрытием торцов обмоток 3 и 4. Грань 6 каждого ярма 2 и грань 7 закрепленного на этом ярме шунта 5, обращенные к торцам обмоток 3 и 4, расположены в одной плоскости.The device contains a charged magnetic core of two rods 1 and two yokes 2, an inner 3 and an outer 4 windings coaxially placed on each rod 1 of the magnetic core, and two burnt magnetic shunts 5 mounted on the side faces of the yokes 2 with overlapping ends of the windings 3 and 4. Face 6 of each yoke 2 and face 7 of the shunt 5 fixed on this yoke, facing the ends of the windings 3 and 4, are located in the same plane.

Поперечные сечения ярм 2 могут иметь форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к горцам обмоток 3 и 4 (см. фиг.2 и 7).The cross sections of the yokes 2 can be in the form of a semicircle or half ellipse, with the flat sides facing the highlanders of windings 3 and 4 (see FIGS. 2 and 7).

Каждый из шунтов 5 может состоять из двух шихтованных полушунтов, разделенных изолирующими прокладками 8. Плоскость изолирующей прокладки 8 параллельна плоскостям шихтовки магнитопровода, состоящего из стержней 1 и ярм 2. Каждый полушунт может быть выполнен в виде единого гнутого шихтованного пакета и иметь продольный участок 9, закрепленный вдоль боковой грани ярма 2, и два поперечных участка 10, примыкающие к торцам ярма 2. При этом поперечные участки 10 шунтов 5 могут быть выполнены прямоугольными (см. фиг.3), полукруглыми (см. фиг.4) или многогранными (см. фиг.5).Each of the shunts 5 may consist of two burnt half-shunts, separated by insulating gaskets 8. The plane of the insulating gasket 8 is parallel to the planes of the bushing of the magnetic circuit, consisting of rods 1 and yokes 2. Each half-shunt can be made in the form of a single bent burnt package and have a longitudinal section 9, fixed along the lateral edge of the yoke 2, and two transverse sections 10 adjacent to the ends of the yoke 2. The transverse sections 10 of the shunt 5 can be made rectangular (see figure 3), semicircular (see figure 4) or multifaceted data (see figure 5).

В других случаях продольные 9 и поперечные 10 участки полушунтов могут быть выполнены в виде отдельных шихтованных пакетов, плоскости шихтовки которых взаимно ортогональны (см. фиг.6-9). При этом поперечные участки 10 снабжены фиксирующими выступами 11, установлены с перекрытием продольных участков 9. Перекрывающие части участков 10 отделены от участков 9 дополнительными изолирующими прокладками 12. В этом случае поперечные участки 10 вместе с крайними частями продольных участков 9 могут быть выполнены прямоугольными (см. фиг.8) или многогранными (см. фиг.9).In other cases, the longitudinal 9 and transverse 10 sections of the half-shunts can be made in the form of separate charge packages, the plane of the charge of which is mutually orthogonal (see Fig.6-9). In this case, the transverse sections 10 are provided with locking tabs 11, are installed with the overlapping of the longitudinal sections 9. The overlapping parts of the sections 10 are separated from the sections 9 by additional insulating spacers 12. In this case, the transverse sections 10 together with the extreme parts of the longitudinal sections 9 can be made rectangular (see Fig.8) or multifaceted (see Fig.9).

Закрепление магнитных шунтов на боковых гранях ярм 2 магнитопровода может быть выполнено с помощью стягивающих металлических шпилек и гаек, что условно обозначено на чертежах крестиками (фиг.1 и 6) или штрихпунктирными линиями (см. фиг.2, 3, 4, 5 и 7).The fastening of magnetic shunts on the lateral sides of the yoke 2 of the magnetic circuit can be performed using tightening metal studs and nuts, which are conventionally indicated in the drawings by crosses (Figs. 1 and 6) or dash-dotted lines (see Figs. 2, 3, 4, 5 and 7 )

Стягивающие металлические шпильки, устанавливаются в крепежные отверстия, выполненные в шихтованных пакетах магнитопровода и шунтов. При этом шпильки изолируются от стальных листов пакета трубками из изоляционного материала. В случае, выполнения поперечных участков 10 и продольных участков 9 в виде отдельных пакетов (фиг.6-9), участки 10 крепятся на участках 9, а крепежные отверстия под шпильки выполняются в пакетах участков 9 и в фиксирующих выступах 11 (см. фиг.7).Tightening metal studs are installed in mounting holes made in lined packages of the magnetic circuit and shunts. In this case, the studs are isolated from the steel sheets of the package by tubes of insulating material. In the case of the execution of the transverse sections 10 and the longitudinal sections 9 in the form of separate packages (Fig.6-9), the sections 10 are attached to the sections 9, and the mounting holes for the studs are made in the packages of the sections 9 and in the locking protrusions 11 (see Fig. 7).

Устройство работает следующим образом (на примере его использования в качестве управляемого реактора).The device operates as follows (for example, its use as a controlled reactor).

Первичная внешняя обмотка 4, размещенная на стержне 1, подключается к электрической сети высокого напряжения. Вторичная внутренняя обмотка 3, размещенная на этом же стержне 1, подключается к коммутатору, выполненному, например, из тиристорных вентилей, соединенных встречно-параллельно. При разомкнутом коммутаторе реактор работает в режиме холостого хода (х.х.), а при замкнутом - в режиме короткого замыкания (к.з.). Для управляемых реакторов эти режимы являются длительными рабочими режимами, в которых оценивают воздействие магнитных потоков рассеяния на металлические элементы конструкции.The primary external winding 4, located on the rod 1, is connected to a high voltage electrical network. The secondary inner winding 3, located on the same rod 1, is connected to a switch made, for example, of thyristor valves connected in counter-parallel. When the switch is open, the reactor operates in idle mode (h.kh.), and when closed, in the short circuit mode (short circuit). For controlled reactors, these modes are long-term operating modes in which the effect of magnetic fluxes of scattering on metal structural elements is evaluated.

В режиме х.х. ток в обмотке 3 отсутствует, а по обмотке 4 протекает лишь ток холостого хода, определяемый потерями в стали магнитной системы реактора при выбранной величине индукции. В этом режиме магнитные потоки рассеяния минимальны, весь магнитный поток сосредоточен в стержнях 1 и ярмах 2, а потери от воздействия полей рассеяния относительно невелики.In xx mode there is no current in winding 3, and only idle current flows through winding 4, which is determined by the loss in the steel of the reactor magnetic system at a selected induction value. In this mode, the magnetic fluxes of scattering are minimal, the entire magnetic flux is concentrated in the rods 1 and yokes 2, and the losses from the influence of the scattering fields are relatively small.

В режиме к.з., характеризующемся более высокими дополнительными потерями, по обмоткам 3 и 4 протекают токи короткого замыкания. Магнитный поток, который в режиме х.х. находится в стержне 1, вытесняется из последнего в кольцевой воздушный промежуток между обмотками 3 и 4, который по существу является каналом рассеяния (см. фиг.2) и практически полностью замыкается через магнитные шунты, не попадая на нешихтованные элементы конструкции и стенки масляного бака устройства.In the short-circuit mode, characterized by higher additional losses, short-circuit currents flow through windings 3 and 4. Magnetic flux, which is in the x.x. located in the rod 1, is displaced from the latter into the annular air gap between the windings 3 and 4, which is essentially a scattering channel (see figure 2) and almost completely closes through magnetic shunts, without falling on unhipped structural elements and walls of the device’s oil tank .

Экранирование потоков рассеяния с помощью магнитных шунтов требует дополнительного расхода электротехнической стали. Предлагаемое устройство обеспечивает эффективное экранирование с меньшими затратами электротехнической стали.Screening of scattering fluxes using magnetic shunts requires an additional consumption of electrical steel. The proposed device provides effective shielding with less cost of electrical steel.

Крепление шунтов не на внутренних, а на боковых гранях ярма так, чтобы грани ярма и закрепленного на нем шунта, обращенные к торцам обмотки, располагались в одной плоскости, повышает эффективность использования электротехнической стали в магнитных шунтах электроиндукционного устройства. При такой конструкции устройства магнитные шунты не дублируют действия ярм и не оттягивают на себя их магнитный поток - вся их сталь используется для эффективного экранирования магнитного потока рассеяния, выходящего за пределы ярм.Fastening the shunts not on the inner but on the lateral sides of the yoke so that the faces of the yoke and the shunt mounted on it, facing the ends of the winding, are located in the same plane, increases the efficiency of using electrical steel in magnetic shunts of an electro-induction device. With this design of the device, magnetic shunts do not duplicate the effects of yokes and do not pull their magnetic flux onto themselves - all of their steel is used to effectively shield the scattering magnetic flux that extends beyond the yokes.

Это позволяет существенно уменьшить нагрев и добавочные потери в элементах устройства и, тем самым, повысить его надежность и срок службы.This allows you to significantly reduce heat and additional losses in the elements of the device and, thereby, increase its reliability and service life.

Claims

1. A single-phase electric induction device containing a rectangular lined magnetic core of two rods and two yokes, an internal and external winding coaxially placed on each core of the magnetic circuit, and two laced magnetic shunts mounted on the side faces of the yokes with overlapping ends of the windings, while the edges of the yoke and a shunt mounted on it, facing the ends of the windings, are located in the same plane.

2. The device according to claim 1, characterized in that the cross sections of the yokes are in the form of a semicircle or semi-ellipse, facing flat sides to the ends of the windings.

3. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic shunt is made of two burnt half-shunts, separated by insulating spacers, each of which has a longitudinal section fixed along the yoke, and two transverse sections adjacent to the ends of the yoke.

4. The device according to claim 3, characterized in that the transverse sections of the half-shunts are made rectangular, semicircular or multifaceted.

5. The device according to claim 3, characterized in that the longitudinal and transverse sections of the half-shunts are made in the form of separate burnt packages, the shaking planes of which are mutually orthogonal, while the transverse sections are equipped with locking protrusions, installed with overlapping longitudinal sections and separated from them by additional insulating spacers .

6. The device according to claim 5, characterized in that the transverse sections and the extreme parts of the longitudinal sections of the half-shunts are made rectangular or polyhedral.