RU2282911C2 - Electric reactor with magnetization - Google Patents
Electric reactor with magnetization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282911C2 RU2282911C2 RU2004121197/09A RU2004121197A RU2282911C2 RU 2282911 C2 RU2282911 C2 RU 2282911C2 RU 2004121197/09 A RU2004121197/09 A RU 2004121197/09A RU 2004121197 A RU2004121197 A RU 2004121197A RU 2282911 C2 RU2282911 C2 RU 2282911C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- reactor
- rods
- magnetic
- magnetization
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управляемых подмагничиванием реакторов, устанавливаемых, например, в электрической сети для компенсации реактивной мощности.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for magnetically controlled reactors installed, for example, in an electrical network to compensate for reactive power.
Известен электрический реактор с подмагничиванием [1]. В этом устройстве - аналоге имеется магнитная система со стержнями, ярмами, с двумя боковыми ярмами, имеется одна сетевая обмотка, охватывающая два соседних стержня с обмотками управления. Однако устройство обладает повышенными потерями на вихревые токи, возникающие в элементах конструкции из-за магнитного поля рассеяния.Known electric reactor with magnetization [1]. This analogue device has a magnetic system with rods, yokes, with two side yokes, there is one network winding covering two adjacent rods with control windings. However, the device has increased eddy current losses arising in structural elements due to the scattering magnetic field.
Частично недостатки [1] устранены в известном устройстве [2], являющемся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению. Так же, как и в аналоге [1], в этом устройстве - прототипе имеется магнитная система со стержнями, верхним и нижним горизонтальными ярмами, двумя боковыми ярмами, на стержнях размещены обмотки управления, подключенные к регулируемому источнику постоянного напряжения, и сетевые обмотки, охватывающие два соседних стержня с управляющими обмотками, включенными встречно. Между торцами обмоток и ярмами размещены массивные кольцевые магнитные шунты с радиальным разрезом. Кольцевые шунты выполнены по форме, соответствующей форме сечения торцов обмоток, выступающих за контуры магнитной системы. Недостатками прототипа являются большой расход стали и увеличенные потери в стали в стержнях и ярмах, а также существенная сложность конструкции.Partially, the disadvantages [1] are eliminated in the known device [2], which is the closest in technical essence to the invention. As in the analogue [1], in this prototype device there is a magnetic system with rods, upper and lower horizontal yokes, two side yokes, on the rods there are control windings connected to an adjustable constant voltage source, and network windings covering two adjacent rods with control windings included in the opposite direction. Between the ends of the windings and yokes placed massive annular magnetic shunts with a radial cut. 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 disadvantages of the prototype are the high consumption of steel and increased losses in steel in the rods and yokes, as well as the significant complexity of the design.
Целью изобретения является уменьшение расхода стали в стержнях и ярмах магнитной системы, снижение потерь в стали и упрощение конструкции реактора за счет введения новых элементов конструкции - магнитных шунтов из пакетов полос электротехнической стали в виде замкнутых прямоугольных рам.The aim of the invention is to reduce the consumption of steel in the rods and yokes of the magnetic system, reduce losses in steel and simplify the design of the reactor by introducing new structural elements - magnetic shunts from packages of strips of electrical steel in the form of closed rectangular frames.
Поставленная цель достигается тем, что в электрическом реакторе с подмагничиванием, содержащем магнитную систему со стержнями, верхним и нижним горизонтальными ярмами, двумя боковыми ярмами, обмотки управления, размещенные на средних стержнях, соединенные попарно встречно и подключенные к регулируемому источнику постоянного напряжения, сетевые обмотки, охватывающие два соседних стержня с обмотками управления, и магнитные шунты. Шунты набраны из пакетов полос электротехнической стали, установлены вне магнитной системы с двух сторон реактора и выполнены в виде двух замкнутых прямоугольных рам. Две торцевые части каждой рамы размещены на противоположных торцах обмоток, а две другие продольные части рамы расположены вдоль обмоток.This goal is achieved by the fact that in an electric reactor with magnetization, containing a magnetic system with rods, upper and lower horizontal yokes, two side yokes, control windings located on the middle rods, connected in pairs in the opposite direction and connected to an adjustable constant voltage source, network windings, covering two adjacent rods with control windings, and magnetic shunts. The shunts are drawn from packages of strips of electrical steel, installed outside the magnetic system on both sides of the reactor and made in the form of two closed rectangular frames. Two end parts of each frame are located on opposite ends of the windings, and two other longitudinal parts of the frame are located along the windings.
Предлагаемый электрический реактор с подмагничиванием поясняется чертежами.The proposed electric reactor with magnetization is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана конструкция магнитной системы реактора с обмотками в сечении по главной оси, на фиг.2 - сечение реактора в плане, на фиг.3 - реактор сбоку. На фиг.4 дан шунт в виде рамы. На фиг.4 и 5 изображены шихтованное и стыковое сочленение частей в углах рамы, на фиг.6 - вариант фрагмента торцевой части шунта с увеличенным охватом площади торцевой поверхности обмотки. На фиг.7 дан вариант рамы с продольными частями, расположенными между фазами трехфазного реактора. На фиг.8 показан вариант реактора в однофазном исполнении.In Fig.1 shows the design of the magnetic system of the reactor with windings in cross section along the main axis, Fig.2 - section of the reactor in plan, figure 3 - side of the reactor. Figure 4 is given a shunt in the form of a frame. Figures 4 and 5 show the laden and butt joints of the parts in the corners of the frame; Fig. 6 shows a variant of a fragment of the end part of the shunt with an increased coverage of the area of the end surface of the winding. 7 shows a variant of the frame with longitudinal parts located between the phases of a three-phase reactor. On Fig shows a variant of the reactor in a single-phase design.
Магнитная система реактора содержит стержни 1, два ярма (горизонтальных) - верхнее 2 и нижнее 3, два боковых ярма 4. На всех стержнях 1 размещены обмотки управления 5. В реакторе имеются три (по числу фаз А, В и С) сетевые обмотки 6, каждая сетевая обмотка охватывает два соседних стержня с обмотками управления. В реакторе установлены два магнитных шунта в форме прямоугольных рам, охватывающих обмотки. Части каждой рамы - торцевые 7 и продольные 8 - выполнены из пакетов полос электротехнической стали. Торцевые части 8 расположены на минимально допустимым по условиям обеспечения электрической изоляции расстоянии от обмоток.The magnetic system of the reactor contains
Для удобства выполнения и монтажа, для лучшего охлаждения шунты-рамы могут быть сплошными или составными из нескольких пакетов, в последнем случае между этими пакетами располагаются охлаждающие каналы 9, которые показаны на фиг.6.For ease of execution and installation, for better cooling, the shunt frames can be solid or composite of several packages, in the latter case, cooling channels 9 are located between these packages, which are shown in Fig.6.
Углы шунтов-рам в местах сочленения торцевых сторон 7 с продольными сторонами 8 могут быть выполнены шихтованными (фиг.4). Возможен также стыковой вариант сочленения сторон рамы, при котором они прижаты друг к другу (фиг.5).The angles of the shunt-frames at the joints of the
На фиг.6 представлена более сложная конструкция торцевых частей шунта-рамы с увеличенным охватом площади торцевой поверхности обмотки. Увеличение площади торцевой поверхности достигается установкой между пакетами стали или между их частями дополнительных изоляционных прокладок 10.Figure 6 presents a more complex design of the end parts of the shunt frame with an increased coverage of the area of the end surface of the winding. The increase in the area of the end surface is achieved by installing between packages of steel or between their parts of additional
Продольные части шунтов-рам могут быть расположены не вблизи крайних фаз реактора А и С (фиг.1), а между фазами реактора А и В, В и С (фиг.7).The longitudinal parts of the shunt frames can be located not near the extreme phases of the reactor A and C (Fig. 1), but between the phases of the reactor A and B, B and C (Fig. 7).
Кроме трехфазного варианта, возможен однофазный вариант конструкции электрического реактора с подмагничиванием, при этом сохраняются все элементы конструкции трехфазного реактора, но соответственно уменьшается число стержней и обмоток (фиг.8).In addition to the three-phase version, a single-phase version of the design of the electric reactor with magnetization is possible, while all the structural elements of the three-phase reactor are preserved, but the number of rods and windings is accordingly reduced (Fig. 8).
Сетевые обмотки 6 трех фаз могут быть соединены в звезду с нулем (или в другую трехфазную схему) и подключены к трехфазной сети переменного напряжения.
Обмотки управления 5, при помощи которых осуществляется регулирование мощности реактора подмагничиванием сердечников, подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, при этом возможны различные варианты соединения обмоток управления. Например, каждая пара обмоток управления 5, охваченная своей сетевой обмоткой 6, может быть соединена последовательно встречно, а все три пары обмоток управления трех фаз реактора могут быть соединены между собой параллельно.The
Электрический реактор с подмагничиванием, выполненный в соответствии с формулой предлагаемого изобретения, работает следующим образом.An electric magnetization reactor, made in accordance with the claims of the invention, operates as follows.
Сетевые обмотки 6 подключаются к электрической сети переменного тока. При этом внутри области сетевой обмотки возникает переменный магнитный поток. Управление мощностью реактора осуществляется подключением к подмагничивающим обмоткам управления 5 регулируемого источника постоянного напряжения, например регулируемого преобразователя (выпрямителя). Так как к обмоткам управления подключен источник постоянного напряжения, в обмотках 5 возникает ток с постоянной составляющей, этот ток приводит к возникновению в стержнях постоянного во времени потока подмагничивания. В соседних стержнях этот поток направлен в разные стороны (из-за встречного включения обмоток управления), поэтому он замыкается в основном по кратчайшему пути через участки ярем, расположенные между стержнями 1 одной фазы. Так как на поток подмагничивания накладывается переменный поток, результирующий поток смещен в область насыщения стали, т.е. стержни оказываются насыщенными некоторую часть периода. В свою очередь, насыщение стержней является причиной возникновения тока в сетевой обмотке 6. Это - рабочий ток реактора.The
При работе реактора, кроме магнитного поля, в стали стержней возникает магнитное поле в области обмоток, которое создается током обмоток. Это магнитное поле имеет максимальную индукцию в области середины высоты обмоток, а замыкается оно вне обмоток, проходя в основном сквозь торцы обмоток. Если магнитное поле не направить определенными конструктивными мерами, то оно, вырвавшись наружу, наведет вихревые токи во всех металлических узлах конструкции (прессующих балках, ярмах, стенках бака и др.). Эти вихревые токи приведут к существенному увеличению потерь мощности в реакторе, к опасным местным нагревам. Для мощных реакторов они грозят их полной неработоспособностью.During the operation of the reactor, in addition to the magnetic field, a magnetic field arises in the steel of the rods in the region of the windings, which is created by the current of the windings. This magnetic field has a maximum induction in the region of the middle of the height of the windings, and it closes outside the windings, passing mainly through the ends of the windings. If the magnetic field is not directed by certain constructive measures, then, breaking out, it will induce eddy currents in all metal components of the structure (pressing beams, yokes, tank walls, etc.). These eddy currents will lead to a significant increase in power losses in the reactor, to dangerous local heating. For powerful reactors, they threaten their complete inoperability.
Часть потока магнитного поля обмоток проходит через поверхности верхнего и нижнего ярем, перекрываемые частью площади торцевых зон (на фиг.2 перекрываемая площадь выделена косой штриховкой). Эта часть магнитного потока входит в узкие стороны листов стали и не вызывает добавочных потерь на вихревые токи. Вместе с потоком стержня этот поток замыкается по ярмам магнитной системы.A part of the magnetic field flux of the windings passes through the surfaces of the upper and lower yoke, overlapped by part of the area of the end zones (in Fig. 2, the overlapped area is highlighted by oblique hatching). This part of the magnetic flux enters the narrow sides of the steel sheets and does not cause additional eddy current losses. Together with the flow of the rod, this flow closes by the yokes of the magnetic system.
Вторая часть магнитного потока поля обмоток (его можно условно назвать потоком рассеяния) направляется в торцевые части 7 шунтов-рам (в нижнюю и верхнюю). Собранный этими шунтами поток рассеяния замыкается в продольных частях шунтов 8 (магнитный поток выходит из области обмоток, входит в верхние торцевые части шунтов, проходит по продольным частям шунтов и выходит из нижних торцевых частей в область обмоток). Направленное в узкие стороны полос пакетов шунтов магнитное поле не вызывает при этом добавочных потерь на вихревые токи в деталях конструкции реактора.The second part of the magnetic flux of the field of the windings (it can be arbitrarily called the scattering flux) is sent to the
Предлагаемый реактор имеет ряд преимуществ по сравнению с реактором-прототипом.The proposed reactor has several advantages compared with the prototype reactor.
Как в предлагаемом реакторе, так и в прототипе имеются магнитные шунты для направления потока рассеяния. В предлагаемом реакторе шунты-рамы выведены за пределы магнитной системы. В прототипе же массивные кольцевые шунты расположены в окне магнитной системы, поэтому магнитная система имеет увеличенную длину стержней и боковых ярем, что увеличивает расход стали и потери в стали по сравнению с предлагаемым реактором.Both in the proposed reactor and in the prototype there are magnetic shunts for directing the scattering flux. In the proposed reactor, the shunt frames are outside the magnetic system. In the prototype, massive ring shunts are located in the window of the magnetic system, so the magnetic system has an increased length of the rods and side yards, which increases the consumption of steel and steel loss compared with the proposed reactor.
В предлагаемом реакторе магнитный поток рассеяния замыкается продольными сторонам шунтов - рам, т.е. магнитный поток рассеяния не нагружает магнитную систему. В прототипе магнитный поток рассеяния, собираемый кольцевыми шунтами, переходит в верхнее и нижнее ярма и замыкается через боковые ярма магнитной системы, т.е. дополнительно их нагружает. Таким образом, можно снизить сечение боковых ярем магнитной системы и дополнительно снизить расход стали по сравнению с прототипом.In the proposed reactor, the magnetic flux of scattering is closed by the longitudinal sides of the shunts - frames, i.e. magnetic flux scattering does not load the magnetic system. In the prototype, the scattering magnetic flux collected by the ring shunts passes into the upper and lower yokes and closes through the side yokes of the magnetic system, i.e. additionally loads them. Thus, it is possible to reduce the cross-section of the lateral yoke of the magnetic system and further reduce the consumption of steel compared to the prototype.
Предлагаемая конструкция реактора более простая в изготовлении и сборке по сравнению с прототипом, в котором есть сложные многослойные намотанные из ленты электротехнической стали кольцевые шунты с разрезами для ликвидации короткозамкнутого витка.The proposed reactor design is simpler to manufacture and assemble compared to the prototype, in which there are complex multilayer ring shunts wound from electrical steel tape with cuts to eliminate the closed loop.
Работоспособность предлагаемого управляемого подмагничиванием электрического реактора и его высокие технико-экономические показатели подтверждены расчетами и физическим моделированием. По сравнению с аналогом и прототипом предлагаемое изобретение обладает явным преимуществом - уменьшением расхода материалов и потерь.The performance of the proposed bias-controlled electric reactor and its high technical and economic indicators are confirmed by calculations and physical modeling. Compared with the analogue and prototype, the present invention has a clear advantage - reducing material consumption and losses.
ЛитератураLiterature
1. Core for electrical apparatus. Paul A. Vanse. Патент США №2,267,382. Application Juli 23, 1940, Serial No 346, 904. Patendet Dec. 23, 1941.1. Core for electrical apparatus. Paul A. Vanse. U.S. Patent No. 2,267,382. Application Juli 23, 1940, Serial No 346, 904. Patendet Dec. 23, 1941.
2. Электрический реактор с подмагничиванием. Патент РФ №2217829. Н 01 F 29/14. Бюллетень изобретений №33 2003 г.2. An electric reactor with magnetization. RF patent №2217829. H 01 F 29/14. Invention Bulletin No. 33 of 2003
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004121197/09A RU2282911C2 (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Electric reactor with magnetization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004121197/09A RU2282911C2 (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Electric reactor with magnetization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004121197A RU2004121197A (en) | 2006-01-10 |
RU2282911C2 true RU2282911C2 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=35872183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004121197/09A RU2282911C2 (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Electric reactor with magnetization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282911C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011152753A1 (en) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | Bryantsev Alexander Mikhailovich | Electrical reactor with magnetization |
RU2451353C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-05-20 | Александр Михайлович Брянцев | Three-phase magnetisation-controlled reactor |
RU2545511C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") | Controlled shunting reactor-autotransformer |
RU2663412C2 (en) * | 2016-12-28 | 2018-08-06 | Александр Михайлович Брянцев | Three-phase electromagnetic device |
RU2685221C1 (en) * | 2018-07-24 | 2019-04-17 | Илья Николаевич Джус | Shunting reactor with mixed excitation (versions) |
-
2004
- 2004-07-13 RU RU2004121197/09A patent/RU2282911C2/en active IP Right Revival
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011152753A1 (en) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | Bryantsev Alexander Mikhailovich | Electrical reactor with magnetization |
RU2451353C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-05-20 | Александр Михайлович Брянцев | Three-phase magnetisation-controlled reactor |
RU2545511C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") | Controlled shunting reactor-autotransformer |
RU2663412C2 (en) * | 2016-12-28 | 2018-08-06 | Александр Михайлович Брянцев | Three-phase electromagnetic device |
RU2685221C1 (en) * | 2018-07-24 | 2019-04-17 | Илья Николаевич Джус | Shunting reactor with mixed excitation (versions) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004121197A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2237306C2 (en) | Three-phase transformer | |
US3878495A (en) | Magnetic core for electrical inductive apparatus | |
RU2525298C2 (en) | Transformer with three-phase and circular windings | |
US6429765B1 (en) | Controllable inductor | |
US7176779B2 (en) | Inductor arrangement | |
RU2282911C2 (en) | Electric reactor with magnetization | |
RU2439730C1 (en) | Electrical transductor reactor | |
JP2021197545A (en) | Transformer | |
RU2217829C2 (en) | Saturable reactor | |
JPS6226263B2 (en) | ||
US3827018A (en) | Power transformer having flux shields surrounding metallic structural members | |
RU2269175C1 (en) | Saturable electrical reactor | |
JPH10223454A (en) | Eddy current shield device, and three-phase transformer | |
US6208230B1 (en) | Transformer for cycloconverter | |
US3215961A (en) | Stabilized wye-wye transformers | |
US2456941A (en) | Transformer structure | |
CN110610795A (en) | Three-phase transformer for two-phase rectifier | |
US4390941A (en) | Static magnetic frequency multiplies | |
RU2262763C2 (en) | Adjustable welding transformer | |
JP4867053B2 (en) | Reactor | |
TWI638371B (en) | Core joint construction of electromagnetic machine | |
CN204242769U (en) | A kind of oil-filled transformer | |
EP0844626B1 (en) | Transformer | |
RU2218626C2 (en) | Multiphase transformer | |
US3201733A (en) | Magnetic core structures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070306 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20121206 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20121206 Effective date: 20130805 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20121206 Effective date: 20150121 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150714 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160520 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170314 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170714 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180521 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190714 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210916 |