RU2340975C1 - Three-phase electric reactor with magnetisation - Google Patents

Three-phase electric reactor with magnetisation Download PDF

Info

Publication number
RU2340975C1
RU2340975C1 RU2007125153/09A RU2007125153A RU2340975C1 RU 2340975 C1 RU2340975 C1 RU 2340975C1 RU 2007125153/09 A RU2007125153/09 A RU 2007125153/09A RU 2007125153 A RU2007125153 A RU 2007125153A RU 2340975 C1 RU2340975 C1 RU 2340975C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
control winding
windings
beginning
lead
Prior art date
Application number
RU2007125153/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
нцев Александр Михайлович Бр (RU)
Александр Михайлович Брянцев
Original Assignee
Сиадор Энтерпрайзис Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сиадор Энтерпрайзис Лимитед filed Critical Сиадор Энтерпрайзис Лимитед
Priority to RU2007125153/09A priority Critical patent/RU2340975C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2340975C1 publication Critical patent/RU2340975C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: FILED: electric engineering.
SUBSTANCE: invention is related to the field of electrical engineering and may be used in magnetisation-controlled reactors, which are installed, for instance, in electric circuits as shunting reactors for compensation of reactive power parallel to capacitor battery, etc. Three-phase electric reactor contains magnet system with six rods, with upper, lower and two side yokes. Control windings are installed in every rod. Three leads are intended for connection to three phases of the grid, and neutral lead, plus and minus leads - for connection to controlled source of DC (CSDC). Grid windings with some taps are connected to three leads of three phases in pairs, and with the other ones - to neutral lead and are installed at every rod. Windings of the first and fourth rod are connected to the lead of one phase, of the second and fifth rod - to the lead of the other phase, of the third and sixth rod - to the lead of the third phase. Beginning of control winding of the first rod is connected to the plus lead of CSDC, and the end - to the beginning of control winding of the fifth rod. End of control winding of the fifth rod is connected to the beginning of control winding of the third rod and one supply lead of CSDC. End of control winding of the third rod is connected to the minus lead of CSDC. Beginning of control winding of the sixth rod is connected to the minus lead of CSDC, and the end - to the beginning of control winding of the second rod and the second lead of CSDC supply. End of control winding of the second rod is connected to the beginning of control winding of the fourth rod, and end of control winding of the fourth rod - to the plus lead of CSDC.
EFFECT: expansion of functional resources and increase of reliability by means of autonomous arrangement of magnetisation supply source, reduction of active materials consumption and losses due to optimal connection of grid control windings.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управляемых подмагничиванием реакторов, устанавливаемых, например, в электрической сети в качестве шунтирующих реакторов для компенсации реактивной мощности параллельно с конденсаторными батареями и др.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for magnetization controlled reactors installed, for example, in an electric network as shunt reactors for reactive power compensation in parallel with capacitor banks, etc.

Известен электрический управляемый подмагничиванием трехфазный реактор [1]. В известном реакторе-аналоге имеются три замкнутых однофазных стержневых магнитопровода с верхним, нижним, средним и двумя боковыми ярмами. На каждом стержне расположена сетевая обмотка и обмотка управления. Имеются вводы для подключения сетевых обмоток к трехфазной сети и нейтрали, вводы для подключения обмоток управления к управляемому выпрямителю. Недостатками аналога являются увеличенный расход стали в ярмах, а значит, и увеличенные потери в стали, увеличенные масса реакторов и затраты на их изготовление, монтаж, обслуживание. Недостатком является и невозможность автономной работы реактора, так как для питания регулируемого источника постоянного напряжения используется сеть собственных нужд подстанции.Known electric controlled by bias three-phase reactor [1]. In the known analogue reactor, there are three closed single-phase rod magnetic cores with upper, lower, middle and two side yokes. On each rod there is a network winding and a control winding. There are inputs for connecting network windings to a three-phase network and neutral, inputs for connecting control windings to a controlled rectifier. The disadvantages of the analogue are the increased consumption of steel in yokes, which means increased losses in steel, increased mass of reactors and the cost of their manufacture, installation, maintenance. A disadvantage is the impossibility of the autonomous operation of the reactor, since the substation's own needs network is used to power a regulated constant voltage source.

Частично недостатки [1] устранены в известном устройстве [2], являющемся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению. В этом трехфазном реакторе-прототипе имеются магнитная система с шестью стержнями, верхним и нижним ярмами, двумя боковыми ярмами, сетевые обмотки и размещенные на каждом стержне обмотки управления, подключенные к регулируемому источнику постоянного напряжения. Сетевых обмоток три, и эти обмотки охватывают два соседних стержня с управляющими обмотками. У реактора имеются три ввода для подсоединения к трем фазам сети, ввод нейтрали, вводы для подсоединения к управляемому источнику постоянного напряжения. Недостатком прототипа является сложность его конструкции из-за необходимости выполнения стержней и обмоток управления в сечении не круглыми, а овальными. Недостатками прототипа являются также большой расход стали и увеличенные потери в стали верхнего и нижнего ярем из-за увеличенного магнитного потока.Partially, the disadvantages [1] are eliminated in the known device [2], which is the closest in technical essence to the invention. This three-phase prototype reactor has a magnetic system with six rods, upper and lower yokes, two side yokes, network windings and control windings located on each rod connected to an adjustable constant voltage source. There are three network windings, and these windings cover two adjacent rods with control windings. The reactor has three inputs for connecting to the three phases of the network, a neutral input, inputs for connecting to a controlled constant voltage source. The disadvantage of the prototype is the complexity of its design due to the need for rods and control windings in the section not round, but oval. The disadvantages of the prototype are also a large consumption of steel and increased losses in the steel of the upper and lower yoke due to the increased magnetic flux.

Целью изобретения является уменьшение расхода стали в ярмах магнитной системы, снижение потерь в стали, снижение расходов на изготовление реактора за счет упрощения конструкции реактора, увеличение надежности работы за счет обеспечения автономного питания управляемого источника постоянного напряжения переменным током от обмоток управления.The aim of the invention is to reduce the consumption of steel in the yokes of the magnetic system, reduce losses in steel, reduce the cost of manufacturing the reactor by simplifying the design of the reactor, increase the reliability by providing autonomous power supply of a controlled constant voltage source with alternating current from the control windings.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном электрическом реакторе с подмагничиванием, содержащем шихтованную из листов электротехнической стали магнитную систему с шестью стержнями, с верхним, нижним и двумя боковыми ярмами, сетевые обмотки и размещенные на каждом стержне обмотки управления, три ввода для подсоединения к трем фазам сети, ввод нейтрали, плюсовой и минусовой вводы для подсоединения к управляемому источнику постоянного напряжения, причем сетевые обмотки одними отводами попарно присоединены к трем вводам трех фаз, а другими - к нейтральному вводу, введены два ввода автономного питания управляемого источника постоянного напряжения, сетевые обмотки расположены на каждом стержне, причем обмотки первого и четвертого стержня подсоединены к вводу одной фазы, второго и пятого стержня - к вводу другой фазы, третьего и шестого стержня - к вводу третьей фазы, начало обмотки управления первого стержня подсоединено к плюсовому вводу управляемого источника постоянного напряжения, а конец - к началу обмотки управления пятого стержня, конец обмотки управления пятого стержня подсоединен к началу обмотки управления третьего стержня и одному вводу питания управляемого источника постоянного напряжения, конец обмотки управления третьего стержня подсоединен к минусовому вводу управляемого источника постоянного напряжения, начало обмотки управления шестого стержня подсоединено к минусовому вводу управляемого источника постоянного напряжения, а конец - к началу обмотки управления второго стержня и второму вводу питания управляемого источника постоянного напряжения, конец обмотки управления второго стержня подсоединен к началу обмотки управления четвертого стержня, а конец обмотки управления четвертого стержня - к плюсовому вводу управляемого источника постоянного напряжения.This goal is achieved by the fact that in a three-phase electric reactor with magnetization, containing a magnetic system laden from sheets of electrical steel with six rods, with upper, lower and two side yokes, network windings and control windings located on each rod, three inputs for connecting to three phases of the network, neutral input, plus and minus inputs for connecting to a controlled constant voltage source, and network windings with one taps are pairwise connected to three inputs of three phase and others - to the neutral input, two inputs of autonomous power supply of a controlled constant voltage source are introduced, network windings are located on each terminal, and the windings of the first and fourth rod are connected to the input of one phase, the second and fifth rod to the input of another phase, the third and sixth rod to the input of the third phase, the beginning of the control winding of the first rod is connected to the positive input of the controlled constant voltage source, and the end to the beginning of the control winding of the fifth rod, the end of the control winding the null rod is connected to the beginning of the control winding of the third rod and one power input of the controlled constant voltage source, the end of the control winding of the third rod is connected to the negative input of the controlled constant voltage source, the beginning of the control winding of the sixth rod is connected to the negative input of the controlled constant voltage source, and the end to the beginning of the control winding of the second rod and the second power input of the controlled constant voltage source, the end of the control winding w The other rod is connected to the beginning of the control winding of the fourth rod, and the end of the control winding of the fourth rod is connected to the positive input of the controlled constant voltage source.

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 - электрическая схема соединений сетевых обмоток и обмоток управления реактора.Figure 1 shows the design of the magnetic system of the reactor with windings in cross section along the main axis, figure 2 is an electrical diagram of the connections of network windings and control windings of the reactor.

Магнитная система реактора содержит 6 стержней 1-6, два ярма (горизонтальных) - верхнее 7 и нижнее 8, два боковых ярма 9 и 10 (вертикальных). На стержнях 1-6 размещены обмотки управления 11-16 и сетевые обмотки 17-22. Начало намотки всех обмоток помечено звездочками, для упрощения описания считается, что все обмотки имеют одинаковое направление намотки (все обмотки левые или все правые).The magnetic system of the reactor contains 6 rods 1-6, two yokes (horizontal) - upper 7 and lower 8, two side yokes 9 and 10 (vertical). On the rods 1-6 are placed control windings 11-16 and network windings 17-22. The beginning of the winding of all windings is marked with asterisks, to simplify the description, it is believed that all windings have the same direction of winding (all windings are left or all right).

В реакторе имеются три сетевых ввода по числу фаз 23, 24 и 25, ввод нейтрали 26, два ввода 27 и 28 (плюсовой «+» 27 и минусовой «-» 28) для подсоединения обмоток управления к управляемому источнику постоянного напряжения 29 и два ввода 30 и 31 («≈») для подключения цепи автономного питания переменным напряжением от обмоток управления реактора этого управляемого источника. Для регулирования источника постоянного напряжения 29 имеется система автоматического управления 32 (САУ).The reactor has three network inputs by the number of phases 23, 24 and 25, neutral input 26, two inputs 27 and 28 (plus “+” 27 and minus “-” 28) for connecting the control windings to a controlled constant voltage source 29 and two inputs 30 and 31 (“≈”) for connecting an autonomous power supply circuit with alternating voltage from the control windings of the reactor of this controlled source. To regulate the DC voltage source 29 there is an automatic control system 32 (ACS).

Сетевые обмотки одними отводами (например, началами обмоток) попарно присоединены к трем вводам трех фаз 23, 24 и 25. Начало сетевой обмотки 17 первого стержня 1 и начало сетевой обмотки 20 четвертого стержня 4 подсоединены к вводу одной фазы 23, начало сетевой обмотки 18 второго стержня 2 и начало сетевой обмотки 21 пятого стержня 5 подсоединены к вводу другой фазы 24, а начало сетевой обмотки 19 третьего стержня 3 и начало сетевой обмотки 22 шестого стержня 6 подсоединены к вводу третьей фазы 25. Другие отводы всех сетевых обмоток (концы обмоток) подсоединены к вводу нейтрали 26.The network windings with one tap (for example, the beginning of the windings) are connected in pairs to the three inputs of the three phases 23, 24 and 25. The beginning of the network winding 17 of the first rod 1 and the beginning of the network winding 20 of the fourth rod 4 are connected to the input of one phase 23, the beginning of the network winding 18 of the second rod 2 and the beginning of the network winding 21 of the fifth rod 5 are connected to the input of another phase 24, and the beginning of the network winding 19 of the third rod 3 and the beginning of the network winding 22 of the sixth rod 6 are connected to the input of the third phase 25. Other taps of all network windings (ends of the windings) are connected us 26 to the neutral input.

Начало обмотки управления 11 первого стержня 1 подсоединено к плюсовому вводу 27 («+») управляемого источника постоянного напряжения, а конец - к началу обмотки управления 15 пятого стержня 5 и вводу 30 питания управляемого источника постоянного напряжения. Конец обмотки управления 15 пятого стержня 5 подсоединен к началу обмотки управления 13 третьего стержня 3, а конец обмотки управления 13 третьего стержня 5 - к минусовому вводу 28 («-») управляемого источника постоянного напряжения.The beginning of the control winding 11 of the first rod 1 is connected to the positive input 27 ("+") of the controlled constant voltage source, and the end is connected to the beginning of the control winding 15 of the fifth rod 5 and the power input 30 of the controlled constant voltage source. The end of the control winding 15 of the fifth rod 5 is connected to the beginning of the control winding 13 of the third rod 3, and the end of the control winding 13 of the third rod 5 is connected to the negative input 28 (“-”) of the controlled constant voltage source.

Начало обмотки управления 16 шестого стержня 6 подсоединено к минусовому вводу 28 («-») управляемого источника постоянного напряжения, а конец - к началу обмотки управления 12 второго стержня 2 и вводу 31 питания управляемого источника постоянного напряжения. Конец обмотки управления 12 второго стержня 2 подсоединен к началу обмотки управления 14 четвертого стержня 4, а конец обмотки управления 14 четвертого стержня 4 - к плюсовому вводу 27 («+») управляемого источника постоянного напряжения.The beginning of the control winding 16 of the sixth rod 6 is connected to the negative input 28 (“-”) of the controlled constant voltage source, and the end is connected to the beginning of the control winding 12 of the second terminal 2 and the power input 31 of the controlled constant voltage source. The end of the control winding 12 of the second rod 2 is connected to the beginning of the control winding 14 of the fourth rod 4, and the end of the control winding 14 of the fourth rod 4 is connected to the positive input 27 ("+") of the controlled constant voltage source.

Сетевые вводы 23, 24 и 25 служат для подсоединения к трем фазам сети А, В и С, ввод нейтрали 26 - с системе заземления подстанции.The network inputs 23, 24 and 25 are used to connect to the three phases of the network A, B and C, the input of the neutral 26 from the grounding system of the substation.

Управляемый источник постоянного напряжения 29 выходными клеммами «+» и «-» подключается к вводам 27 и 28, а клеммами «≈» автономного питания переменным напряжением - к вводам 30 и 31.The controlled constant voltage source 29 is connected to the inputs 27 and 28 by the output terminals “+” and “-”, and the terminals “≈” of an independent AC power supply to the inputs 30 and 31.

К управляемому источнику постоянного напряжения 29 подводится кабель от блока САУ - системы автоматического управления 32.The cable from the ACS block - automatic control system 32 is supplied to the controlled constant voltage source 29.

Для увеличения надежности работы реактора может быть предусмотрен дополнительный резервный управляемый источник постоянного напряжения, для питания которого могут быть использованы дополнительные вводы 33 и 34 («≈»).To increase the reliability of the reactor, an additional redundant controlled source of constant voltage can be provided, for which additional inputs 33 and 34 (“≈”) can be used.

Трехфазный электрический реактор с подмагничиванием, выполненный в соответствии с формулой предлагаемого изобретения, работает следующим образом.Three-phase electric reactor with magnetization, made in accordance with the formula of the invention, operates as follows.

Три ввода реактора 23, 24 и 25 подключаются выключателем (на схеме фиг.2 не показан) к трем фазам трехфазной сети (например, к фазам А, В и С, или в другом порядке). При отсутствии напряжения на вводах 27 «+» и 28 «-» подмагничивание реактора отсутствует, и после окончания переходного процесса включения в реакторе устанавливается режим минимального тока - так называемый режим холостого хода (XX), аналогичный режиму холостого хода трансформатора.Three inputs of the reactor 23, 24 and 25 are connected by a switch (not shown in the diagram of FIG. 2) to three phases of a three-phase network (for example, to phases A, B and C, or in another order). If there is no voltage at the inputs 27 "+" and 28 "-", the magnetization of the reactor is absent, and after the end of the transient switching process, the minimum current mode is established in the reactor - the so-called idle mode (XX), similar to the idle mode of the transformer.

Режим XX является определяющим режимом для выбора сечений стали стержней и ярем при проектировании реактора, т.е. по параметрам этого режима назначаются размеры магнитопровода, от этого режима зависят расход стали и меди и потери холостого хода - основные технико-экономические показатели реактора.Mode XX is the determining mode for the selection of steel and rod cross sections during reactor design, i.e. according to the parameters of this mode, the sizes of the magnetic circuit are assigned, the consumption of steel and copper and the loss of idling depend on this mode - the main technical and economic indicators of the reactor.

В режиме XX сталь стержней 1-6 не насыщена. Магнитный поток холосто хода в каждом стержне (амплитуда переменной составляющей основной гармоники) составляет величинуIn XX mode, the steel of rods 1-6 is not saturated. The idle magnetic flux in each rod (the amplitude of the variable component of the fundamental harmonic) is

Фн=Uн√2/(√3ωw),F n = U n √2 / (√3ωw),

где Uн - номинальное линейное напряжение реактора и сети,where U n - the nominal linear voltage of the reactor and network,

ω=2πf - угловая частота сети, f - частота сети,ω = 2πf is the angular frequency of the network, f is the frequency of the network,

w - число витков сетевой обмотки.w is the number of turns of the network winding.

В стержнях 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 магнитные потоки попарно одинаковы, а между собой (между парами) сдвинуты во времени (по фазе) друг от друга на 120 электрических градусов. На фиг.1 эти потоки показаны стрелками.In rods 1 and 4, 2 and 5, 3 and 6, the magnetic fluxes are the same in pairs, and between themselves (between pairs) are shifted in time (in phase) from each other by 120 electrical degrees. In figure 1, these flows are shown by arrows.

В стали стержней магнитная индукция будет равна номинальнойIn steel rods, magnetic induction will be equal to the nominal

Bнн/S=Uн√2/(√3ωwS),B n = F n / S = U n √2 / (√3ωwS),

где S - площадь сечения стали стержня.where S is the cross-sectional area of the steel of the rod.

Магнитная индукция Вн при проектировании реактора выбирается в диапазоне 1,7-1,9 Тл. Сечение стали стержня составляет S=Фнн.Magnetic induction V n when designing the reactor is selected in the range of 1.7-1.9 T. The cross section of the steel rod is S = F n / V n .

В режиме XX магнитный поток в частях ярем между стержнями составляет максимальную величину Фя=Ф/√3, а сечение стали ярма должно составлять около Sя=Ф/√3Вя (обычно Вя≈Вн). Число возможных различных схем соединения сетевых обмоток равно 12. Приведенная на фиг.2 схема соединений сетевых обмоток является оптимальной, при других схемах магнитный поток XX в ярмах может оказаться существенно большим, чем Фя=Ф/√3 Например, при присоединении сетевых обмоток стержней 1 и 2 к вводу 23, сетевых обмоток стержней 3 и 4 - к вводу 24 и сетевых обмоток стержней 5 и 6 - к вводу 25 (схема, аналогичная схеме соединений обмоток прототипа) максимальная величина магнитного потока в ярмах равна 2Фн/√3, т.е. оказывается вдвое большей, чем в оптимальной схеме фиг.2. Поэтому и сечение ярем в случае не оптимального выбора схемы соединения обмоток (как в прототипе) должно быть в 2 раза больше. Таким образом, по сравнению с прототипом достигается существенное снижение сечения стали ярем, а также и потерь холостого хода реактора. Оптимальность схемы фиг.2 подтверждена теоретическими расчетами и подробными расчетами на математической модели реактора, которые при необходимости могут быть дополнительно представлены.In mode XX, the magnetic flux in parts between the rods by the yoke is the maximum value Ф i = Ф / √3, and the cross section of the yoke steel should be about S i = Ф / √ 3В i (usually В i ≈ В н ). The number of possible different connection schemes for network windings is 12. The connection diagram for network windings shown in Fig. 2 is optimal; in other schemes, the magnetic flux XX in yokes can be significantly larger than Φ I = Φ / √3 For example, when connecting network windings of rods 1 and 2 to the input 23, the network windings of the rods 3 and 4 to the input 24 and the network windings of the rods 5 and 6 to the input 25 (a circuit similar to the connection diagram of the prototype windings) the maximum magnetic flux in yokes is 2F n / √3, those. is twice as large as in the optimal scheme of figure 2. Therefore, the cross section of the jerk in the case of not optimal choice of the winding connection scheme (as in the prototype) should be 2 times larger. Thus, in comparison with the prototype, a significant reduction in the steel cross section of the yarrow, as well as the idle loss of the reactor, is achieved. The optimality of the circuit of figure 2 is confirmed by theoretical calculations and detailed calculations on the mathematical model of the reactor, which, if necessary, can be additionally presented.

В режиме XX напряжение U на вводах 30 и 31 (а также и на резервных вводах 33 и 34) на клеммах «≈» автономного питания переменным напряжением управляемого источника постоянного напряжения 29 - источника подмагничивания - составляет двойное напряжение обмотки управленияIn the XX mode, the voltage U at the inputs 30 and 31 (as well as at the backup inputs 33 and 34) at the ≈ terminals of an autonomous power supply with an alternating voltage of a controlled constant voltage source 29 - a bias source - is a double voltage of the control winding

U=2Uн/√3×(wОУ/w),U = 2U n / √3 × (w OU / w),

где wОУ - число витков обмотки управления.where w OA - the number of turns of the control winding.

В режиме XX управляемый источник постоянного напряжения 29 при помощи системы управления 32 настраивается так (при помощи установки углов зажигания тиристоров), что постоянное напряжение U= на клеммах «+» и «-» - вводах 27 и 28 «-» - равно нулю.In XX mode, the controlled constant voltage source 29 using the control system 32 is configured so (by setting the ignition angles of the thyristors) that the constant voltage U = at the terminals “+” and “-” - inputs 27 and 28 “-” is equal to zero.

В других режимах углы зажигания тиристоров настраиваются системой управления 32 таким образом, что на клеммах «+» и «-» - вводах 27 и 28 - возникает постоянное напряжение U=. При возникновении этого напряжения в обмотках управления возникает ток подмагничивания стали стержней. Этот ток создает постоянную составляющую в потоке стержней, в результате чего в части периода частоты сталь стержня перейдет в насыщенное состояние. В эти части периода индуктивность сетевых обмоток резко снизится, и в них появится ток - ток управляемого реактора. При увеличении тока подмагничивания интервалы времени насыщения стержней увеличиваются, увеличивается и ток реактора. Схема соединения обмоток управления по фиг.2 обеспечивает оптимальное распределение потоков подмагничивания в ярмах. Для достижения этого потоки соседних стержней направлены в противоположные стороны, что показывают двойные стрелки на фиг.1.In other modes, the ignition angles of the thyristors are adjusted by the control system 32 in such a way that a constant voltage U = occurs at the terminals “+” and “-” - inputs 27 and 28. When this voltage occurs in the control windings, a bias current occurs for the steel of the rods. This current creates a constant component in the flow of the rods, as a result of which, in part of the frequency period, the steel of the rod goes into a saturated state. In these parts of the period, the inductance of the network windings decreases sharply, and a current appears in them - the current of the controlled reactor. With an increase in the bias current, the time intervals for saturation of the rods increase, and the reactor current also increases. The connection circuit of the control windings of FIG. 2 provides an optimal distribution of magnetization fluxes in yokes. To achieve this, the flows of adjacent rods are directed in opposite directions, as shown by double arrows in figure 1.

При некотором большом токе подмагничивания стержни оказываются в насыщенном состоянии в течение всего периода, и при дальнейшем увеличении тока подмагничивания ток реактора не увеличивается. Такой режим называется режимом полнопериодного насыщения и режимом максимальной мощности. Обычно максимальная мощность реактора составляет порядка 130-140% номинальной мощности реактора.At a certain large bias current, the rods are in a saturated state throughout the entire period, and with a further increase in the bias current, the reactor current does not increase. This mode is called full-cycle saturation mode and maximum power mode. Typically, the maximum power of the reactor is about 130-140% of the rated power of the reactor.

При определенном промежуточном токе подмагничивания стержни оказываются в насыщенном состоянии в течение ровно половины периода. Такой режим называется режимом полупериодного насыщения. Обычно реактор проектируется таким образом, чтобы его номинальный режим был примерно режимом полупериодного насыщения. В режиме полупериодного насыщения получается оптимальное соотношение стоимости реактора и его потерь мощности (в обмотках и стали), а ток реактора имеет минимальный уровень нелинейных искажений высшими гармониками (теоретически ток чисто синусоидальный). В этом режиме переменная составляющая магнитного потока в ярмах существенно уменьшается, так как при насыщении стержня часть магнитного потока Фн «выходит» из стержня. Этот магнитный поток рассеяния замыкается вне магнитной системы (по «воздуху») или по магнитным шунтам на торцах обмоток (на фиг.1 не показаны). Однако в этом режиме в ярмах присутствует и постоянная составляющая магнитного потока подмагничивания. Поэтому максимальная величина суммарного магнитного потока оказывается большей магнитного потока ярма при XX Фн/√3=0,58 Фн. Сечение стали ярем Sя должно быть выбрано по этому увеличенному за счет постоянной составляющей потоку, обычно оно не очень сильно отличается от сечения стали стержней S.At a certain intermediate bias current, the rods are in a saturated state for exactly half the period. This mode is called the half-period saturation mode. Typically, a reactor is designed so that its nominal mode is approximately a half-cycle saturation mode. In the half-period saturation mode, the optimal ratio of the cost of the reactor and its power loss (in windings and steel) is obtained, and the reactor current has a minimum level of nonlinear distortion by higher harmonics (theoretically, the current is purely sinusoidal). In this mode, the variable component of the magnetic flux in yokes decreases significantly, since when the rod is saturated, part of the magnetic flux Ф n “leaves” the rod. This magnetic scattering flux closes outside the magnetic system (through “air”) or along magnetic shunts at the ends of the windings (not shown in FIG. 1). However, in this mode, the constant component of the magnetization flux is also present in the yokes. Therefore, the maximum value of the total magnetic flux is greater than the magnetic flux of the yoke at XX F n / √3 = 0.58 F n . The cross section of steel yokes S I should be chosen for this increased due to the constant component of the flow, it is usually not very much different from sectional steel rods S.

Управляемый источник постоянного напряжения 29 (преобразователь, управляемый системой 32 выпрямитель) рассчитан на максимальную мощность, обычно составляющую доли процента от мощности реактора (не более 1-2%). С целью повышения надежности работы, облегчения монтажа и обслуживания реактора обеспечивается его автономное питание, т.е. питание не от стороннего источника (например, от сети собственных нужд подстанции), а от обмоток управления реактора. Схема на фиг.2 обеспечивает питание источника 29 от вводов 30 и 31, на которых возникает переменное напряжение, равное сумме переменных напряжений на обмотках управления 15 и 16. При этом по контуру от ввода 30 к вводу 31 постоянные напряжения на обмотках 15 и 16 вычитаются. В режиме XX напряжение на вводах 30 и 31 наибольшее, по мере увеличения мощности реактора и тока подмагничивания это напряжение снижается за счет не только падения напряжения, но и за счет уменьшения магнитного потока в сечении обмоток управления из-за возникновения магнитного потока рассеяния. В промежуточных режимах реактора (между режимом XX и номинальным) в магнитных потоках и напряжениях на обмотках управления возникают нелинейные искажения - высшие гармоники. Схема на фиг.2 обеспечивает минимальное содержание высших гармоник в напряжении питания источника 29, что облегчает его работу (тиристоры преобразователя чувствительны к форме кривой напряжения).A controlled constant voltage source 29 (a converter controlled by a rectifier system 32) is designed for maximum power, usually a fraction of a percent of the reactor power (not more than 1-2%). In order to increase the reliability of operation, facilitate installation and maintenance of the reactor, its autonomous power is provided, i.e. power supply is not from an external source (for example, from the substation's own needs network), but from the reactor control windings. The circuit in figure 2 provides power to the source 29 from the inputs 30 and 31, on which an alternating voltage occurs, equal to the sum of the alternating voltages on the control windings 15 and 16. In this case, the DC voltages on the windings 15 and 16 are subtracted from the input 30 to input 31 . In mode XX, the voltage at inputs 30 and 31 is greatest, as the reactor power and bias current increase, this voltage decreases not only due to the voltage drop, but also due to a decrease in the magnetic flux in the cross section of the control windings due to the appearance of magnetic flux scattering. In the intermediate modes of the reactor (between mode XX and nominal) in magnetic fluxes and voltages on the control windings, nonlinear distortions arise - higher harmonics. The circuit in figure 2 provides the minimum content of higher harmonics in the supply voltage of the source 29, which facilitates its operation (the thyristors of the converter are sensitive to the shape of the voltage curve).

Схема фиг.1 обеспечивает возможность резервного питания управляемого источника постоянного напряжения 29 или второго такого же резервного управляемого источника постоянного напряжения от резервных вводов 33 и 34. Переменное напряжение на вводах 33 и 34 также является суммой переменных напряжений на двух обмотках управления 11 и 12 и разностью их постоянных напряжений.The circuit of figure 1 provides the possibility of backup power supply of a controlled constant voltage source 29 or the second same backup controlled constant voltage source from the backup inputs 33 and 34. The alternating voltage at the inputs 33 and 34 is also the sum of the alternating voltages on the two control windings 11 and 12 and the difference their constant stresses.

Схема соединений обмоток управления на фиг.1 является оптимальной схемой из большого числа возможных схем их соединения (число различных возможных схем - 12). Другие возможные не оптимальные схемы имеют существенные недостатки - создают трудности работы преобразователя - управляемого источника постоянного напряжения из-за наличия в режимах нагрузки реактора четных гармоник в напряжении питания, отсутствии возможности резервного питания. Подробный анализ недостатков альтернативных не оптимальных схем соединений обмоток управления при необходимости может быть дополнительно предоставлен.The connection diagram of the control windings in Fig. 1 is the optimal scheme from a large number of possible schemes for their connection (the number of different possible schemes is 12). Other possible non-optimal schemes have significant drawbacks - they create difficulties for the converter - a controlled constant voltage source due to the presence of even harmonics in the supply voltage in the reactor load conditions, and the lack of backup power. A detailed analysis of the disadvantages of alternative non-optimal control windings, if necessary, can be additionally provided.

По сравнению с аналогом и прототипом предлагаемое изобретение обладает преимуществами - расширением функциональных возможностей и увеличенной надежностью за счет обеспечения автономного питания источника подмагничивания, уменьшением расхода активных материалов (стали и меди) и потерь за счет оптимальной схемы соединения сетевых обмоток, увеличенной надежностью работы управляемого источника постоянного напряжения за счет оптимальной схемы соединения обмоток управления.Compared with the analogue and prototype, the present invention has the advantages of expanding the functionality and increased reliability due to the autonomous power supply of the magnetization source, reducing the consumption of active materials (steel and copper) and losses due to the optimal connection scheme of the network windings, increased reliability of the controlled constant source voltage due to the optimal connection scheme of the control windings.

Работоспособность предлагаемого управляемого подмагничиванием электрического реактора и его высокие технико-экономические показатели подтверждены расчетами, физическим моделированием, результатами испытаний аналогичных конструкций. На ближайшее время намечено изготовление опытно-промышленного образца.The performance of the proposed magnetization-controlled electric reactor and its high technical and economic indicators are confirmed by calculations, physical modeling, test results of similar structures. In the near future it is planned to manufacture a pilot prototype.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Электрический управляемый подмагничиванием трехфазный реактор. Патент РФ № 2132581. Н01F 9/14. Бюллетень изобретений № 18, 27.09.99.1. An electric bias controlled three-phase reactor. RF patent No. 2132581. H01F 9/14. Bulletin of inventions No. 18, September 27, 1999.

2. Электрический реактор с подмагничиванием. Патент РФ № 2282911. Н01F 9/14. Бюллетень изобретений № 24, 27.08.2006.2. An electric reactor with magnetization. RF patent No. 2282911. H01F 9/14. Bulletin of inventions No. 24, 08/27/2006.

3. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы. Сб. статей. Под ред. доктора техн. наук. проф. A.M.Брянцева. - М.: «Знак». 2004. 264 с. Ил.3. Bias-controlled electrical reactors. Sat articles. Ed. doctors tech. sciences. prof. A.M. Bryantseva. - M .: “Sign”. 2004.264 s. Fig.

Claims (1)

Трехфазный электрический реактор с подмагничиванием, содержащий шихтованную из листов электротехнической стали магнитную систему с шестью стержнями, с верхним, нижним и двумя боковыми ярмами, сетевые обмотки и размещенные на каждом стержне обмотки управления, три ввода для подсоединения к трем фазам сети, ввод нейтрали, плюсовой и минусовой вводы для подсоединения к управляемому источнику постоянного напряжения, причем сетевые обмотки одними отводами попарно присоединены к трем вводам трех фаз, а другими - к нейтральному вводу, отличающийся тем, что реактор имеет два ввода автономного питания управляемого источника постоянного напряжения, сетевые обмотки расположены на каждом стержне, причем обмотки первого и четвертого стержней подсоединены к вводу одной фазы, второго и пятого стержней - к вводу другой фазы, третьего и шестого стержней - к вводу третьей фазы, начало обмотки управления первого стержня подсоединено к плюсовому вводу управляемого источника постоянного напряжения, а конец - к началу обмотки управления пятого стержня, конец обмотки управления пятого стержня подсоединен к началу обмотки управления третьего стержня и одному вводу питания управляемого источника постоянного напряжения, конец обмотки управления третьего стержня подсоединен к минусовому вводу управляемого источника постоянного напряжения, начало обмотки управления шестого стержня подсоединено к минусовому вводу управляемого источника постоянного напряжения, а конец - к началу обмотки управления второго стержня и второму вводу питания управляемого источника постоянного напряжения, конец обмотки управления второго стержня подсоединен к началу обмотки управления четвертого стержня, а конец обмотки управления четвертого стержня - к плюсовому вводу управляемого источника постоянного напряжения.A three-phase electric magnetization reactor containing a six-rod magnetic system lined from sheets of electrical steel with an upper, lower and two side yokes, network windings and control windings located on each rod, three inputs for connecting to three phases of the network, neutral input, plus and negative inputs for connecting to a controlled constant voltage source, and the network windings with one taps are connected in pairs to three inputs of three phases, and others - to a neutral input, I distinguish in that the reactor has two inputs of an autonomous power supply of a controlled constant voltage source, network windings are located on each rod, and the windings of the first and fourth rods are connected to the input of one phase, the second and fifth rods to the input of another phase, the third and sixth rods to the input of the third phase, the beginning of the control winding of the first rod is connected to the positive input of the controlled constant voltage source, and the end is to the beginning of the control winding of the fifth rod, the end of the fifth winding control it is connected to the beginning of the control winding of the third rod and one power input of the controlled constant voltage source, the end of the control winding of the third rod is connected to the negative input of the controlled constant voltage source, the beginning of the control winding of the sixth rod is connected to the negative input of the controlled constant voltage source, and the end to the beginning the control winding of the second rod and the second power input of the controlled constant voltage source, the end of the control winding of the second nya is connected to the fourth control winding rod, and the rod end of the fourth winding control - to the positive input of a controlled source of DC voltage.
RU2007125153/09A 2007-07-04 2007-07-04 Three-phase electric reactor with magnetisation RU2340975C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125153/09A RU2340975C1 (en) 2007-07-04 2007-07-04 Three-phase electric reactor with magnetisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125153/09A RU2340975C1 (en) 2007-07-04 2007-07-04 Three-phase electric reactor with magnetisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2340975C1 true RU2340975C1 (en) 2008-12-10

Family

ID=40194483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007125153/09A RU2340975C1 (en) 2007-07-04 2007-07-04 Three-phase electric reactor with magnetisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2340975C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645752C1 (en) * 2016-12-20 2018-02-28 Илья Николаевич Джус Shunting reactor with compensation-control winding
RU2659820C1 (en) * 2017-07-13 2018-07-04 Илья Николаевич Джус Seven-rod three-phase magnified reactor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645752C1 (en) * 2016-12-20 2018-02-28 Илья Николаевич Джус Shunting reactor with compensation-control winding
RU2659820C1 (en) * 2017-07-13 2018-07-04 Илья Николаевич Джус Seven-rod three-phase magnified reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6181132B2 (en) Power converter
US10014791B2 (en) Distribution transformer
US20080218150A1 (en) Method and Device for Supply to a Magnetic Coupler
WO2017119977A2 (en) System and method for integrating energy storage into modular power converter
US5949221A (en) Line powered, primary side connected apparatus injecting voltage compensation into an electric power line using one transformer
WO1993014557A1 (en) Controlled power supply
WO2014189097A1 (en) Power conversion device
KR101297080B1 (en) Half bridges multi-module converter using series compensation
Akshatha et al. A unified ac-dc microgrid architecture for distribution of ac and dc power on the same line
US9136776B2 (en) Current supply arrangement for the rectifying three-phase AC current into multi-pulse DC current
Lai et al. Isolated Bipolar Modular Multilevel DC-DC Converter with Self-balancing Capability for Interconnection of MVDC and LVDC Grids
RU2324250C1 (en) Electrical reactor with magnetic biasing
RU2340975C1 (en) Three-phase electric reactor with magnetisation
CN115296310A (en) Zero sequence current balancer with active power injector for three phase power system
Sim Research on advanced three-port dual-active-bridge (DAB) converters for DC microgrid
Pirouz et al. New transformerless medium-voltage STATCOM based on half-bridge cascaded converters
Wan et al. Review of Hybrid Transformer Topology
US20230058644A1 (en) Power conversion device
Fontana Solid State Transformer
RU2290742C2 (en) Group of converter substations
Patel Twelve pulse converter with differential delta connected transformer arrangement with reduced KVA capacities for line side harmonic reduction
Meng et al. Effect of Winding Configuration on the kVA Rating of Wye-connected Autotransformer Applied to 12-pulse Rectifier
RU55203U1 (en) THREE-PHASE TRANSFORMER FOR SUPPLYING TWO SINGLE-PHASE LOADS
Rahman et al. Modeling, Design, and Control of Solid-State Transformer for Grid Integration of Renewable Sources
JPH0453160Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
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: 20150705

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: 20170705

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180521

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190705

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210916