RU90927U1

RU90927U1 - THREE-PHASE CURRENT-LIMITING REACTOR FOR DEVICE FOR SMOOTH START OF ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: RU90927U1
Application number: RU2009127606/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Иванович Ушаков
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2010-01-20

Abstract

1. Трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя, содержащий торцевые и боковые конструкционные элементы, вертикально установленные фазные обмотки, провода которых намотаны параллельно их оси рядами, с установленными между ними прокладками, формирующими вентиляционные каналы, опорные элементы, установленные между фазными обмотками, элементы опрессовки, элементы фиксации, отличающийся тем, что введены амортизаторы, стягивающие элементы, изоляционные цилиндры, на каждом из которых расположена соответствующая фазная обмотка, выполненная, по крайней мере, в форме многогранника и закрепленная в торцевых зонах по наружной и внутренней поверхностям через амортизаторы стягивающими элементами, причем опорные и торцевые элементы, выполненные, по крайней мере, 4-лучевыми и соединенные крестообразно, зафиксированы между боковыми конструкционными элементами. ! 2. Трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что стягивающие элементы выполнены в виде планок с элементами фиксации. ! 3. Трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что опорные элементы дополнительно содержат крестовины. ! 4. Трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что фазные обмотки установлены на крестовины опорных элементов через амортизаторы. ! 5. Трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что между торцевыми элементами и фазными обмотками �1. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor, comprising end and side structural elements, vertically mounted phase windings, the wires of which are wound parallel to their axis in rows, with spacers installed between them, forming ventilation ducts, supporting elements installed between the phase windings, elements crimping, fixing elements, characterized in that the shock absorbers, tightening elements, insulating cylinders are introduced, on each of which is located the corresponding phase winding, made at least in the form of a polyhedron and fixed in the end zones along the outer and inner surfaces through the shock absorbers with pulling elements, and the supporting and end elements made of at least 4-beam and connected crosswise, are fixed between the side structural elements. ! 2. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the tightening elements are made in the form of strips with fixing elements. ! 3. A three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the support elements further comprise crosses. ! 4. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the phase windings are mounted on the crosses of the support elements through shock absorbers. ! 5. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that between the end elements and the phase windings �

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к электрическим реакторам и трансформаторам, и может быть использована для защиты устройства плавного пуска (далее по тексту УПП) электродвигателя.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, to electric reactors and transformers, and can be used to protect the soft starter (hereinafter referred to as soft starter) of the electric motor.

Известен трехфазный токоограничивающий реактор типа РТСТ-6-100-2,2 (см. Каталог продукции ООО «РосЭнергоТранс», г.Екатеринбург, 2007 г.), содержащий три фазные обмотки, установленные вертикально одна над другой, верхнюю и нижнюю крестовины, элементы фиксации в виде шпилек, изоляторы. Каждая фазная обмотка выполнена из специального реакторного кабеля в силиконовой изоляции, намотанного на изоляционный цилиндр, рядами параллельно его оси. Между рядами установлены прокладки формирующие вентиляционные каналы, выполненные из стеклопластика. Каждая фазная обмотка спрессована с помощью верхней и нижней крестовин, выполненных из массивных стеклопластиковых балок, стянутых по краям шпильками из немагнитного металла. Между обмотками, а также за последней фазной обмоткой внизу реактора установлены специальные высоковольтные изоляторы, прикрепленные к крестовинам, соединяя фазные обмотки в единую конструкцию. Выводы фазных обмоток выведены на края балок, где приварены к контактным пластинам для внешних подключений.Known three-phase current-limiting reactor type RTST-6-100-2,2 (see the product catalog of LLC "RosEnergoTrans", Yekaterinburg, 2007), containing three phase windings mounted vertically one above the other, upper and lower crosses, elements fixing in the form of studs, insulators. Each phase winding is made of a special reactor cable in silicone insulation, wound on an insulating cylinder, in rows parallel to its axis. Between the rows there are gaskets forming ventilation ducts made of fiberglass. Each phase winding is pressed with the help of the upper and lower crosspieces made of massive fiberglass beams pulled along the edges with non-magnetic metal studs. Between the windings, as well as behind the last phase winding, special high-voltage insulators are mounted at the bottom of the reactor, attached to the cross pieces, connecting the phase windings into a single structure. The outputs of the phase windings are brought to the edges of the beams, where they are welded to the contact plates for external connections.

Аналогичную конструкцию имеют реакторы типа RTA - RES итальянской компании «Zucchini SpA» (журнал «Техсовет», №5, 2006 г.).The RTA - RES type reactors of the Italian company Zucchini SpA have a similar design (TechSovet magazine, No. 5, 2006).

Реактор РТСТ-6-100-2,2 широко применяется в УПП серии УБПВД-С мощных синхронных электродвигателей напряжением 6-10 кВ.The RTST-6-100-2,2 reactor is widely used in the soft starter of the UBPVD-S series of powerful synchronous electric motors with a voltage of 6-10 kV.

Недостатками данного реактора являются:The disadvantages of this reactor are:

- большой расход реакторного кабеля, и изоляционных материалов, обуславливающих высокую стоимость, как самого реактора, так и реакторного шкафа, используемого для защиты обслуживающего персонала;- high consumption of the reactor cable, and insulation materials, causing a high cost, both the reactor itself and the reactor cabinet used to protect maintenance personnel;

- применение специального дорогостоящего многожильного реакторного кабеля с силиконовой изоляцией значительно увеличивающего стоимость реактора;- the use of a special expensive multi-core reactor cable with silicone insulation significantly increasing the cost of the reactor;

- большие габаритные размеры.- large overall dimensions.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому реактору является трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя типа РТСТ-10-250-0,87 (Каталог продукции: «Трансформаторы, автотрансформаторы, электрические реакторы, выключатели, разъединители», ОАО «Электрозавод», г.Москва, 2000 г.), принятый за прототип, содержащий центральный, торцевые и боковые конструкционные элементы, образующие каркас, вертикально расположенные три фазные обмотки, между рядами проводов которых установлены прокладки, формирующие вертикальные вентиляционные каналы, опорные элементы, элементы опрессовки.The closest in technical essence to the claimed reactor is a three-phase current-limiting reactor for a soft starter of the RTST-10-250-0.87 type electric motor (Product catalog: "Transformers, autotransformers, electric reactors, switches, disconnectors", OJSC "Electrozavod", g .Moscow, 2000), adopted as a prototype, containing central, end and side structural elements forming a frame, vertically arranged three phase windings, between the rows of wires of which gaskets are installed, vertical ventilation ducts, support elements, crimping elements.

Недостатками реактора являются, большой расход изоляционных материалов и обмоточного провода, несовершенство конструкции реактора, сложность технологии изготовления и сборки реактора и низкая ремонтопригодность, недостаточная надежность работы реактора.The disadvantages of the reactor are the high consumption of insulating materials and winding wire, the imperfection of the design of the reactor, the complexity of the manufacturing and assembly of the reactor and low maintainability, insufficient reliability of the reactor.

Реактор - прототип обладает крупными габаритными размерами центрального, торцевых, опорных и боковых конструкционных элементов, а также фазных обмоток. Следовательно, для его изготовления требуется повышенный расход материалов, отчего увеличивается стоимость готового реактора. Применение для фиксации витков фазных обмоток опорных колец, изготовление опорных элементов и центрального конструкционного элемента с пазами и выступами свидетельствует о трудоемкости их изготовления. То, что все фазные обмотки расположены на центральном конструкционном элементе и требуют применения при изготовлении специального оборудования, а при ремонте требуются полная разборка и сборка реактора также с применением специального инструмента, позволяет сделать вывод о сложности его конструкции и низкой его ремонтопригодности. Завышенное сечение провода привело к увеличению габаритов фазных обмоток и расхода обмоточного провода, что также свидетельствует о несовершенстве конструкции реактора.The prototype reactor has large overall dimensions of the central, end, support and side structural elements, as well as phase windings. Therefore, for its manufacture requires an increased consumption of materials, which increases the cost of the finished reactor. The use for fixing the turns of phase windings of support rings, the manufacture of support elements and a central structural element with grooves and protrusions indicates the complexity of their manufacture. The fact that all phase windings are located on the central structural element and require application in the manufacture of special equipment, and during repair requires complete disassembly and assembly of the reactor also using a special tool, allows us to conclude that its design is difficult and its maintainability is low. The oversized cross section of the wire led to an increase in the dimensions of the phase windings and the consumption of the winding wire, which also indicates the imperfection of the reactor design.

Выполнение фазных обмоток круглой формы, а также установка ограниченного количества прокладок между рядами витков провода создает условия, при которых возможно образование большой стрелы провеса провода в сторону центра. Расстояние по хорде между соседними прокладками в наружных рядах реактора составляет 15-18 сантиметров, при этом стрела провеса провода может оказаться больше толщины прокладки. Причем, из-за возможности смещения витков могут существенно снизиться качество опрессовки обмоток и надежность их фиксации. В результате возможен пробой междурядной изоляции провода фазной обмотки с образованием в обмотке короткозамкнутого витка, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик и недостаточной надежности работы реактора.The execution of round phase windings, as well as the installation of a limited number of gaskets between the rows of turns of wire, creates the conditions under which the formation of a large arrow of wire sag to the center is possible. The chord distance between adjacent gaskets in the outer rows of the reactor is 15-18 centimeters, while the arrow of the wire sag may be greater than the thickness of the gasket. Moreover, due to the possibility of shifting the turns, the quality of crimping the windings and the reliability of their fixation can significantly decrease. As a result, a breakdown of the inter-row insulation of the phase winding wire is possible with the formation of a short-circuited winding in the winding, which leads to a deterioration in operational characteristics and insufficient reliability of the reactor.

Технический результат заявляемого решения - значительное снижение трудоемкости изготовления и расхода основных материалов, габаритных размеров, а именно: обмоточного провода, изоляционных материалов, диаметра и высоты обмоток, расстояния между обмотками, а также повышение надежности и ремонтопригодности.The technical result of the proposed solution is a significant reduction in the complexity of manufacturing and consumption of basic materials, overall dimensions, namely: winding wire, insulating materials, diameter and height of the windings, the distance between the windings, as well as increased reliability and maintainability.

Достигается технический результат тем, что в трехфазный токоограничивающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя, содержащий торцевые и боковые конструкционные элементы, вертикально установленные фазные обмотки, провода которых намотаны параллельно их оси рядами, с установленными между ними прокладками, формирующими вентиляционные каналы, опорные элементы, элементы опрессовки, введены амортизаторы, стягивающие элементы, изоляционные цилиндры, на каждом из которых расположена соответствующая фазная обмотка, выполненная, по крайней мере, в форме многогранника, зафиксированная в торцевых зонах по наружной и внутренней поверхностям через амортизаторы стягивающими элементами, причем, опорные и торцевые элементы, выполненные, по крайней мере, 4-х лучевыми и соединенные крестообразно, зафиксированы между боковыми конструкционными элементами. Стягивающие элементы выполнены в виде планок с элементами фиксации. Опорные элементы в виде пластин дополнительно содержат крестовины с амортизаторами. Фазные обмотки установлены на крестовины опорных элементов через амортизаторы. Между торцевыми элементами и фазными обмотками расположены крестовины с амортизаторами. Амортизаторы, выполнены, по крайней мере, из кремнийорганической резины. Боковые конструкционные элементы выполнены, по крайней мере, в виде сдвоенных реек. Сечение провода фазных обмоток выбрано из условия его допустимого нагрева за время пуска электродвигателя. Расстояние между фазными обмотками выбрано с учетом их взаимной индуктивности из условия требуемой индуктивности реактора, обеспечивающее необходимый изоляционный уровень для соответствующего класса напряжения. Провод фазных обмоток выполнен из материала с высокой теплоемкостью, по крайней мере, из алюминия. Элементы фиксации выполнены в виде шпилек. Шпильки выполнены, по крайней мере, из черного металла. Торцевые элементы выполнены, по крайней мере, из изоляционного материала.The technical result is achieved by the fact that in a three-phase current-limiting reactor for a soft-start device for the electric motor, containing end and side structural elements, vertically mounted phase windings, the wires of which are wound parallel to their axis in rows, with gaskets installed between them, forming ventilation ducts, supporting elements, elements crimping, shock absorbers, tightening elements, insulating cylinders are introduced, on each of which there is a corresponding phase winding, at least in the form of a polyhedron, fixed in the end zones along the outer and inner surfaces through the shock absorbers by the tightening elements, and the supporting and end elements made of at least 4 beam and connected crosswise, are fixed between the lateral structural elements . The tightening elements are made in the form of strips with fixing elements. The supporting elements in the form of plates additionally contain crosses with shock absorbers. Phase windings are installed on the crosses of the supporting elements through shock absorbers. Between the end elements and the phase windings are crosses with shock absorbers. Shock absorbers are made of at least silicone rubber. Lateral structural elements are made, at least in the form of double rails. The cross section of the phase winding wire is selected from the condition of its allowable heating during the start of the electric motor. The distance between the phase windings is selected taking into account their mutual inductance from the conditions of the required reactor inductance, providing the necessary insulation level for the corresponding voltage class. The phase winding wire is made of a material with a high heat capacity, at least of aluminum. The fixing elements are made in the form of studs. The studs are made of at least ferrous metal. End elements are made of at least insulating material.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что по сравнению с прототипом достигнуты высокие технико-экономические показатели за счет снижения трудоемкости изготовления реактора и значительного сокращения расхода материалов. Уменьшены габаритные размеры всех составных частей реактора, упрощена конструкция реактора. За счет уменьшения диаметра фазных обмоток удалось снизить усилия взаимодействия между фазными обмотками, что позволило уменьшить расстояние между ними и существенно снизить расход материалов. За счет выполнения опорных элементов в виде пластин и крестовин с амортизаторами, торцевых элементов, соединенных крестообразно и выполненных 4-х лучевыми из стеклопластика, удалось создать более легкую, прочную и надежную конструкцию по сравнению с реактором принятым за прототип.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that, in comparison with the prototype, high technical and economic indicators are achieved by reducing the complexity of manufacturing the reactor and significantly reducing the consumption of materials. The overall dimensions of all components of the reactor were reduced, and the design of the reactor was simplified. By reducing the diameter of the phase windings, it was possible to reduce the interaction forces between the phase windings, which allowed to reduce the distance between them and significantly reduce the consumption of materials. Due to the implementation of supporting elements in the form of plates and crosses with shock absorbers, end elements connected crosswise and made of 4-beam fiberglass, it was possible to create a lighter, stronger and more reliable design compared to the reactor adopted for the prototype.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен вид спереди реактора, Фиг.2 - вид сверху.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a front view of the reactor, Fig.2 is a top view.

Реактор содержит: торцевые элементы - 1, 2; боковой конструкционный элемент - 3, фазная обмотка - 4; прокладки - 5; опорные элементы - 6, 7; элементы опрессовки - 8; изоляционный цилиндр - 9; стягивающие элементы - 10, 11; амортизаторы - 12.The reactor contains: end elements - 1, 2; lateral structural element - 3, phase winding - 4; gaskets - 5; supporting elements - 6, 7; crimping elements - 8; insulating cylinder - 9; tightening elements - 10, 11; shock absorbers - 12.

Вертикально расположенные фазные обмотки 4 выполнены в форме многогранника, провода в них намотаны параллельно их оси рядами, с установленными между ними прокладками 5, формирующими вентиляционные каналы. Каждая фазная обмотка 4 расположена на отдельном изоляционном цилиндре 9. Междурядные прокладки 5, изготовлены из изоляционного материала, например, стеклотекстолита. Между соседними прокладками 5 провод намотан по прямой линии, образуя многогранник, обеспечивающий прочное натяжение обмоточного провода, исключающее его провисание до соседнего ряда при возникновении больших электродинамических усилий в фазных обмотках. Каждая фазная обмотка 4 стянута через амортизаторы 12 по торцевым зонам, стягивающими элементами 10, 11 выполненными в виде планок (10), изготовленных из изоляционного материала, и элементов фиксации (11). Стягивающие элементы 10 установлены по внутренней и внешней сторонам фазной обмотки. На каждую стянутую фазную обмотку 4 устанавливаются с двух сторон через амортизаторы 12 опорные элементы 7, выполненные в виде крестовин (7), образуя фазный модуль. Между крестовинами опорных элементов 7 соседних фазных обмоток 4 устанавливаются пластины опорных элементов 6. Расстояние между фазными обмотками 4 (высота амортизатора 12, крестовины 7 и высота пластины 6) выбрано с учетом их взаимной индуктивности из условия требуемой индуктивности реактора. Это расстояние обеспечивает также минимально необходимый изоляционный уровень для соответствующего класса напряжения.The vertically positioned phase windings 4 are made in the form of a polyhedron, the wires in them are wound parallel to their axis in rows, with spacers 5 installed between them, forming ventilation ducts. Each phase winding 4 is located on a separate insulating cylinder 9. The row spacers 5 are made of insulating material, for example, fiberglass. Between adjacent gaskets 5, the wire is wound in a straight line, forming a polyhedron, providing a strong tension of the winding wire, eliminating its sagging to the next row when large electrodynamic forces occur in phase windings. Each phase winding 4 is pulled together through the shock absorbers 12 along the end zones, the tightening elements 10, 11 made in the form of strips (10) made of insulating material, and fixing elements (11). Tightening elements 10 are installed on the inner and outer sides of the phase winding. On each contracted phase winding 4 are installed on both sides through the shock absorbers 12 support elements 7, made in the form of crosses (7), forming a phase module. Between the crosses of the supporting elements 7 of the adjacent phase windings 4, the plates of the supporting elements are installed 6. The distance between the phase windings 4 (the height of the shock absorber 12, the crosspiece 7 and the height of the plate 6) is selected taking into account their mutual inductance from the condition of the required reactor inductance. This distance also provides the minimum required insulation level for the corresponding voltage class.

Трехфазная конструкция реактора собирается в следующем порядке: на нижний торцевой элемент 2 устанавливаются вертикально три фазных модуля. Между ними устанавливаются опорные элементы 6, а на верхний фазный модуль устанавливается верхний торцевой элемент 1. При этом торцевые элементы 1, 2 устанавливаются на опорные элементы 7 трех фазных модулей. Концы верхнего и нижнего торцевых элементов 1, 2 фиксируются между боковыми конструкционными элементами 3. Таким образом, осуществляется вертикальная стяжка конструкции реактора. На верхнем торцевом элементе 1 установлены элементы опрессовки 8. Их регулировкой осуществляется опрессовка через верхний опорный элемент 7 всех фазных обмоток 4. Затем производится фиксация опорных элементов 7 между боковыми конструкционными элементами 3.The three-phase reactor design is assembled in the following order: three phase modules are mounted vertically on the lower end element 2. The supporting elements 6 are installed between them, and the upper end element 1 is installed on the upper phase module. In this case, the end elements 1, 2 are installed on the supporting elements 7 of the three phase modules. The ends of the upper and lower end elements 1, 2 are fixed between the side structural elements 3. Thus, a vertical screed of the reactor structure is carried out. The crimping elements 8 are installed on the upper end element 1. They are adjusted by crimping through the upper supporting element 7 of all phase windings 4. Then, the supporting elements 7 are fixed between the side structural elements 3.

Опорные и торцевые элементы 6, 7, 1, 2 соединенные крестообразно и выполненные, по крайней мере, 4-х лучевыми зафиксированы между боковыми конструкционными элементами 3, выполненными, по крайней мере, в виде сдвоенных реек. Опорные и торцевые элементы 6, 7, 1, 2 выполнены, по крайней мере, из изоляционного материала. Амортизаторы 12, выполнены, по крайней мере, из кремнийорганической резины.Support and end elements 6, 7, 1, 2 connected crosswise and made at least 4 beam fixed between the side structural elements 3, made at least in the form of double rails. The support and end elements 6, 7, 1, 2 are made of at least insulating material. Shock absorbers 12 are made of at least silicone rubber.

Реактор включен во входной цепи УПП и предназначен для защиты тиристоров устройства в аварийном режиме. Выходы УПП подключены к обмоткам электродвигателя. В процессе пуска УПП плавно увеличивает частоту и величину напряжения на электродвигателе, разгоняя его до номинальной скорости. Затем включается выключатель и подключает электродвигатель напрямую к питающей сети. При этом УПП выключается. Время плавного пуска электродвигателя не превышает 20 секунд. В установившейся практике предусматривается возможность поочередного пуска от одного устройства трех электродвигателей подряд, с паузами между пусками по 5 минут. Таким образом, общее время работы не превышает 60 секунд.The reactor is included in the input circuit of the soft starter and is designed to protect the thyristors of the device in emergency mode. The outputs of the soft starter are connected to the motor windings. During the start-up, the soft starter gradually increases the frequency and magnitude of the voltage on the electric motor, accelerating it to the rated speed. Then the switch turns on and connects the electric motor directly to the mains. In this case, the soft starter is turned off. The soft start time of the electric motor does not exceed 20 seconds. In established practice, it is possible to start three motors in a row from one device in a row, with pauses between starts of 5 minutes. Thus, the total operating time does not exceed 60 seconds.

Сечение провода фазной обмотки зависит от множества факторов:The cross section of the phase winding wire depends on many factors:

- нагрева провода за время пуска и охлаждения во время пауз;- heating of the wire during start-up and cooling during pauses;

- нагрева провода аварийным током устройства;- heating the wire with the emergency current of the device;

- изменения удельного сопротивления провода из-за его нагрева;- changes in the resistivity of the wire due to its heating;

- зависит от свойств материала провода, от формы обмотки и от количества прокладок между рядами (увеличение количества прокладок уменьшает стрелу провеса провода);- depends on the material properties of the wire, on the shape of the winding and on the number of gaskets between the rows (an increase in the number of gaskets reduces the arrow of the wire sag);

- от величины электродинамических усилий и времени их действия в аварийном режиме. Эти усилия зависят от размеров обмоток и от расстояния между ними. Размеры обмотки зависят, в свою очередь, от сечения провода, а продолжительность максимальных электродинамических усилий зависит от величины активного сопротивления обмотки.- the magnitude of the electrodynamic forces and the time of their action in emergency mode. These efforts depend on the size of the windings and on the distance between them. The dimensions of the winding, in turn, depend on the cross section of the wire, and the duration of the maximum electrodynamic forces depends on the magnitude of the active resistance of the winding.

Учитывая многокритериальность решаемой задачи, выбор размеров элементов конструкции реактора и оптимального сечения провода фазной обмотки производился с помощью имитационного компьютерного моделирования тепловых, электромагнитных и электродинамических процессов с использованием программы Elcut 5.5.Considering the multi-criteria nature of the problem being solved, the choice of the dimensions of the reactor construction elements and the optimal section of the phase winding wire was carried out using computer simulation of thermal, electromagnetic and electrodynamic processes using the Elcut 5.5 program.

С уменьшением сечения провода увеличивается активное сопротивление фазной обмотки, что ведет к значительному уменьшению постоянной времени затухания переходного процесса тока короткого замыкания (в опытном образце реактора указанная постоянная времени уменьшилась почти в 4 раза по сравнению с прототипом). Ток значительно быстрее спадает от ударного значения до установившегося (разница в 2,54 раза). Известно, что мгновенные значения усилий, как внутри обмоток, так и между обмотками, изменяются по сложным законам, но прямо пропорционально длительности и квадрату мгновенного значения тока. Следовательно, конструкция реактора и провод фазных обмоток меньшее время испытывают максимальные усилия, что способствует упрощению конструкции и уменьшению сечения провода фазных обмоток. Это обстоятельство особенно важно для реакторов с маленьким сечением провода (следует заметить, что в реакторах, работающих в длительном режиме, сечение провода в несколько раз выше, чем в предлагаемом решении, поэтому проверка провода на динамическую устойчивость обмотки при аварийных токах носит вспомогательный характер).With a decrease in the cross section of the wire, the active resistance of the phase winding increases, which leads to a significant decrease in the decay time constant of the transient process of the short circuit current (in the prototype of the reactor, this time constant decreased by almost 4 times compared with the prototype). The current drops much faster from the shock value to the steady state (a difference of 2.54 times). It is known that the instantaneous values of efforts, both inside the windings and between the windings, vary according to complex laws, but in direct proportion to the duration and square of the instantaneous current value. Therefore, the design of the reactor and the wire of the phase windings experience maximum effort for less time, which helps to simplify the design and reduce the cross-section of the wire of the phase windings. This circumstance is especially important for reactors with a small wire cross-section (it should be noted that in reactors operating in continuous operation, the wire cross-section is several times higher than in the proposed solution, therefore, checking the wire for dynamic stability of the winding under emergency currents is of an auxiliary character).

В предлагаемой конструкции реактора торцевые элементы выполнены 4-х лучевыми из стеклопластика, для каждой фазной обмотки предназначен отдельный изоляционный цилиндр, уменьшены размеры пластин опорных элементов, изоляционных цилиндров, боковых конструкционных элементов. Эти преимущества по сравнению с прототипом позволили значительно снизить расход изоляционных материалов. Для снижения удельного давления на провод фазных обмоток опорные элементы дополнительно содержат широкие крестовины с амортизаторами. Опорные элементы соединены крестообразно и закреплены между боковых конструкционных элементов, что позволило перераспределить усилия между обмотками на конструкцию реактора, сделать ее прочной при минимальном расходе стеклопластика. Оптимизация сечения провода обмотки в соответствии с параметрами режима пуска электродвигателя позволила значительно уменьшить расход провода, в том числе за счет уменьшения диаметра фазной обмотки.In the proposed reactor design, the end elements are made of 4-beam fiberglass, a separate insulating cylinder is designed for each phase winding, the sizes of the supporting elements plates, insulating cylinders, side structural elements are reduced. These advantages compared with the prototype allowed to significantly reduce the consumption of insulating materials. To reduce the specific pressure on the phase winding wire, the support elements additionally contain wide crosses with shock absorbers. The support elements are connected crosswise and fixed between the side structural elements, which allowed the redistribution of forces between the windings on the reactor structure, to make it durable with a minimum consumption of fiberglass. Optimization of the cross section of the winding wire in accordance with the parameters of the start-up mode of the electric motor made it possible to significantly reduce the consumption of the wire, including by reducing the diameter of the phase winding.

Уменьшение диаметра фазных обмоток, существенно снизило величину электродинамических усилий между обмотками. Это позволило уменьшить расстояние между фазными обмотками до величины, определяемой испытательным напряжением между обмотками. Также отметим, что уменьшение диаметра фазной обмотки снижает длину стрелы провеса провода, что увеличивает устойчивость провода к электродинамическим усилиям в обмотке и позволяет уменьшить сечение провода. Этому же способствует намотка фазной обмотки в виде многоугольника: провод прочно натянут, в нем действуют силы на разрыв, устойчивость к которым у него в несколько раз больше чем к усилиям на изгиб. Кроме уменьшения сечения провода это (уменьшение диаметра обмоток и расстояния между ними) позволяет уменьшить расход изоляционных материалов в обмотках и между ними.Reducing the diameter of the phase windings, significantly reduced the magnitude of the electrodynamic forces between the windings. This made it possible to reduce the distance between the phase windings to a value determined by the test voltage between the windings. We also note that reducing the diameter of the phase winding reduces the length of the arrow of the wire sag, which increases the resistance of the wire to electrodynamic forces in the winding and reduces the cross section of the wire. The winding of the phase winding in the form of a polygon also contributes to this: the wire is firmly tensioned, it has tensile forces, the resistance to which is several times greater than the bending forces. In addition to reducing the cross section of the wire, this (reducing the diameter of the windings and the distance between them) can reduce the consumption of insulating materials in the windings and between them.

Так как время плавного пуска электродвигателя и механизма не превышает обычно 60 секунд, то в этот период происходит в основном только нагрев провода, его охлаждение невелико. Поэтому выбор материала провода с высокой теплоемкостью (с высокими аккумулирующими свойствами тепла), позволяет дополнительно снизить сечение провода. Следует отметить, что выбор алюминия здесь обусловлен не его стоимостью, как в иных реакторах или трансформаторах, а более высокими его, в сравнении с медью, теплоемкостью и модулем Юнга. Нагрев шпилек за время пуска незначителен, изготовление их из черного металла позволяет уменьшить стоимость реактора.Since the soft start time of the electric motor and the mechanism usually does not exceed 60 seconds, during this period mainly only heating of the wire occurs, its cooling is small. Therefore, the choice of wire material with high heat capacity (with high heat storage properties), allows to further reduce the wire cross section. It should be noted that the choice of aluminum here is not determined by its cost, as in other reactors or transformers, but by its higher, in comparison with copper, heat capacity and Young's modulus. The heating of the studs during the start-up is negligible, their manufacture from ferrous metal allows to reduce the cost of the reactor.

В предложенной конструкции реактора упрощается технология изготовления реактора, снижается расход материалов и себестоимость реактора в целом. Не требуются специальные оборудование или инструмент для его изготовления.The proposed reactor design simplifies the manufacturing technology of the reactor, reduces the consumption of materials and the cost of the reactor as a whole. No special equipment or tools for its manufacture are required.

Изготовлен опытный образец реактора и проведены его испытания, которые показали, что предлагаемая конструкция проста и надежна в эксплуатации, обладает малыми габаритными размерами и массой, низкой трудоемкостью изготовления, ремонтопригодностью.A prototype reactor was manufactured and tested, which showed that the proposed design is simple and reliable in operation, has small overall dimensions and weight, low manufacturing complexity, maintainability.

Заявляемый реактор успешно прошел испытания и в ближайшее время планируется его серийный выпуск.The inventive reactor has been successfully tested and its serial production is planned in the near future.

Claims

1. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor, comprising end and side structural elements, vertically mounted phase windings, the wires of which are wound parallel to their axis in rows, with spacers installed between them, forming ventilation ducts, supporting elements installed between the phase windings, elements crimping, fixing elements, characterized in that the shock absorbers, tightening elements, insulating cylinders are introduced, on each of which is located the corresponding phase winding, made at least in the form of a polyhedron and fixed in the end zones along the outer and inner surfaces through the shock absorbers with pulling elements, and the supporting and end elements made of at least 4-beam and connected crosswise, are fixed between the side structural elements.

2. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the tightening elements are made in the form of strips with fixing elements.

3. A three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the support elements further comprise crosses.

4. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the phase windings are mounted on the crosses of the support elements through shock absorbers.

5. A three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that crosses with shock absorbers are located between the end elements and the phase windings.

6. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the shock absorbers are made of at least silicone rubber.

7. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the side structural elements are made at least in the form of double rails.

8. A three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the cross section of the phase winding wire is selected from the condition of its allowable heating during the electric motor start-up.

9. A three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the distance between the phase windings is selected taking into account their mutual inductance from the conditions of the required reactor inductance, providing the necessary insulation level for the corresponding voltage class.

10. A three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the phase winding wire is made of a material with high heat capacity, at least of aluminum.

11. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 2, characterized in that the fixing elements are made in the form of studs.

12. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 11, characterized in that the studs are made of at least ferrous metal.

13. Three-phase current-limiting reactor for a soft starter of an electric motor according to claim 1, characterized in that the end elements are made of at least an insulating material.