WO2019009869A1 - Controlled electrical reactor - Google Patents

Controlled electrical reactor Download PDF

Info

Publication number
WO2019009869A1
WO2019009869A1 PCT/UA2018/000068 UA2018000068W WO2019009869A1 WO 2019009869 A1 WO2019009869 A1 WO 2019009869A1 UA 2018000068 W UA2018000068 W UA 2018000068W WO 2019009869 A1 WO2019009869 A1 WO 2019009869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sections
winding
reactor
rod
control winding
Prior art date
Application number
PCT/UA2018/000068
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ
Original Assignee
Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ
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 Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ filed Critical Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ
Publication of WO2019009869A1 publication Critical patent/WO2019009869A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
    • H01F21/02—Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
    • H01F21/08—Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers by varying the permeability of the core, e.g. by varying magnetic bias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering and can be used, for example, as a shunt reactor for regulating voltage and reactive power in high-voltage power lines.
  • Voltage regulation on the transmission line is carried out by compensating its reactive power, for which the line is shunted by controlled reactors used as regulators of reactive current.
  • a controlled electric reactor is known (see US No. 4837497 dated December 29, 1987, published June 6, 1989, IPC H01F29 / 02, 30/10, 30/12, G05F3 / 04), which contains an electronic control system and an electromagnetic part comprising a power winding and a control winding consisting of sections wound with wires in each of the phases of the reactor, as well as a magnetic conductor made in the form of two rods, on each of which primary and secondary windings are placed, the primary windings are connected in parallel, and the secondary windings are connected in series.
  • the electronic control system for regulating inductive resistance on the primary side of the winding contains a bi-directional electronic key on the thyristors with phase control.
  • Known controlled electric reactor provides current control only through the primary winding at a low level of harmonics with serial numbers 5, 7, 11, 13.
  • the parameters of the electronic key must correspond to the primary winding voltage, which at a voltage of more than 100 kV leads to the need to use a large number connected powerful thyristors, substantially underloaded by current. Therefore, the disadvantages of the known device is the low reliability of its operation and the high cost of the reactor.
  • a controlled electric reactor (see RF patent Ns? 2518149, h. N ° 2012139807 from 09.09.2012, publ. 10.06.2014, IPC H02J 3/00 ), containing an electronic control system and an electromagnetic part, including in each phase of the reactor the network and control windings consisting of sections wound up with wires, as well as a core magnetic conductor, the rods of which are made of elements arranged in series along the height and divided into two parallel s parts - inner and outer, the outer portion of each rod element executed nonmagnetic gap, wire coils comprise coil sections network section of the rod as a whole, and coils of wire sections cover the control winding section of the shaft part.
  • the basis of the invention is the task of improving a controlled electric reactor, in which, by introducing new elements, new connections between them and new elements, it is possible to control low-voltage biasing of local elements of the magnetic core, which reduces the installed power level of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, thereby increasing the reliability of the device while reducing the cost of re Ktorov.
  • the controlled DC voltage source contains a series-connected power transformer for a semiconductor converter, a semiconductor converter with an input overvoltage protection unit, and an autonomous automatic control system.
  • each phase contains additional taps connected to the power transformer of a controlled DC voltage source.
  • - parallel parts of at least one element of the reactor core are made in the form of discs of electrical steel plates radially laminated around the perimeter, separated from other elements of the rod by nonmagnetic gaps, both in the outer and in the inner parts, while the control winding sections are located inside external drive, and the sections of the power winding are located outside the external drive,
  • the electronic control system is made in the form of at least one controlled DC voltage source, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of control winding sections,
  • the parallel parts of at least one element of the reactor core are made in the form of discs of electrical steel plates radially laminated around the perimeter of the plates, separated from the other rod elements by non-magnetic gaps, both in the outer and in the inner parts, while the control winding section located inside the external drive, and the sections of the power winding are located outside the external drive, which provides manufacturability.
  • the disks can be manufactured separately, for example, as in conventional shunt reactors using automatic process equipment.
  • Such local elements of the rod with the control winding sections concentrated in them make it possible to conduct the magnetization of these elements separately, independently of other elements of the rod. Local magnetization requires less energy and allows you to perform a control winding for high currents (up to 2000 A), but low voltage (up to 500 V).
  • a low-voltage control winding placed between two parallel vertical parts of the rod does not require complex insulation and large insulation distances, and the network winding remains high-voltage (from 10 kV to 1200 kV).
  • the design of the controlled reactor is compact, reduces the consumption of materials, and also reduces losses.
  • the electronic control system is designed as At least one controlled DC voltage source, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of control winding sections, eliminates the use of unreliable electronic components designed for high voltage and high power (up to 100% of reactor power). This ensures current control in the control winding sections at low voltage (up to 500 V) and power (5-10% of reactor power).
  • Such a control system is more reliable, more compact and has lower costs, both in terms of cost and laboriousness of manufacturing.
  • a controlled DC voltage source contains a semiconductor converter power supply transformer connected in series, a semiconductor converter with an input overvoltage protection unit and an autonomous automatic control system, allows, at optimal costs, to provide all the functions of a controlled reactor necessary for low-voltage, large current, smooth and fast automatic regulation of the current in the control winding according to a given algorithm management.
  • the automatic control system receives signals of the current values of the network voltage at the connection point of the reactor and the consumed current of the power winding. Depending on the values of these signals and the specified allowable values to ensure the stabilization of the mains voltage at the connection point of the reactor or the power consumption of the network winding, the controlled DC voltage source changes the value of the voltage supplying the control winding and adjusts the consumed reactive current of the reactor.
  • the reliability of the device is improved by allowing the controlled low-voltage magnetization of local elements of the magnetic core, which reduces the installed capacity of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, while reducing the cost of the reactor.
  • Figure 1 shows an example of a reactor with independent adjustment of the reactive current of the phases.
  • Figure 2 shows an example of a reactor with synchronous regulation of the reactive current of the phases.
  • FIG. 3 shows an example of a reactor with synchronous regulation of the reactive current of the phases containing an additional compensation winding.
  • Figure 4 shows examples of blending discs of rod elements.
  • Figure 5 shows examples of the general form of rod elements (disks) with channels.
  • Figure 6 shows examples of the arrangement of the elements of the rod, the sections of the power winding and the control winding in section.
  • FIG. 7 shows examples of the layout of the active part. controlled reactor.
  • Managed electrical reactor which claims to contain an electronic control system 1 and an electromagnetic part, which includes wound section 2 of the network winding 3 and the control winding 4 in each of the phases of the reactor, as well as the core magnetic core 5, the rods 6 of which are made of elements 7 located consistently in height and divided into two parallel parts 8, 9, respectively, internal and external.
  • the inner part 8 and the outer part 9 of the element 7 of the rod 6 there is a non-magnetic gap 10, and the turns of the wires of the sections 2 of the network winding 3 are arranged so that they cover the cross section of the rod 6 as a whole, and the turns of the wires of the sections 2 of the control winding 4 cover the cross section of the rod 6 partially.
  • the electronic control system 1 contains at least one controlled DC voltage source 11, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of sections 2 of the control winding 4 in each of the reactor phases, and are grounded through additionally installed resistors 12.
  • the number of sections 2 of the control winding 4 on the rod 6 is pairwise, and the ends of adjacent sections 2 in control winding 4 are connected oppositely in parallel, that is, the ends of adjacent sections in control winding 4 are connected in parallel, and the winding direction in them is opposite.
  • the alternating currents induced in the adjacent sections 2 of the control winding 4 by the alternating magnetic field of the network winding 3 have an opposite direction, and the direct currents from the controlled constant voltage source 1 1 are equally directed.
  • At least one element 7 of the reactor core 6 is made in the form of at least one disk 13 of the electrical steel plates radially laminated around the perimeter, and section 2 of the control winding 4 is located inside the element 7 of the rod 6, and the section of the network winding 3 is outside the element 7 rod 6.
  • the element 7 of the rod 6, made in the form of a disk 13, is separated from the other elements of the rod 6 by non-magnetic gaps 10, both in the outer part 9 and in the inner part 8, and has at least one channel 14 from the inner part 8 disk 13 to the outer part 9.
  • the ends of the control windings of 4 different phases can be connected according to the “open triangle” scheme, with the open ends connected to the controlled source 1 1 of constant voltage.
  • the controlled source And the DC voltage may contain a series-connected transformer 16 for supplying the semiconductor converter 17, the semiconductor converter 17 with an input overvoltage protection unit 18 and an autonomous automatic control system 19.
  • Compensation windings 15 or network windings 3 of each phase may contain additional taps 20 connected to the power transformer of a controlled DC voltage source 11 located inside the electromagnetic system of the reactor or on its external surface.
  • Figure 1 illustrates an example of a three-phase (phase A, B, C) reactor according to the claimed technical solution, containing on the rod 6 of the magnetic core 5 of each phase a network winding 3 and control winding 4.
  • Rod 6 of each phase consists of four elements in series vertically arranged
  • Network winding 3 consists of four sections 2, connected in series from top to bottom. The beginning of the direction of winding turns sections 2 is shown in figure 1 in the form of points. Sections 2 of the power winding 3 encompass the inner and outer parts 8, 9 of the elements 7 of the rod 6. The ends (X,, Z) of the power winding of 3 different phases are connected according to the star circuit and grounded at a common point.
  • the control winding 4 in each phase consists of four sections 2, which are in pairs (the first with the second and the third with the fourth) are connected oppositely in parallel. Between themselves, these pairs are connected in series.
  • Sections 2 of the network winding 3 cover only the internal parts 8 of the elements 7 of the rod 6.
  • the terminals "+" and "-" of controlled sources 11 are grounded through resistors 12. Such a connection provides independent phase-by-phase regulation of the reactor current.
  • FIG. 2 illustrates a second example of a three-phase circuit (phase A,
  • the rod 6 of each phase consists of four successively vertical elements 7, divided into internal and external parallel parts 8, 9 , respectively.
  • the elements 7 of the rod 6 are separated from each other by non-magnetic gaps 10 in the outer and inner parts 8, 9, respectively.
  • the network winding 3 consists of four sections 2, connected in pairs in series from top to bottom (the first section 2 is connected in series with the second, and the third section 2 is the fourth). Between a pair of sections 2 are connected in parallel. The beginning of the direction of winding turns sections 2 is shown in figure 2 in the form of points.
  • Sections 2 of the power winding 3 encompass the inner and outer parts 8, 9 of the elements 7 of the rod 6.
  • the ends (X,, Z) of the power winding of 3 different phases are connected according to the star circuit and grounded at a common point.
  • the control winding 4 in each phase consists of eight sections 2, which consist of two groups connected oppositely in parallel.
  • the first group consists of four sections 2, located on the inner parts 8 of the elements 7 of the rod 6, and the second group includes four sections 2, covering sections 2 of the first group.
  • Sections 2 of the control winding 4 cover only the internal parts 8 of the elements 7 of the rod 6.
  • Fig.Z illustrates the third example of the three-phase reactor circuit according to the claimed technical solution, containing all the elements of the magnetic circuit 5, the network winding 3 and the control winding 4, similar to that shown in figure 2, but containing on the rod 6 of the magnetic circuit 5 of each phase an additional compensation winding 15.
  • compensation winding 15 consists of four sections connected in series, covering the elements 7 of the magnetic circuit 5, and section 2 of the control winding 4. The beginning (and in C and the ends (x and Zk) of the compensation windings 15 of different phases connected by a "triangle".
  • the tops of the “triangle” of the compensation winding 15, as shown in FIG. 3, are connected to the power supply transformer 16 of the semiconductor converter 17 by means of additional taps 20, which converts the alternating current of the compensation winding 15 into the current of the control winding 4.
  • the current value of the winding 4 is controlled by signals autonomous system 19 automatic control.
  • Such a design of a controlled constant-voltage source 1 1 ensures the autonomy of reactor operation without using the substation’s own needs network.
  • the thyristor bridge As a semiconductor converter 17, you can use a thyristor bridge, made on the basis of phase-controlled switching angle controlled thyristors. In this case, the thyristor current is selected up to 2000-3000A. With the required power of reactors installed in high-voltage networks (1 UkV and above), from KOOKVA to 200000 kVA, in the claimed device, the installed power of the controlled voltage source 11 will be from 5% to 10% of the installed reactor power, and not 100%, as in the prototype .
  • surge suppressors manufactured by industry. Due to the wiring diagram of sections 2 of the control winding 4, which is used in the inventive device, the voltage at the ends of the control winding 4 induced by the alternating magnetic flux is low. Therefore, it is possible to use surge suppressors for voltages up to 1kV-5kV.
  • a microprocessor device can be used, connected to a semiconductor converter 17 and measuring voltage transformers 21 and current transformers 22, which measure the voltage at the connection point of the reactor and the current of the power winding 3 of each phase of the reactor.
  • the connection can be made using copper cables (when transmitting analog signals) or using fiber optic cables and wireless communication (when transmitting digital signals).
  • Software autonomous system 19 of automatic control containing, for example, a computer, controllers, microprocessors, provides real-time analysis of the actually measured voltage values at the reactor's connection point and the current of the network winding 3. At the same time, the deviation of these data from the pre-determined acceptable values is evaluated . Signals are generated that control the turn-on phases of the controlled thyristors of the semiconductor converter 17. Analogous autonomous systems 19 of automatic control are manufactured in industry and are used in the power industry.
  • Figure 4 illustrates various examples of the implementation of the elements 7 of the magnetic circuit 5 in the form of radial laminated disks 13.
  • Figure 4a shows an element assembled and glued together from four separate parts consisting of radially laminated plates: the inner vertical part 8, the outer vertical part 9, the lower horizontal part and the upper horizontal part. With such an assembly, a disk is obtained that has a cavity inside. When assembling, before installing and gluing the upper horizontal part of the disk 13, sections 2 of the control winding 4 are installed into this cavity.
  • FIG. 4b shows an element in which, unlike the element shown in figa, there are several vertical parts, separated from each other by non-magnetic gaps 10.
  • Fig. 4b shows an element with four internal and four external vertical parts. In the cavity formed between the vertical and horizontal parts, when the element is assembled, sections 2 of the control winding 4 are also installed.
  • Figure 5 shows a General view of the elements of the magnetic circuit 5 in the form of disks 13 in the collection.
  • figa shows the implementation of two separate disks 13, each of which can be performed according to the scheme of the charge shown in figa, or figs, or fig.4 ⁇ 1.
  • the disks 13 are separated by a non-magnetic gap 10.
  • FIG. 5b shows a composite disk 13 with four external and four internal vertical parts 8, 9, which is made according to the scheme shown in FIG. 4b.
  • the disks 13 can be made channels 14 for the passage of oil, the cooling section 2 of the control winding 4, located inside the elements 7 of the rod 6 and, if necessary, to output the ends of the sections 2 of the control winding 4.
  • the channels 14 can be located on the vertical or horizontal parts of the disks 13 These local channels 14 form at the manufacture of the corresponding parts of the disk 13 by reducing the size of the laminated plates or their distance in individual sectors of the parts of the disk 13.
  • Section 2 of the control winding 4, as shown in FIG. 5b are interconnected inside the element 7 of the rod 6. Outside, through the channels 14, the beginnings (al) and ends (xl) of the turns of the section 2 group of the control winding 4 are removed.
  • FIG. 6 shows a view of the elements 7 of the magnetic circuit 5 in the form of disks 13 in a sectional view.
  • Figure 6 shows the elements 7 of the rods 6 of the magnetic core 5 in the form of disks 13, section 2 of the control winding 4, located inside these disks 13, sections 2 of the network winding 3, located outside of these disks 13.
  • Al Al, A2, A3, A4 for the power winding 3 and al, a2, a3, a4 for the control winding 4.
  • Fig.6 The ends of the sections 2 in the winding direction in Fig.6 denote: XI, X2, X3, X4 for the power winding 3 and xl, x2, x3, x4 for control winding 4. Different directions of alternating current in sections 2 of windings are marked by circles.
  • figa shows the execution of the device containing two sections 2 of the control winding 4, each of which is located inside the individual disks 13 and two sections 2 of the network winding 3.
  • FIG. 6b shows an embodiment of a device comprising four sections 2 of the control winding 4, which are located inside an element assembled from four vertical inner disks 13, four vertical external disks 13, upper and lower horizontal disks 13.
  • the beginnings al, a2, AZ, a4 of the control winding 4 and the ends xl, x2, x3, x4 of the control winding 4 in this design must be interconnected in pairs oppositely in pairs , as shown in FIG. In this case, the current in these sections 2, induced by the alternating magnetic field from the current of the power winding 3, will have a different direction in adjacent sections 2 of the control winding 4 located at the same time.
  • the beginning of Al, A2, A3, A4 and the ends XI, X2, HZ, X4 sections 2 of the power winding 3 can be connected, both in series and in parallel.
  • FIG. 6c shows a device different from the device shown in FIG. 6b, the presence of eight sections 2 of the control winding 4, divided into two groups and arranged concentrically in four sections 2 in each group. Sections 2 within the group are connected in series, and between the groups in opposite directions in parallel, as shown in the diagram of FIG. 2. In this direction, the current induced by the alternating magnetic field of the network winding 3 will have a different direction in the radially adjacent sections 2 of the control winding 4.
  • Fig.7 illustrates a different design of the layout of the active part of the reactor according to the claimed technical solution.
  • 7 shows a diagram of the magnetic circuit 5 of a three-phase reactor containing three rods 6, two vertical side yokes and horizontal yokes.
  • the yoke is assembled from electrical steel plates according to one of the known schemes of shtchtovka, for example, according to the scheme with an oblique junction of the plates.
  • Each rod 6 consists of several successive elements 7 arranged along the height.
  • Extreme elements 7 are made in the form of radial laminated disks 13, common for the construction of high-voltage reactors, and others - in the form of radial laminated disks 13, containing inside section 2 of the control winding 4 (the design of the disk of figure 4, figure 5). Sections 2 of the control winding 4 cover only the inner vertical parts of the disks 13, and sections 2 of the power winding 3 cover both the inner and outer parts.
  • the elements 7 of the rod 6 are separated by non-magnetic gaps 10, which can be performed by known methods, for example, using ceramic spacers.
  • the beginning of the winding of the network windings of 3 different phases is marked A, B, C, and the ends X, Y, Z.
  • the ends can be connected, for example, according to the “star” scheme, as shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3.
  • Sections 2 of the control winding 4 shown in FIG. 7 are connected in pairs opposite in height in parallel, in a manner similar to that shown in FIG. 6b.
  • Section 2 of the control winding 4, shown in fig.7b are connected in groups opposite in parallel, similarly to figs 6c.
  • control windings of 4 different phases are indicated in FIG. 7 by small letters a, b, c and x, y, z. These ends are connected to the terminals "+" and "-" of the controlled DC voltage source 11, for example, according to the schemes of FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3.
  • Network windings 3 (see Fig.7) of each phase of the reactor is connected to the corresponding phases of the electrical network.
  • the ends of these windings are connected according to the “star” scheme and are grounded (FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3).
  • an alternating current flows after such a connection.
  • the ends of sections 2 of the control winding 4 "a, b, c, x, y, ⁇ " are connected to the controlled source 11 constant voltage (figure 1, figure 2). Then they are grounded using resistors 12 (figure 1, figure 2).
  • the power of the controlled constant voltage source 11 is carried out either from the station's own needs network or from the windings of the electromagnetic part of the reactor (FIG. 3).
  • the control winding 4 (Fig. 7) the direct current is also zero.
  • the claimed device operates as a conventional shunt reactor with non-magnetic gaps (Fig. 7).
  • the current of the power winding 3 (Fig. 7) creates a magnetic flux, in which the magnetic field induction has an axial Bo and radial Br components.
  • the axial component of induction In passes through the elements 7 of the rod 6 so that its values in the vertical outer parts 9 and the vertical inner parts 8 are almost the same.
  • the active cross section of the core 6 of the magnetic circuit 5 is the sum of the active cross sections of the vertical outer parts 9 and the vertical inner parts 8 of the element 7 of the core 6 of the magnetic core 5.
  • the radial component of the induction Bg of this magnetic field enters the lateral surface of the outer part 9 of the element 7 and does not create additional losses in the rod 6 magnetic circuit 5.
  • the value of the axial component In in the rod 6 is selected so that the electrical steel plates of the elements 7 of the rod 6 are not saturated.
  • the magnetic permeability electrical steel and inductance of the power winding 3 reaches a maximum value for a specific geometry and the number of turns of the power winding 3, as well as for specific dimensions of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 and non-magnetic gaps 10 between them.
  • the signals of the autonomous system 19 of the automatic control change the voltage produced by the controlled source 11 (FIG. 1, FIG. 2) of the direct voltage, and through the turns of the control winding sections 2
  • bias flux additional magnetic flux passing through the vertical and horizontal parts of the elements 7 of the rod 6.
  • the magnitude of the induction W of this additional magnetic flux depends on the amount of current generated by the controlled constant voltage source 1 1, the specific geometry and the number of turns of the sections 2 of the power winding 3 , as well as the specific dimensions of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 and non-magnetic gaps 10 between them.
  • the resulting magnetic flux the sum of the alternating magnetic field fluxes of sections 2 of the network winding 3 and the constant magnetic field of sections 2 of the control winding 4 in the outer 8 and inner 9 vertical parts of the elements 7 of the rods 6 of the magnetic core 5 will be different.
  • the magnitude of the induction Bs of this resultant flux will vary in the outer 8 and inner 9 vertical parts of the elements 7 each half-cycle of the alternating magnetic field frequency In sections 2 of the power winding 3.
  • the mode in which the entire induction frequency of an alternating magnetic field V in the inner 8 and outer 9 vertical parts of the elements 7 of the rods 6, the total induction Bs (Bo + Bm) is greater than the value of the induction Bp of technical saturation of electrical steel, and the difference value (BW ) less Bp, hereinafter referred to as the “half-period saturation” mode.
  • the active section of the element 7 of the rod 6 in the “half-period saturation” mode decreases by the value of the cross-sectional area of the corresponding vertical section of the element 7 of the rod 6. Such changes lead to a sharp decrease in the inductance of the power winding 3 and, accordingly, an increase in the current consumed by the reactor.
  • the resulting magnetic field induction Bs will increase, passing through the horizontal parts of the element 7 of the rod 6. Since the horizontal parts of the induction Wo and W are directed almost perpendicular to each other, the electrical steel in the horizontal areas will be saturated when the resulting induction in them is Bs, approximately equal to the square root of the sum of squares of inductions In and W, exceeds the saturation induction of steel VP The magnitude of the resultant induction Bs in the horizontal portions of the elements 7 of the rod 6 does not depend on the change in the half periods of the main harmonic.
  • the mode in which, in addition to the half-period saturation mode of one of vertical sections, the saturation of the horizontal sections of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic circuit 5, during the entire half-period of the magnetic field frequency B, will be referred to as the "half-longitudinally longitudinal transverse magnetization" mode.
  • the magnetic permeability of the horizontal portions of the elements 7 of the rod 6 decreases sharply and the inductance of the power winding 3 decreases further, and the current in it increases further.
  • the resulting induction Bs can be achieved when all the vertical and horizontal sections of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 are saturated throughout the half-period of the frequency of the alternating magnetic field.
  • This mode is referred to as the “full-period saturation” mode. In this mode, the magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 and the inductance of the power winding 3 will decrease even more, and the current consumed will increase even more.
  • the decrease in current in sections 2 of the control winding 4 by means of an adjustable source 1 1 of constant voltage connected to these sections 2 leads to the reverse demagnetization process.
  • the relative magnetic permeability of the respective sections of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic circuit 5 varies from tens of thousands in idle mode to several units in the "full-period saturation" mode.
  • the change of the magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 leads to a change in the inductance of the network winding 3 and, therefore, to the change in reactive power consumed by the reactor.
  • a significant, up to one to two dozen, reduction of the relative magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic conductor 5 occurs already during the transition from the idling mode to the “half-period saturation” mode and to the “half-period longitudinal transverse bias” mode.
  • This transition can be achieved with the power of a controlled constant-voltage source 11 equal to from 5% to 10% of the installed reactor power.
  • a further transition to the “full-period saturation” mode requires a significant increase in the power of the controlled constant-voltage source 1 1.
  • the relative magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 varies slightly (from one to two dozen to several units).
  • the operating range of the current change in sections 2 of the control winding 4 in the claimed device is selected in the range from current values in one of the “half-period saturation” modes (in most cases, this mode is selected nominal) to values of this current in idle mode.
  • this mode is selected nominal
  • a change in the current in the network winding 3 and its inductance occurs in a large range, at a low installed capacity of a controlled constant voltage source 1 1 (from 5% to 10% of the nominal installed reactor power).
  • the main technical result is achieved: it is possible to control the low-voltage magnetization of the local elements of the magnetic core, which reduces the installed capacity of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, thereby increasing the reliability of the device while reducing the cost of the reactor.
  • the claimed technical solution can be made on existing equipment using known materials and tools, which confirms the industrial applicability of the claimed device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to electrical engineering and can be used, for example, as a shunt reactor for regulating voltage and reactive power in high-voltage transmission lines. The technical result is the possibility of controlled low-voltage excitation of local elements of a core leg. A reactor comprises an electronic control system, and an electromagnetic portion in which each phase of the reactor includes a sectional power winding, a sectional control winding, and a core-type magnetic circuit, the legs of which are configured from elements arranged successively heightwise and divided into two parallel parts, an inner part and an outer part. A nonmagnetic gap is provided in the outer part of each element of a leg. In the case of the power winding, the turns of the wires of the sections entirely encompass the cross-section of the leg, and in the case of the control winding, the turns of the wires of the sections partially encompass the cross-section of the leg. The sections of the control winding are arranged in pairs on the leg. The ends of adjacent sections of the control winding are connected in parallel, and the wires in said sections are wound in opposite directions. The parallel parts of at least one element of a reactor leg are in the form of disks comprised of plates of electrical steel which are radially laminated around the perimeter and are separated from the other elements of the leg by nonmagnetic gaps, both in the outer part and in the inner part. The sections of the control winding are situated inside an outer disk, and the sections of the power winding are arranged outside the outer disk.

Description

Управляемый электрический реактор  Controlled electric reactor
Область техники  Technical field
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в качестве шунтирующего реактора для регулирования напряжения и реактивной мощности в высоковольтных линиях электропередач.  The invention relates to the field of electrical engineering and can be used, for example, as a shunt reactor for regulating voltage and reactive power in high-voltage power lines.
Предшествующий уровень техники  Prior art
Регулирование напряжения на линии электропередачи осуществляют путем компенсации ее реактивной мощности, для чего шунтируют линию управляемыми реакторами, используемыми в качестве регуляторов реактивного тока.  Voltage regulation on the transmission line is carried out by compensating its reactive power, for which the line is shunted by controlled reactors used as regulators of reactive current.
Известен управляемый электрический реактор (см. п. США N° 4837497 от 29.12 1987г., опубл. 06.06.1989г., МПК H01F29/02, 30/10, 30/12, G05F3/04), содержащий электронную систему управления и электромагнитную часть, включающую сетевую обмотку и управляющую обмотку, состоящие из намотанных проводами секций в каждой из фаз реактора, а также магнитопровод, выполненный в виде двух стержней, на каждом из которых размещены первичные и вторичные обмотки, причем первичные обмотки соединены параллельно, а вторичные последовательно. Электронная система управления для регулирования индуктивного сопротивления на стороне первичной обмотки содержит двунаправленный электронный ключ на тиристорах с фазовым управлением.  A controlled electric reactor is known (see US No. 4837497 dated December 29, 1987, published June 6, 1989, IPC H01F29 / 02, 30/10, 30/12, G05F3 / 04), which contains an electronic control system and an electromagnetic part comprising a power winding and a control winding consisting of sections wound with wires in each of the phases of the reactor, as well as a magnetic conductor made in the form of two rods, on each of which primary and secondary windings are placed, the primary windings are connected in parallel, and the secondary windings are connected in series. The electronic control system for regulating inductive resistance on the primary side of the winding contains a bi-directional electronic key on the thyristors with phase control.
Известный управляемый электрический реактор обеспечивает регулирование тока только через первичную обмотку при низком уровне гармоник с порядковыми номерами 5, 7, 11, 13. При этом параметры электронного ключа должны соответствовать напряжению первичной обмотки, что при напряжении более 100 кВ приводит к необходимости использовать большое число последовательно соединенных мощных тиристоров, существенно недогруженных по току. Поэтому недостатками известного устройства является низкая надежность его работы и высокая стоимость реактора. Known controlled electric reactor provides current control only through the primary winding at a low level of harmonics with serial numbers 5, 7, 11, 13. The parameters of the electronic key must correspond to the primary winding voltage, which at a voltage of more than 100 kV leads to the need to use a large number connected powerful thyristors, substantially underloaded by current. Therefore, the disadvantages of the known device is the low reliability of its operation and the high cost of the reactor.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является управляемый электрический реактор (см. патент РФ Ns? 2518149, з. N° 2012139807 от 18.09.2012 г., опубл. 10.06.2014 г., МПК H02J 3/00), содержащий электронную систему управления и электромагнитную часть, включающую в каждой из фаз реактора сетевую и управляющую обмотки, состоящие из намотанных проводами секций, а также стержневой магнитопровод, стержни которого выполнены из элементов, расположенных последовательно по высоте и разделенных на две параллельные части - внутреннюю и внешнюю, при этом во внешней части каждого элемента стержня выполнен немагнитный зазор, витки проводов секций сетевой обмотки охватывают сечение стержня целиком, а витки проводов секций управляющей обмотки охватывают сечение стержня частично.  The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a controlled electric reactor (see RF patent Ns? 2518149, h. N ° 2012139807 from 09.09.2012, publ. 10.06.2014, IPC H02J 3/00 ), containing an electronic control system and an electromagnetic part, including in each phase of the reactor the network and control windings consisting of sections wound up with wires, as well as a core magnetic conductor, the rods of which are made of elements arranged in series along the height and divided into two parallel s parts - inner and outer, the outer portion of each rod element executed nonmagnetic gap, wire coils comprise coil sections network section of the rod as a whole, and coils of wire sections cover the control winding section of the shaft part.
В известном управляемом реакторе необходимо, чтобы суммарная установленная мощность электронных ключей управления равнялась номинальной мощности трехфазного реактора. Для высоковольтных линий электропередач (ПО кВ и выше) на практике мощность устанавливаемых реакторов меняется обычно от 10000 кВА до 200000 кВА. Это приводит к необходимости использования большого количества мощных высоковольтных электронных ключей управления и создания специальных дорогостоящих конструкций для их охлаждения и изоляции. Таким образом, недостатками известного устройства является низкая надежность его работы и высокая стоимость управляемого электрического реактора. Раскрытие изобретения In a known controlled reactor, it is necessary that the total installed power of electronic control keys be equal to the rated power of a three-phase reactor. For high-voltage power lines (SW of kV and above) in practice, the power of installed reactors usually varies from 10,000 kVA to 200,000 kVA. This leads to the need to use a large number of powerful high-voltage electronic control keys and the creation of special expensive structures for their cooling and isolation. Thus, the disadvantages of the known device is the low reliability of its operation and the high cost of the controlled electric reactor. DISCLOSURE OF INVENTION
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования управляемого электрического реактора, в котором путем введения новых элементов, новых связей между ними и нового выполнения элементов обеспечивается возможность управляемого низковольтного подмагничивания локальных элементов стержня магнитопровода, что снижает уровень установленной мощности электронной системы управления реактором при сохранении его функциональных возможностей, за счет чего повышается надежность работы устройства с одновременным снижением стоимости реактора.  The basis of the invention is the task of improving a controlled electric reactor, in which, by introducing new elements, new connections between them and new elements, it is possible to control low-voltage biasing of local elements of the magnetic core, which reduces the installed power level of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, thereby increasing the reliability of the device while reducing the cost of re Ktorov.
Поставленная задача решается тем, что в известном управляемом электрическом реакторе, содержащем электронную систему управления и электромагнитную часть, включающую в каждой из фаз реактора сетевую и управляющую обмотки, состоящие из намотанных проводами секций, а также стержневой магнитопровод, стержни которого выполнены из элементов, расположенных последовательно по высоте и разделенных на две параллельные части - внутреннюю и внешнюю, при этом во внешней части каждого элемента стержня выполнен немагнитный зазор, витки проводов секций сетевой обмотки охватывают сечение стержня целиком, а витки проводов секций управляющей обмотки охватывают сечение стержня частично, н о в ы м является то, что число секций управляющей обмотки на стержне парное, концы расположенных рядом секций в управляющей обмотке соединены параллельно, а направление намотки в них - встречное, параллельные части, по крайней мере, одного элемента стержня реактора выполнены в виде дисков из радиально шихтованных по периметру пластин электротехнической стали, отделенных от других элементов стержня немагнитными зазорами, как во внешней, так и во внутренней частях, при этом секции управляющей обмотки расположены внутри внешнего диска, а секции сетевой обмотки расположены снаружи внешнего диска, электронная система управления выполнена в виде, по крайней мере, одного управляемого источника постоянного напряжения, выходные клеммы которого соединены с концами, по крайней мере, одной пары секций управляющей обмотки. The problem is solved in that in a known controlled electric reactor containing an electronic control system and an electromagnetic part comprising in each of the phases of the reactor the network and control windings consisting of wound sections, as well as a magnetic core, the rods of which are made of elements arranged in series the height and divided into two parallel parts - internal and external, while in the outer part of each element of the rod is made of a non-magnetic gap, turns of wires sec of the network winding cover the cross section of the rod entirely, and the turns of the wire sections of the control winding cover the cross section of the rod partially, but this is what the number of sections of the control winding on the rod is paired, the ends of adjacent sections in the control winding are connected in parallel, and the direction of winding they are counter, parallel parts of at least one element of the reactor core are made in the form of discs of electrotechnical steel plates radially laminated around the perimeter, separated from other elements of the rod magnetic gaps, both in the external and internal parts, the sections of the control winding are located inside the external disk, and the sections of the power winding are located outside the external disk, the electronic control system is made in the form of at least one controlled DC voltage source output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of sections control winding.
Н о в ы м является также то, что концы управляющих обмоток разных фаз соединены по схеме «разомкнутый треугольник», причем разомкнутые концы соединены с управляемым источником постоянного напряжения.  But it is also the fact that the ends of the control windings of different phases are connected according to the “open triangle” scheme, and the open ends are connected to a controlled DC source.
Н о в ы м является также то, что на стержнях магнитопровода установлены дополнительные компенсационные обмотки, концы разных фаз которых соединены по схеме «треугольник».  It is also about the fact that additional compensation windings are installed on the cores of the magnetic circuit, the ends of different phases of which are connected in a “triangle” scheme.
Н о в ы м является также то, что управляемый источник постоянного напряжения содержит последовательно соединенные трансформатор питания полупроводникового преобразователя, полупроводниковый преобразователь с блоком защиты от перенапряжений на входе и автономную систему автоматического управления.  It is also about the fact that the controlled DC voltage source contains a series-connected power transformer for a semiconductor converter, a semiconductor converter with an input overvoltage protection unit, and an autonomous automatic control system.
Н о в ы м является также то, что компенсационные или сетевые обмотки каждой фазы содержат дополнительные отводы, соединенные с трансформатором питания управляемого источника постоянного напряжения.  Another concern is that the compensation or mains windings of each phase contain additional taps connected to the power transformer of a controlled DC voltage source.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков устройства и достигаемым техническим результатом заключается в том, что в управляемом электрическом реакторе, который заявляется,  The causal relationship between the set of essential features of the device and the technical result achieved is that in a controlled electric reactor, which is claimed
- число секций управляющей обмотки на стержне парное, концы расположенных рядом секций в управляющей обмотке соединены параллельно, а направление намотки в них - встречное, - the number of sections of the control winding on the rod is double, the ends of the adjacent sections in the control winding are connected parallel, and the direction of winding in them - the opposite,
- параллельные части, по крайней мере, одного элемента стержня реактора выполнены в виде дисков из радиально шихтованных по периметру пластин электротехнической стали, отделенных от других элементов стержня немагнитными зазорами, как во внешней, так и во внутренней частях, при этом секции управляющей обмотки расположены внутри внешнего диска, а секции сетевой обмотки расположены снаружи внешнего диска,  - parallel parts of at least one element of the reactor core are made in the form of discs of electrical steel plates radially laminated around the perimeter, separated from other elements of the rod by nonmagnetic gaps, both in the outer and in the inner parts, while the control winding sections are located inside external drive, and the sections of the power winding are located outside the external drive,
- электронная система управления выполнена в виде, по крайней мере, одного управляемого источника постоянного напряжения, выходные клеммы которого соединены с концами, по крайней мере, одной пары секций управляющей обмотки,  - the electronic control system is made in the form of at least one controlled DC voltage source, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of control winding sections,
что в совокупности с известными признаками обеспечивает возможность управляемого низковольтного подмагничивания локальных элементов стержня магнитопровода, что снижает уровень установленной мощности электронной системы управления реактора при сохранении его функциональных возможностей, за счет чего достигается повышение надежности работы устройства с одновременным снижением стоимости реактора. which, in combination with the known features, provides the possibility of controlled low-voltage magnetization of local elements of the magnetic core, which reduces the installed power level of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, thereby improving the reliability of the device while reducing the cost of the reactor.
Объясняется это следующим.  This is explained as follows.
Выполнение управляющей обмотки с четным числом секций на стержне, где концы расположенных рядом секций в управляющей обмотке соединены параллельно, а направление намотки в них - встречное, обеспечивает компенсацию наведенного напряжения от магнитного поля сетевой обмотки и, следовательно, отсутствие в секциях управляющей обмотки переменного тока, наведенного сетевой обмоткой. Это приводит к уменьшению потерь в управляющей обмотке и уменьшению искажений магнитного поля, создаваемого этой обмоткой в элементах стержня магнитной системы. To, что параллельные части, по крайней мере, одного элемента стержня реактора выполнены в виде дисков из радиально шихтованных по периметру пластин электротехнической стали, отделенных от других элементов стержня немагнитными зазорами, как во внешней, так и во внутренней частях, при этом секции управляющей обмотки расположены внутри внешнего диска, а секции сетевой обмотки расположены снаружи внешнего диска, обеспечивает технологичность изготовления. Диски могут быть изготовлены отдельно, например, как в обычных шунтирующих реакторах с использованием автоматического технологического оборудования. Такие локальные элементы стержня с сосредоточенными в них секциями управляющей обмотки позволяют проводить подмагничивание этих элементов отдельно, независимо от других элементов стержня. Локальное подмагничивания требует меньших затрат энергии и позволяет выполнить управляющую обмотку на большие токи (до 2000 А), но низкое напряжение (до 500 В). Низковольтная управляющая обмотка, размещенная между двумя параллельными вертикальными частями стержня, не требует сложной изоляции и больших изоляционных расстояний, причем сетевая обмотка остается высоковольтной (от 10 кВ до 1200 кВ). Конструкция управляемого реактора выходит компактной, снижается расход материалов, а также снижаются потери. The execution of the control winding with an even number of sections on the rod, where the ends of adjacent sections in the control winding are connected in parallel, and the winding direction in them is opposite, compensates for the induced voltage from the magnetic field of the network winding and, therefore, does not contain AC control windings, induced by network winding. This leads to a decrease in losses in the control winding and a reduction in the distortion of the magnetic field created by this winding in the elements of the bar of the magnetic system. That the parallel parts of at least one element of the reactor core are made in the form of discs of electrical steel plates radially laminated around the perimeter of the plates, separated from the other rod elements by non-magnetic gaps, both in the outer and in the inner parts, while the control winding section located inside the external drive, and the sections of the power winding are located outside the external drive, which provides manufacturability. The disks can be manufactured separately, for example, as in conventional shunt reactors using automatic process equipment. Such local elements of the rod with the control winding sections concentrated in them make it possible to conduct the magnetization of these elements separately, independently of other elements of the rod. Local magnetization requires less energy and allows you to perform a control winding for high currents (up to 2000 A), but low voltage (up to 500 V). A low-voltage control winding placed between two parallel vertical parts of the rod does not require complex insulation and large insulation distances, and the network winding remains high-voltage (from 10 kV to 1200 kV). The design of the controlled reactor is compact, reduces the consumption of materials, and also reduces losses.
То, что концы расположенных рядом секций в управляющей обмотке соединены параллельно, а направление намотки в них - встречное, обеспечивает то, что переменные токи, наведенные в них переменным магнитным полем сетевой обмотки, имеют встречное направление, а постоянные токи от управляемого источника постоянного напряжения являются однонаправленными.  The fact that the ends of adjacent sections in the control winding are connected in parallel, and the winding direction in them is opposite, ensures that the alternating currents induced in them by the alternating magnetic field of the network winding have the opposite direction, and the direct currents from a controlled DC source are unidirectional.
То, что электронная система управления выполнена в виде, по крайней мере, одного управляемого источника постоянного напряжения, выходные клеммы которого соединены с концами, по крайней мере, одной пары секций управляющей обмотки, позволяет отказаться от использования ненадежных электронных компонентов, рассчитанных на высокое напряжение и большую мощность (до 100% мощности реактора). При этом обеспечивается управление током в секциях управляющей обмотки при низком напряжении (до 500 В) и мощности (5-10% мощности реактора). Такая система управления надежнее, компактнее и имеет меньшие расходы, как по стоимости, так и по трудоемкости изготовления. The fact that the electronic control system is designed as At least one controlled DC voltage source, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of control winding sections, eliminates the use of unreliable electronic components designed for high voltage and high power (up to 100% of reactor power). This ensures current control in the control winding sections at low voltage (up to 500 V) and power (5-10% of reactor power). Such a control system is more reliable, more compact and has lower costs, both in terms of cost and laboriousness of manufacturing.
Таким образом, обеспечивается повышение надежности работы устройства за счет обеспечения возможности управляемого низковольтного подмагничивания локальных элементов стержня магнитопровода, что снижает уровень установленной мощности электронной системы управления реактора при сохранении его функциональных возможностей, с одновременным снижением стоимости реактора.  Thus, an increase in the reliability of the device is ensured by providing the possibility of controlled low-voltage magnetization of local elements of the magnetic core, which reduces the installed capacity of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, while reducing the cost of the reactor.
Признаки, приведенные в развивающих и дополняющих пунктах, также позволяют повысить надежность работы устройства с одновременным снижением стоимости электрического реактора.  The signs given in the developing and supplementary points also make it possible to increase the reliability of the operation of the device while at the same time reducing the cost of the electric reactor.
Развитие изобретения предусматривает оптимизацию заявленного решения в отдельных, часто встречающихся, случаях.  The development of the invention provides for the optimization of the claimed solution in separate, frequently encountered cases.
То, что концы управляющих обмоток разных фаз соединены по схеме «разомкнутый треугольник», причем разомкнутые концы соединены с управляемым источником постоянного напряжения, позволяет применить одну систему управления одновременно для регулирования токов в управляющих обмотках разных фаз. Обеспечивается возможность не только заменить три управляющие системы одной, но и отказаться от независимого фазного управления, не всегда необходимого. The fact that the ends of the control windings of different phases are connected according to the “open triangle” scheme, and the open ends are connected to a controlled DC voltage source, allows one control system to be applied simultaneously to control the currents in the control windings of different phases. It is possible not only to replace the three control systems with one, but also to abandon the independent phase control, not always necessary.
То, что на стержнях магнитопровода установлены дополнительные компенсационные обмотки, концы разных фаз которых соединены по схеме «треугольник», обеспечивает создание проводящего контура, в котором циркулирует ток и его магнитное поле компенсирует наличие токов высших гармоник, кратных трем, в токе фаз сетевых обмоток. Нелинейные искажения от токов высших гармоник не попадают в сеть, чем улучшается качество электроэнергии.  The fact that additional compensation windings are installed on the cores of the magnetic cores, the ends of different phases of which are connected in a “triangle” scheme, ensures the creation of a conducting circuit in which the current circulates and its magnetic field compensates for the presence of high harmonic currents, multiples of three, in the current of the network windings. Nonlinear distortion from higher harmonic currents do not fall into the network, which improves the quality of electricity.
То, что управляемый источник постоянного напряжения содержит последовательно соединенные трансформатор питания полупроводникового преобразователя, полупроводниковый преобразователь с блоком защиты от перенапряжений на входе и автономную систему автоматического управления, позволяет при оптимальных затратах обеспечить все необходимые для работы функции управляемого реактора с учетом требований по низкому напряжению, большому току, плавном и быстрому автоматическому регулированию тока в управляющей обмотке по заданным алгоритмам управления. В систему автоматического управления поступают сигналы текущих значений напряжения сети в точке подключения реактора и потребляемого тока сетевой обмотки. В зависимости от значений этих сигналов и заданных допустимых значений для обеспечения стабилизации напряжения сети в точке подключения реактора или потребляемой мощности сетевой обмотки управляемый источник постоянного напряжения меняет значение напряжения, питающего управляющую обмотку, и регулирует потребляемый реактивный ток реактора. Это обеспечивает стабилизацию напряжения сети в точке подсоединения или потребляемой мощности сетевой обмотки. To, что компенсационные или сетевые обмотки каждой фазы содержат дополнительные отводы, соединенные с трансформатором питания управляемого источника постоянного напряжения, позволяет выполнить установку управляемого реактора без дополнительных затрат на прокладку кабелей для использования питания собственных нужд станции. The fact that a controlled DC voltage source contains a semiconductor converter power supply transformer connected in series, a semiconductor converter with an input overvoltage protection unit and an autonomous automatic control system, allows, at optimal costs, to provide all the functions of a controlled reactor necessary for low-voltage, large current, smooth and fast automatic regulation of the current in the control winding according to a given algorithm management. The automatic control system receives signals of the current values of the network voltage at the connection point of the reactor and the consumed current of the power winding. Depending on the values of these signals and the specified allowable values to ensure the stabilization of the mains voltage at the connection point of the reactor or the power consumption of the network winding, the controlled DC voltage source changes the value of the voltage supplying the control winding and adjusts the consumed reactive current of the reactor. This ensures the stabilization of the mains voltage at the connection point or the power consumption of the mains winding. The fact that the compensation or network windings of each phase contain additional taps connected to the power transformer of a controlled DC voltage source allows installation of a controlled reactor without additional costs for laying cables to use the station’s own power supply.
Таким образом, повышается надежность работы устройства за счет обеспечения возможности управляемого низковольтного подмагничивания локальных элементов стержня магнитопровода, что снижает уровень установленной мощности электронной системы управления реактора при сохранении его функциональных возможностей, с одновременным снижением стоимости реактора.  Thus, the reliability of the device is improved by allowing the controlled low-voltage magnetization of local elements of the magnetic core, which reduces the installed capacity of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, while reducing the cost of the reactor.
Краткое описание чертежей  Brief Description of the Drawings
Для пояснения сущности заявляемого технического решения приведены следующие схемы и чертежи.  To clarify the essence of the proposed technical solution the following diagrams and drawings are given.
На фиг.1 показан пример реактора с независимой регулировкой реактивного тока фаз.  Figure 1 shows an example of a reactor with independent adjustment of the reactive current of the phases.
На фиг.2 показан пример реактора с синхронным регулированием реактивного тока фаз.  Figure 2 shows an example of a reactor with synchronous regulation of the reactive current of the phases.
На фиг.З показан пример реактора с синхронным регулированием реактивного тока фаз, содержащего дополнительную компенсационную обмотку.  FIG. 3 shows an example of a reactor with synchronous regulation of the reactive current of the phases containing an additional compensation winding.
На фиг.4 показаны примеры шихтовки дисков элементов стержня.  Figure 4 shows examples of blending discs of rod elements.
На фиг.5 показаны примеры общего вида элементов стержня (дисков) с каналами.  Figure 5 shows examples of the general form of rod elements (disks) with channels.
На фиг.6 показаны примеры расположения элементов стержня, секций сетевой обмотки и управляющей обмотки в разрезе.  Figure 6 shows examples of the arrangement of the elements of the rod, the sections of the power winding and the control winding in section.
На фиг. 7 показаны примеры компоновки активной части управляемого реактора. FIG. 7 shows examples of the layout of the active part. controlled reactor.
Лучший вариант осуществления изобретения  The best embodiment of the invention
Управляемый электрический реактор, который заявляется, содержит электронную систему 1 управления и электромагнитную часть, которая включает намотанные проводами секции 2 сетевой обмотки 3 и управляющей обмотки 4 в каждой из фаз реактора, а также стержневой магнитопровод 5, стержни 6 которого выполнены из элементов 7, расположенных последовательно по высоте и разделенных на две параллельные части 8, 9, соответственно, внутреннюю и внешнюю. При этом во внутренней части 8 и наружной части 9 элемента 7 стержня 6 выполнен немагнитный зазор 10, а витки проводов секций 2 сетевой обмотки 3 размещены так, что они охватывают сечение стержня 6 целиком, а витки проводов секций 2 управляющей обмотки 4 охватывают сечение стержня 6 частично.  Managed electrical reactor, which claims to contain an electronic control system 1 and an electromagnetic part, which includes wound section 2 of the network winding 3 and the control winding 4 in each of the phases of the reactor, as well as the core magnetic core 5, the rods 6 of which are made of elements 7 located consistently in height and divided into two parallel parts 8, 9, respectively, internal and external. At the same time in the inner part 8 and the outer part 9 of the element 7 of the rod 6 there is a non-magnetic gap 10, and the turns of the wires of the sections 2 of the network winding 3 are arranged so that they cover the cross section of the rod 6 as a whole, and the turns of the wires of the sections 2 of the control winding 4 cover the cross section of the rod 6 partially.
Электронная система 1 управления содержит, по крайней мере, один управляемый источник 11 постоянного напряжения, выходные клеммы которого соединены с концами не менее одной пары секций 2 управляющей обмотки 4 в каждой из фаз реактора, и заземлены через дополнительно установленные резисторы 12.  The electronic control system 1 contains at least one controlled DC voltage source 11, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of sections 2 of the control winding 4 in each of the reactor phases, and are grounded through additionally installed resistors 12.
Число секций 2 управляющей обмотки 4 на стержне 6 парное, а концы расположенных рядом секций 2 в управляющей обмотке 4 соединены встречно параллельно, то есть концы расположенных рядом секций в управляющей обмотке 4 соединены параллельно, а направление намотки в них - встречное. При таком соединении переменные токи, наведенные в расположенных рядом секциях 2 управляющей обмотки 4 переменным магнитным полем сетевой обмотки 3, имеют встречное направление, а постоянные токи от управляемого источника 1 1 постоянного напряжения являются одинаково направленными. По крайней мере, один элемент 7 стержня 6 реактора выполнен в виде не менее одного диска 13 из радиально шихтованных по периметру пластин электротехнической стали, при этом секции 2 управляющей обмотки 4 расположены внутри элемента 7 стержня 6, а секции сетевой обмотки 3 - снаружи элемента 7 стержня 6. Элемент 7 стержня 6, выполненный в виде диска 13, отделен от других элементов стержня 6 немагнитными зазорами 10, как во внешней части 9, так и во внутренней части 8, и имеет, по крайней мере, один канал 14 от внутренней части 8 диска 13 до внешней части 9. The number of sections 2 of the control winding 4 on the rod 6 is pairwise, and the ends of adjacent sections 2 in control winding 4 are connected oppositely in parallel, that is, the ends of adjacent sections in control winding 4 are connected in parallel, and the winding direction in them is opposite. With such a connection, the alternating currents induced in the adjacent sections 2 of the control winding 4 by the alternating magnetic field of the network winding 3 have an opposite direction, and the direct currents from the controlled constant voltage source 1 1 are equally directed. At least one element 7 of the reactor core 6 is made in the form of at least one disk 13 of the electrical steel plates radially laminated around the perimeter, and section 2 of the control winding 4 is located inside the element 7 of the rod 6, and the section of the network winding 3 is outside the element 7 rod 6. The element 7 of the rod 6, made in the form of a disk 13, is separated from the other elements of the rod 6 by non-magnetic gaps 10, both in the outer part 9 and in the inner part 8, and has at least one channel 14 from the inner part 8 disk 13 to the outer part 9.
Концы управляющих обмоток 4 разных фаз могут быть соединены по схеме «разомкнутый треугольник», причем разомкнутые концы соединены с управляемым источником 1 1 постоянного напряжения.  The ends of the control windings of 4 different phases can be connected according to the “open triangle” scheme, with the open ends connected to the controlled source 1 1 of constant voltage.
На стержнях 6 магнитопровода 5 могут быть установлены дополнительные компенсационные обмотки 15, концы разных фаз которых соединены по схеме «треугольник».  On the rods 6 of the magnetic circuit 5 can be installed additional compensation winding 15, the ends of different phases of which are connected according to the "triangle".
Управляемый источник И постоянного напряжения может содержать последовательно соединенные трансформатор 16 питания полупроводникового преобразователя 17, полупроводниковый преобразователь 17 с блоком 18 защиты от перенапряжений на входе и автономную систему 19 автоматического управления.  The controlled source And the DC voltage may contain a series-connected transformer 16 for supplying the semiconductor converter 17, the semiconductor converter 17 with an input overvoltage protection unit 18 and an autonomous automatic control system 19.
Компенсационные обмотки 15 или сетевые обмотки 3 каждой фазы могут содержать дополнительные отводы 20, соединенные с трансформатором питания управляемого источника 11 постоянного напряжения, расположенные внутри электромагнитной системы реактора или на ее внешней поверхности.  Compensation windings 15 or network windings 3 of each phase may contain additional taps 20 connected to the power transformer of a controlled DC voltage source 11 located inside the electromagnetic system of the reactor or on its external surface.
Фиг.1 иллюстрирует пример схемы трехфазного (фазы А, В, С) реактора по заявленному техническому решению, содержащего на стержне 6 магнитопровода 5 каждой фазы сетевую обмотку 3 и управляющую обмотку 4. Стержень 6 каждой фазы состоит из,четырех последовательно расположенных по вертикали элементовFigure 1 illustrates an example of a three-phase (phase A, B, C) reactor according to the claimed technical solution, containing on the rod 6 of the magnetic core 5 of each phase a network winding 3 and control winding 4. Rod 6 of each phase consists of four elements in series vertically arranged
7, разделенных на две параллельные части - внутреннюю часть 8 и внешнюю часть 9. Элементы 7 стержня 6 отделены друг от друга немагнитными зазорами 10 во внутренней и внешней частях 8, 9, соответственно. Сетевая обмотка 3 состоит из четырех секций 2, соединенных последовательно сверху вниз. Начало направлений намотки витков секций 2 показано на фиг.1 в виде точек. Секции 2 сетевой обмотки 3 охватывают внутренние и внешние части 8, 9 элементов 7 стержня 6. Концы (X, Υ, Z) сетевой обмотки 3 разных фаз соединены по схеме «звезда» и заземлены в общей точке. Управляющая обмотка 4 в каждой фазе состоит из четырех секций 2, которые попарно (первая со второй и третья с четвертой) соединены встречно параллельно. Между собой эти пары соединены последовательно. Секции 2 сетевой обмотки 3 охватывают только внутренние части 8 элементов 7 стержня 6. К началам (а, в, с) и концам (х, у, z) управляющих обмоток 4 разных фаз присоединены три управляемых источника 1 1 постоянного напряжения. На фиг.1 клеммы «+» и «-» управляемых источников 11 заземлены через резисторы 12. Такое подключение обеспечивает независимое пофазное регулирование тока реактора. 7, divided into two parallel parts — the inner part 8 and the outer part 9. The elements 7 of the rod 6 are separated from each other by non-magnetic gaps 10 in the inner and outer parts 8, 9, respectively. Network winding 3 consists of four sections 2, connected in series from top to bottom. The beginning of the direction of winding turns sections 2 is shown in figure 1 in the form of points. Sections 2 of the power winding 3 encompass the inner and outer parts 8, 9 of the elements 7 of the rod 6. The ends (X,, Z) of the power winding of 3 different phases are connected according to the star circuit and grounded at a common point. The control winding 4 in each phase consists of four sections 2, which are in pairs (the first with the second and the third with the fourth) are connected oppositely in parallel. Between themselves, these pairs are connected in series. Sections 2 of the network winding 3 cover only the internal parts 8 of the elements 7 of the rod 6. To the beginnings (a, b, c) and to the ends (x, y, z) of the control windings of 4 different phases there are three controlled sources 1 1 of constant voltage. In figure 1, the terminals "+" and "-" of controlled sources 11 are grounded through resistors 12. Such a connection provides independent phase-by-phase regulation of the reactor current.
Фиг.2 иллюстрирует второй пример схемы трехфазного (фазы А, FIG. 2 illustrates a second example of a three-phase circuit (phase A,
8, С) реактора по заявленному техническому решению, содержащего на стержне 6 магнитопровода 5 каждой фазы сетевую обмотку 3 и управляющую обмотку 4. Стержень 6 каждой фазы состоит из четырех последовательно расположенных по вертикали элементов 7, разделенных на внутреннюю и внешнюю параллельные части 8, 9, соответственно. Элементы 7 стержня 6 отделены друг от друга немагнитными зазорами 10 во внешней и внутренней частях 8, 9, соответственно. Сетевая обмотка 3 состоит из четырех секций 2, попарно соединенных последовательно сверху вниз (первая секция 2 соединена последовательно со второй, а третья секция 2 - е четвертой). Между собой пары секций 2 соединены параллельно. Начало направлений намотки витков секций 2 показано на фиг.2 в виде точек. Секции 2 сетевой обмотки 3 охватывают внутренние и внешние части 8, 9 элементов 7 стержня 6. Концы (X, Υ, Z) сетевой обмотки 3 разных фаз соединены по схеме «звезда» и заземлены в общей точке. Управляющая обмотка 4 в каждой фазе состоит из восьми секций 2, которые состоят из двух групп, соединенных встречно параллельно. В первую группу входят четыре секции 2, расположенные на внутренних частях 8 элементов 7 стержня 6, а во вторую группу входят четыре секции 2, охватывающие секции 2 первой группы. Секции 2 управляющей обмотки 4 охватывают только внутренние части 8 элементов 7 стержня 6. Начало (а, в, с) и концы (х, у, z) управляющих обмоток 4 разных фаз соединены по схеме «открытый треугольник», в разрыв которого присоединены выходы «+» и «-» одного управляемого источника 11 , заземленные через резисторы 12. Такое подключение обеспечивает синхронное регулирование тока реактора в каждой из фаз. 8, C) reactor according to the claimed technical solution, containing on the rod 6 of the magnetic core 5 of each phase the network winding 3 and the control winding 4. The rod 6 of each phase consists of four successively vertical elements 7, divided into internal and external parallel parts 8, 9 , respectively. The elements 7 of the rod 6 are separated from each other by non-magnetic gaps 10 in the outer and inner parts 8, 9, respectively. The network winding 3 consists of four sections 2, connected in pairs in series from top to bottom (the first section 2 is connected in series with the second, and the third section 2 is the fourth). Between a pair of sections 2 are connected in parallel. The beginning of the direction of winding turns sections 2 is shown in figure 2 in the form of points. Sections 2 of the power winding 3 encompass the inner and outer parts 8, 9 of the elements 7 of the rod 6. The ends (X,, Z) of the power winding of 3 different phases are connected according to the star circuit and grounded at a common point. The control winding 4 in each phase consists of eight sections 2, which consist of two groups connected oppositely in parallel. The first group consists of four sections 2, located on the inner parts 8 of the elements 7 of the rod 6, and the second group includes four sections 2, covering sections 2 of the first group. Sections 2 of the control winding 4 cover only the internal parts 8 of the elements 7 of the rod 6. The beginning (a, b, c) and ends (x, y, z) of the control windings of 4 different phases are connected according to the “open triangle” scheme, in the gap of which the outputs are connected "+" And "-" one controlled source 11, grounded through resistors 12. Such a connection provides for the synchronous regulation of the reactor current in each of the phases.
Фиг.З иллюстрирует третий пример схемы трехфазного реактора по заявленному техническому решению, содержащего все элементы магнитопровода 5, сетевой обмотки 3 и управляющей обмотки 4, аналогично показанному на фиг.2, но содержащего на стержне 6 магнитопровода 5 каждой фазы дополнительную компенсационную обмотку 15. На фиг.З компенсационная обмотка 15 состоит из четырех последовательно соединенных секций, охватывающих элементы 7 магнитопровода 5, и секции 2 управляющей обмотки 4. Начало (а в C и концы (х у Zk) компенсационных обмоток 15 разных фаз соединены по схеме «треугольник». Fig.Z illustrates the third example of the three-phase reactor circuit according to the claimed technical solution, containing all the elements of the magnetic circuit 5, the network winding 3 and the control winding 4, similar to that shown in figure 2, but containing on the rod 6 of the magnetic circuit 5 of each phase an additional compensation winding 15. On Fig.Z compensation winding 15 consists of four sections connected in series, covering the elements 7 of the magnetic circuit 5, and section 2 of the control winding 4. The beginning (and in C and the ends (x and Zk) of the compensation windings 15 of different phases connected by a "triangle".
Вершины «треугольника» компенсационной обмотки 15, как показано на фиг.З, с помощью дополнительных отводов 20 присоединены к трансформатору 16 питания полупроводникового преобразователя 17, который преобразует переменный ток компенсационной обмотки 15 в ток управляющей обмотки 4. Управление значением тока обмотки 4 осуществляется по сигналам автономной системы 19 автоматического управления. Для защиты от перенапряжений полупроводникового преобразователя 17 его вход соединен с блоком 18 защиты от перенапряжений.  The tops of the “triangle” of the compensation winding 15, as shown in FIG. 3, are connected to the power supply transformer 16 of the semiconductor converter 17 by means of additional taps 20, which converts the alternating current of the compensation winding 15 into the current of the control winding 4. The current value of the winding 4 is controlled by signals autonomous system 19 automatic control. To protect the overvoltage of the semiconductor converter 17 its input is connected to the block 18 overvoltage protection.
Такое исполнение управляемого источника 1 1 постоянного напряжения обеспечивает автономность эксплуатации реактора без использования сети собственных нужд подстанции.  Such a design of a controlled constant-voltage source 1 1 ensures the autonomy of reactor operation without using the substation’s own needs network.
В качестве полупроводникового преобразователя 17 можно использовать тиристорный мост, выполненный на базе регулируемых фазой угла включения управляемых тиристоров. При этом на тиристорах выбирается ток до 2000-3000А. При необходимой мощности реакторов, устанавливаемых в высоковольтных сетях (1 ЮкВ и выше), от ЮОООкВА до 200000кВА, в заявленном устройстве установленная мощность управляемого источника 11 постоянного напряжения составит от 5% до 10% установленной мощности реактора, а не 100%, как в прототипе.  As a semiconductor converter 17, you can use a thyristor bridge, made on the basis of phase-controlled switching angle controlled thyristors. In this case, the thyristor current is selected up to 2000-3000A. With the required power of reactors installed in high-voltage networks (1 UkV and above), from KOOKVA to 200000 kVA, in the claimed device, the installed power of the controlled voltage source 11 will be from 5% to 10% of the installed reactor power, and not 100%, as in the prototype .
В качестве блока 18 защиты от перенапряжений можно использовать ограничители перенапряжений, выпускаемые промышленностью. За счет схемы соединения секций 2 управляющей обмотки 4, которая использована в заявляемом устройстве, напряжение на концах управляющей обмотки 4, наведенное переменным магнитным потоком, низкое. Поэтому можно исполь- зовать ограничители перенапряжений на напряжение до 1кВ-5кВ. В качестве автономной системы 19 автоматического управления можно использовать микропроцессорное устройство, соединенное с полупроводниковым преобразователем 17 и измерительными трансформаторами 21 напряжения и трансформаторами 22 тока, которые измеряют напряжение в точке подключения реактора и ток сетевой обмотки 3 каждой фазы реактора. Соединение может осуществляться с помощью медных кабелей (при передаче аналоговых сигналов) или с помощью оптоволоконных кабелей и беспроводной связи (при передаче цифровых сигналов). Программное обеспечение автономной системы 19 автоматического управления, содержащее, например, компьютер, контроллеры, микропроцессоры, обеспечивает в режиме реального времени анализ фактически измеренных значений напряжения в точке подключения реактора и тока сетевой обмотки 3. При этом выполняется оценка отклонения этих данных от установленных заранее допустимых значений. Вырабатываются сигналы, регулирующие фазы включения управляемых тиристоров полупроводникового преобразователя 17. Аналогичные автономные системы 19 автоматического управления изготавливаются в промышленности и используются в энергетике. As a block 18 protection against overvoltage, you can use surge suppressors manufactured by industry. Due to the wiring diagram of sections 2 of the control winding 4, which is used in the inventive device, the voltage at the ends of the control winding 4 induced by the alternating magnetic flux is low. Therefore, it is possible to use surge suppressors for voltages up to 1kV-5kV. As a stand-alone automatic control system 19, a microprocessor device can be used, connected to a semiconductor converter 17 and measuring voltage transformers 21 and current transformers 22, which measure the voltage at the connection point of the reactor and the current of the power winding 3 of each phase of the reactor. The connection can be made using copper cables (when transmitting analog signals) or using fiber optic cables and wireless communication (when transmitting digital signals). Software autonomous system 19 of automatic control, containing, for example, a computer, controllers, microprocessors, provides real-time analysis of the actually measured voltage values at the reactor's connection point and the current of the network winding 3. At the same time, the deviation of these data from the pre-determined acceptable values is evaluated . Signals are generated that control the turn-on phases of the controlled thyristors of the semiconductor converter 17. Analogous autonomous systems 19 of automatic control are manufactured in industry and are used in the power industry.
Фиг.4 иллюстрирует различные примеры выполнения элементов 7 магнитопровода 5 в виде радиальных шихтованных дисков 13. На фиг.4а показан элемент, собранный и склеенный из четырех отдельных частей, состоящих из радиально шихтованных пластин: внутренней вертикальной части 8, внешней вертикальной части 9, нижней горизонтальной части и верхней горизонтальной части. При такой сборке получается диск, имеющий внутри полость. В эту полость, при сборке, перед установкой и склеиванием верхней горизонтальной части диска 13 устанавливают секции 2 управляющей обмотки 4. На фиг. 4Ь показан элемент, у которого, в отличие от элемента, показанного на фиг.4а, есть несколько вертикальных частей, отделенных друг от друга немагнитными зазорами 10. На фиг.4Ь показан элемент, у которого четыре внутренние и четыре внешние вертикальные части. В полость, образовавшуюся между вертикальными и горизонтальными частями, при сборке элемента также устанавливаются секции 2 управляющей обмотки 4. Figure 4 illustrates various examples of the implementation of the elements 7 of the magnetic circuit 5 in the form of radial laminated disks 13. Figure 4a shows an element assembled and glued together from four separate parts consisting of radially laminated plates: the inner vertical part 8, the outer vertical part 9, the lower horizontal part and the upper horizontal part. With such an assembly, a disk is obtained that has a cavity inside. When assembling, before installing and gluing the upper horizontal part of the disk 13, sections 2 of the control winding 4 are installed into this cavity. In FIG. 4b shows an element in which, unlike the element shown in figa, there are several vertical parts, separated from each other by non-magnetic gaps 10. Fig. 4b shows an element with four internal and four external vertical parts. In the cavity formed between the vertical and horizontal parts, when the element is assembled, sections 2 of the control winding 4 are also installed.
На фиг.4с и фиг.4<1 показаны элементы магнитопровода 5, аналогичные элементам магнитопровода 5, показанным на фиг.4а и фиг. 4Ь, но собранные не из изготовленных отдельно частей, а из шихтованных пластин в каждом радиальном сечении. На фиг.4с показано выполнение вертикальных и нижней горизонтальной частей в виде пластин, шихтованных в радиальных сечениях диска по схеме с косым стыком.  On figs and fig.4 <1 the elements of the magnetic circuit 5 are shown, similar to the elements of the magnetic circuit 5 shown in figa and fig. 4b, but not assembled from parts manufactured separately, but from laminated plates in each radial section. On figs shows the execution of the vertical and lower horizontal parts in the form of plates, laminated in the radial sections of the disk according to the scheme with an oblique butt joint.
На фиг.4ё показано выполнение вертикальных и нижней горизонтальной частей диска 13 в виде целостных пластин п-образной формы.  On figo shows the implementation of the vertical and lower horizontal parts of the disk 13 in the form of integral plates of u-shaped form.
На фиг.5 показан общий вид элементов магнитопровода 5 в виде дисков 13 в сборе. На фиг.5а показано выполнение двух отдельных дисков 13, каждый из которых может быть выполнен по схеме шихтовки, показанной на фиг.4а, или фиг.4с, или фиг.4<1. Диски 13 разделены немагнитным зазором 10. На фиг. 5Ь показано выполнение составного диска 13 с четырьмя внешними и четырьмя внутренними вертикальными частями 8, 9, который выполнен по схеме, приведенной на фиг. 4Ь. В дисках 13 могут быть выполнены каналы 14 для прохода масла, охлаждающего секции 2 управляющей обмотки 4, расположенные внутри элементов 7 стержня 6 и, при необходимости, для вывода концов секций 2 управляющей обмотки 4. Каналы 14 могут располагаться на вертикальных или горизонтальных частях дисков 13. Эти локальные каналы 14 формируют при изготовлении соответствующих частей диска 13 за счет уменьшения размеров шихтуемых пластин или их отдаления в отдельных секторах частей диска 13. Начала намотки витков секций 2 управляющей обмотки 4, расположенные внутри дисков 13 стержня 6, на фиг.5а обозначены, как al и а2, концы намотки секций 2 обозначены как xl и х2 соответственно, для первой и второй секций 2. Секции 2 управляющей обмотки 4, как показано на фиг. 5Ь, соединены между собою внутри элемента 7 стержня 6. Наружу, через каналы 14, выведены начала (al) и концы (xl) витков группы секций 2 управляющей обмотки 4. Figure 5 shows a General view of the elements of the magnetic circuit 5 in the form of disks 13 in the collection. On figa shows the implementation of two separate disks 13, each of which can be performed according to the scheme of the charge shown in figa, or figs, or fig.4 <1. The disks 13 are separated by a non-magnetic gap 10. In FIG. 5b shows a composite disk 13 with four external and four internal vertical parts 8, 9, which is made according to the scheme shown in FIG. 4b. The disks 13 can be made channels 14 for the passage of oil, the cooling section 2 of the control winding 4, located inside the elements 7 of the rod 6 and, if necessary, to output the ends of the sections 2 of the control winding 4. The channels 14 can be located on the vertical or horizontal parts of the disks 13 These local channels 14 form at the manufacture of the corresponding parts of the disk 13 by reducing the size of the laminated plates or their distance in individual sectors of the parts of the disk 13. The beginning of the winding turns of the sections 2 of the control winding 4, located inside the disks 13 of the rod 6, figa marked as al and a2, the ends of the winding sections 2 are designated as xl and x2, respectively, for the first and second sections 2. Section 2 of the control winding 4, as shown in FIG. 5b are interconnected inside the element 7 of the rod 6. Outside, through the channels 14, the beginnings (al) and ends (xl) of the turns of the section 2 group of the control winding 4 are removed.
Подробнее расположение частей дисков 13 элементов 7 стержня 6, секций 2 сетевой обмотки 3 и управляющей обмотки 4 иллюстрирует фиг.6, где показан вид элементов 7 магнитопровода 5 в виде дисков 13 в разрезе. На фиг.6 показаны элементы 7 стержней 6 магнитопровода 5 в виде дисков 13, секции 2 управляющей обмотки 4, расположенные внутри этих дисков 13, секции 2 сетевой обмотки 3, расположенные снаружи этих дисков 13. Начала секций 2 по направлению намотки на фиг.6 обозначены: Al, А2, A3, А4 для сетевой обмотки 3 и al, а2, аЗ, а4 для управляющей обмотки 4. Концы секций 2 по направлению намотки на фиг.6 обозначены: XI, Х2, ХЗ, Х4 для сетевой обмотки 3 и xl , х2, хЗ, х4 для управляющей обмотки 4. Различные направления переменного тока в секциях 2 обмоток отмечены кругами. На фиг.ба показано выполнение устройства, содержащего две секции 2 управляющей обмотки 4, каждая из которых расположена внутри отдельных дисков 13 и две секции 2 сетевой обмотки 3.  Details of the arrangement of the parts of the disks 13 of the elements 7 of the rod 6, the sections 2 of the power winding 3 and the control winding 4 are illustrated in FIG. 6, which shows a view of the elements 7 of the magnetic circuit 5 in the form of disks 13 in a sectional view. Figure 6 shows the elements 7 of the rods 6 of the magnetic core 5 in the form of disks 13, section 2 of the control winding 4, located inside these disks 13, sections 2 of the network winding 3, located outside of these disks 13. The beginning of sections 2 in the winding direction in figure 6 marked: Al, A2, A3, A4 for the power winding 3 and al, a2, a3, a4 for the control winding 4. The ends of the sections 2 in the winding direction in Fig.6 denote: XI, X2, X3, X4 for the power winding 3 and xl, x2, x3, x4 for control winding 4. Different directions of alternating current in sections 2 of windings are marked by circles. On figa shows the execution of the device containing two sections 2 of the control winding 4, each of which is located inside the individual disks 13 and two sections 2 of the network winding 3.
На фиг. 6Ь показано выполнение устройства, содержащего четыре секции 2 управляющей обмотки 4, которые расположены внутри элемента, собранного из четырех вертикальных внутренних дисков 13, четырех вертикальных внешних дисков 13, верхнего и нижнего горизонтальных дисков 13. Начала al, а2, аЗ, а4 управляющей обмотки 4 и концы xl , х2, хЗ, х4 управляющей обмотки 4 в таком исполнении должны быть соединены между собой попарно встречно параллельно, как было показано на фиг.1. В этом случае ток в этих секциях 2, наведенный переменным магнитным полем от тока сетевой обмотки 3, будет иметь различное направление в рядом расположенных по высоте секциях 2 управляющей обмотки 4. При этом начала Al, А2, A3, А4 и концы XI, Х2, ХЗ, Х4 секций 2 сетевой обмотки 3 можно соединить, как последовательно так и параллельно. FIG. 6b shows an embodiment of a device comprising four sections 2 of the control winding 4, which are located inside an element assembled from four vertical inner disks 13, four vertical external disks 13, upper and lower horizontal disks 13. The beginnings al, a2, AZ, a4 of the control winding 4 and the ends xl, x2, x3, x4 of the control winding 4 in this design must be interconnected in pairs oppositely in pairs , as shown in FIG. In this case, the current in these sections 2, induced by the alternating magnetic field from the current of the power winding 3, will have a different direction in adjacent sections 2 of the control winding 4 located at the same time. At the same time, the beginning of Al, A2, A3, A4 and the ends XI, X2, HZ, X4 sections 2 of the power winding 3 can be connected, both in series and in parallel.
На фиг.6с представлено устройство, отличающееся от устройства, показанного на фиг. 6Ь, наличием восьми секций 2 управляющей обмотки 4, разделенных на две группы и расположенных концентрично по четыре секции 2 в каждой группе. Секции 2 внутри группы соединены последовательно, а между группами - встречно параллельно, как показано на схеме фиг.2. При этом направления тока, наведенного переменным магнитным полем сетевой обмотки 3, будут иметь различное направление в рядом расположенных в радиальном направлении секциях 2 управляющей обмотки 4.  FIG. 6c shows a device different from the device shown in FIG. 6b, the presence of eight sections 2 of the control winding 4, divided into two groups and arranged concentrically in four sections 2 in each group. Sections 2 within the group are connected in series, and between the groups in opposite directions in parallel, as shown in the diagram of FIG. 2. In this direction, the current induced by the alternating magnetic field of the network winding 3 will have a different direction in the radially adjacent sections 2 of the control winding 4.
Фиг.7 иллюстрирует различное исполнение компоновки активной части реактора по заявляемому техническому решению. На фиг.7 показана схема магнитопровода 5 трехфазного реактора, содержащего три стержня 6, два вертикальных боковых ярма и горизонтальные ярма. Ярма собраны из пластин электротехнической стали по одной из известных схем шихтовки, например, по схеме с косым стыком пластин. Каждый стержень 6 состоит из нескольких последовательно расположенных по высоте элементов 7. Крайние элементы 7 выполнены в виде радиальных шихтованных дисков 13, обычных для конструкций высоковольтных реакторов, а другие - в виде радиальных шихтованных дисков 13, содержащих внутри секции 2 управляющей обмотки 4 (конструкция диска фиг.4, фиг.5). Секции 2 управляющей обмотки 4 охватывают только внутренние вертикальные части дисков 13, а секции 2 сетевой обмотки 3 охватывают как внутренние, так и внешние части. Элементы 7 стержня 6 отделены немагнитными зазорами 10, которые могут выполняться известными способами, например, с помощью керамических дистанционных прокладок. Секции 2 сетевой обмотки 3, показанные на фиг.7, соединенные последовательно. Сетевая обмотка 3 имеет ввод с конца. Начало намотки сетевых обмоток 3 разных фаз обозначены А, В, С, а концы X, У, Z. Концы могут быть соединены, например, по схеме «звезда», как показано на фиг.1 , фиг.2, фиг. 3. Секции 2 управляющей обмотки 4, показанной на фиг.7, соединены попарно по высоте встречно параллельно, аналогично показанному на фиг.ба или фиг. 6Ь. Секции 2 управляющей обмотки 4, показанные на фиг.7Ь, соединены по группам встречно параллельно, аналогично фиг.6с. Fig.7 illustrates a different design of the layout of the active part of the reactor according to the claimed technical solution. 7 shows a diagram of the magnetic circuit 5 of a three-phase reactor containing three rods 6, two vertical side yokes and horizontal yokes. The yoke is assembled from electrical steel plates according to one of the known schemes of shtchtovka, for example, according to the scheme with an oblique junction of the plates. Each rod 6 consists of several successive elements 7 arranged along the height. Extreme elements 7 are made in the form of radial laminated disks 13, common for the construction of high-voltage reactors, and others - in the form of radial laminated disks 13, containing inside section 2 of the control winding 4 (the design of the disk of figure 4, figure 5). Sections 2 of the control winding 4 cover only the inner vertical parts of the disks 13, and sections 2 of the power winding 3 cover both the inner and outer parts. The elements 7 of the rod 6 are separated by non-magnetic gaps 10, which can be performed by known methods, for example, using ceramic spacers. Section 2 of the network winding 3, shown in Fig.7, connected in series. The network winding 3 has input from the end. The beginning of the winding of the network windings of 3 different phases is marked A, B, C, and the ends X, Y, Z. The ends can be connected, for example, according to the “star” scheme, as shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3. Sections 2 of the control winding 4 shown in FIG. 7 are connected in pairs opposite in height in parallel, in a manner similar to that shown in FIG. 6b. Section 2 of the control winding 4, shown in fig.7b, are connected in groups opposite in parallel, similarly to figs 6c.
Концы управляющих обмоток 4 разных фаз обозначены на фиг.7 строчными буквами а, в, с и х, у, z. Эти концы подключаются к клеммам «+» и «-» управляемого источника 11 постоянного напряжения, например, по схемам фиг.1, фиг.2, фиг.З.  The ends of the control windings of 4 different phases are indicated in FIG. 7 by small letters a, b, c and x, y, z. These ends are connected to the terminals "+" and "-" of the controlled DC voltage source 11, for example, according to the schemes of FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3.
Управляемый электрический реактор работает следующим образом.  Managed electric reactor works as follows.
Сетевые обмотки 3 (см. фиг.7) каждой фазы реактора подключают к соответствующим фазам электрической сети. Концы этих обмоток, как правило, соединяют по схеме «звезда» и заземляют (фиг.1, фиг.2, фиг.З). В витках секций 2 сетевой обмотки 3 после такого соединения протекает переменный ток. Концы секций 2 управляющей обмотки 4 «а, в, с, х, у, ζ» подключают к управляемому источнику 11 постоянного напряжения (фиг.1, фиг.2). Затем их заземляют с помощью резисторов 12 (фиг.1, фиг.2). Питание управляемого источника 11 постоянного напряжения осуществляют или от сети собственных нужд станции, или от обмоток электромагнитной части реактора (фиг.З). В секциях 2 (фиг.7) управляющей обмотки 4 после этого протекает переменный ток, наведенный магнитным полем тока сетевой обмотки 3. Встречно параллельное соединение пар (фиг.7а) или групп (фиг.7Ь) секций 2 управляющей обмотки 4 обеспечивает то, что этот наведенный переменный ток практически равен нулю. Network windings 3 (see Fig.7) of each phase of the reactor is connected to the corresponding phases of the electrical network. The ends of these windings, as a rule, are connected according to the “star” scheme and are grounded (FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3). In the turns of sections 2 of the power winding 3, an alternating current flows after such a connection. The ends of sections 2 of the control winding 4 "a, b, c, x, y, ζ" are connected to the controlled source 11 constant voltage (figure 1, figure 2). Then they are grounded using resistors 12 (figure 1, figure 2). The power of the controlled constant voltage source 11 is carried out either from the station's own needs network or from the windings of the electromagnetic part of the reactor (FIG. 3). In sections 2 (Fig. 7) of the control winding 4, an alternating current induced by the magnetic field of the current of the power winding 3 then flows. The parallel connection of the pairs (Fig. 7a) or groups (Fig. 7b) of the sections 2 of the control winding 4 ensures that this induced alternating current is almost zero.
В случае, когда напряжение управляемого источника И постоянного напряжения (фиг.1 , фиг.2) равно нулю (режим холостого хода), в управляющей обмотке 4 (фиг.7) постоянный ток также равен нулю. В этом режиме заявленное устройство работает как обычный шунтирующий реактор с немагнитными зазорами (фиг.7). При этом ток сетевой обмотки 3 (фиг.7) создает магнитный поток, у которого индукция магнитного поля имеет осевую Во и радиальную Вг составляющие. Осевая составляющая индукции Во проходит по элементам 7 стержня 6 так, что ее значения в вертикальных внешних частях 9 и вертикальных внутренних частях 8 практически одинаковы. Активным сечением стержня 6 магнитопровода 5 является сумма активных сечений вертикальных внешних частей 9 и вертикальных внутренних частей 8 элемента 7 стержня 6 магнитопровода 5. Радиальная составляющая индукции Вг этого магнитного поля входит в боковую шихтованную поверхность внешней части 9 элемента 7 и не создает дополнительные потери в стержне 6 магнитопровода 5. Значение осевой составляющей Во в стержне 6 выбирается так, что пластины электротехнической стали элементов 7 стержня 6 не насыщены. В этом случае магнитная проницаемость электротехнической стали и индуктивность сетевой обмотки 3 достигает максимального значения для конкретной геометрии и числа витков сетевой обмотки 3, а так же, для конкретных размеров элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5 и немагнитных зазоров 10 между ними. In the case when the voltage of the controlled source And the constant voltage (Fig. 1, Fig. 2) is zero (idle mode), in the control winding 4 (Fig. 7) the direct current is also zero. In this mode, the claimed device operates as a conventional shunt reactor with non-magnetic gaps (Fig. 7). In this case, the current of the power winding 3 (Fig. 7) creates a magnetic flux, in which the magnetic field induction has an axial Bo and radial Br components. The axial component of induction In passes through the elements 7 of the rod 6 so that its values in the vertical outer parts 9 and the vertical inner parts 8 are almost the same. The active cross section of the core 6 of the magnetic circuit 5 is the sum of the active cross sections of the vertical outer parts 9 and the vertical inner parts 8 of the element 7 of the core 6 of the magnetic core 5. The radial component of the induction Bg of this magnetic field enters the lateral surface of the outer part 9 of the element 7 and does not create additional losses in the rod 6 magnetic circuit 5. The value of the axial component In in the rod 6 is selected so that the electrical steel plates of the elements 7 of the rod 6 are not saturated. In this case, the magnetic permeability electrical steel and inductance of the power winding 3 reaches a maximum value for a specific geometry and the number of turns of the power winding 3, as well as for specific dimensions of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 and non-magnetic gaps 10 between them.
В случае необходимости изменения потребляемой мощности и, соответственно, тока реактора по сигналам автономной системы 19 автоматического управления (фиг.З) изменяется напряжение, вырабатываемое управляемым источником 11 (фиг.1 , фиг.2) постоянного напряжения, и по виткам секций 2 управляющей обмотки If it is necessary to change the power consumption and, accordingly, the reactor current, the signals of the autonomous system 19 of the automatic control (FIG. 3) change the voltage produced by the controlled source 11 (FIG. 1, FIG. 2) of the direct voltage, and through the turns of the control winding sections 2
4 течет ток. Этот ток создает в элементах 7 стержня 6 магнитопровода4 current flows. This current creates in the elements 7 of the core 6 of the magnetic circuit
5 дополнительный магнитный поток, проходящий по вертикальным и горизонтальным частям элементов 7 стержня 6. Величина индукции Вт этого дополнительного магнитного потока (потока подмагничивания) зависит от величины тока, вырабатываемого управляемым источником 1 1 постоянного напряжения, конкретной геометрии и числа витков секций 2 сетевой обмотки 3, а так же конкретных размеров элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5 и немагнитных зазоров 10 между ними. При этом, результирующий магнитный поток - сумма потоков переменного магнитного поля секций 2 сетевой обмотки 3 и постоянного магнитного поля секций 2 управляющей обмотки 4 во внешних 8 и внутренних 9 вертикальных частях элементов 7 стержней 6 магнитопровода 5 будет разной. Величина индукции Bs этого результирующего потока будет меняться во внешних 8 и внутренних 9 вертикальных частях элементов 7 каждый полупериод частоты переменного магнитного поля Во секций 2 сетевой обмотки 3. Индукция Bs будет равна или сумме индукций (Во+Вт) или их разности (Во-Вт), в зависимости от направления индукции переменного магнитного поля Во. Если ток в секциях 2 управляющей обмотки 4 достигает такого значения, при котором величина индукции Вт такова, что сумма Bs=(Bo+Bm) превышает величину индукции Вп насыщения электротехнической стали (Вп = 2,0 - 2,2 тесла), то магнитная проницаемость соответствующего вертикального участка резко уменьшается. 5 additional magnetic flux passing through the vertical and horizontal parts of the elements 7 of the rod 6. The magnitude of the induction W of this additional magnetic flux (bias flux) depends on the amount of current generated by the controlled constant voltage source 1 1, the specific geometry and the number of turns of the sections 2 of the power winding 3 , as well as the specific dimensions of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 and non-magnetic gaps 10 between them. In this case, the resulting magnetic flux - the sum of the alternating magnetic field fluxes of sections 2 of the network winding 3 and the constant magnetic field of sections 2 of the control winding 4 in the outer 8 and inner 9 vertical parts of the elements 7 of the rods 6 of the magnetic core 5 will be different. The magnitude of the induction Bs of this resultant flux will vary in the outer 8 and inner 9 vertical parts of the elements 7 each half-cycle of the alternating magnetic field frequency In sections 2 of the power winding 3. The induction Bs will be equal to either the sum of the inductions (Wo + W) or their difference (Bo-W ), depending on the direction of induction of an alternating magnetic field. If the current in sections 2 control winding 4 reaches a value at which the value of induction W is such that the sum Bs = (Bo + Bm) exceeds the value of induction Bp saturation of electrical steel (Bt = 2.0 - 2.2 tesla), then the magnetic permeability of the corresponding vertical section is sharp decreases.
Режим, при котором в течении всего полупериода частоты переменного магнитного поля Во во внутренней 8 и внешней 9 вертикальных частях элементов 7 стержней 6 суммарная индукция Bs=(Bo+Bm) больше величины индукции Вп технического насыщения электротехнической стали, а величина разницы (Во-Вт) меньше Вп, далее называется режимом «полупериодного насыщения». Активное сечение элемента 7 стержня 6 в режиме «полупериодного насыщения» уменьшается на величину площади сечения соответствующего вертикального участка элемента 7 стержня 6. Такие изменения приводят к резкому уменьшению индуктивности сетевой обмотки 3 и, соответственно, росту потребляемого реактором тока.  The mode in which the entire induction frequency of an alternating magnetic field V in the inner 8 and outer 9 vertical parts of the elements 7 of the rods 6, the total induction Bs = (Bo + Bm) is greater than the value of the induction Bp of technical saturation of electrical steel, and the difference value (BW ) less Bp, hereinafter referred to as the “half-period saturation” mode. The active section of the element 7 of the rod 6 in the “half-period saturation” mode decreases by the value of the cross-sectional area of the corresponding vertical section of the element 7 of the rod 6. Such changes lead to a sharp decrease in the inductance of the power winding 3 and, accordingly, an increase in the current consumed by the reactor.
При дальнейшем увеличении постоянного напряжения и тока в секциях 2 управляющей обмотки 4, соответственно возрастет результирующая индукция магнитного поля Bs, проходящая по горизонтальным частям элемента 7 стержня 6. Поскольку в горизонтальных частях индукции Во и Вт направлены практически перпендикулярно друг другу, то электротехническая сталь в горизонтальных участках насытится, когда результирующая индукция в них Bs, приблизительно равная корню квадратному из суммы квадратов индукций Во и Вт, будет превышать индукцию насыщения стали Вп. Величина результирующей индукции Bs в горизонтальных участках элементов 7 стержня 6 не зависит от изменения полупериодов основной гармоники. Режим, при котором, в дополнение к режиму полупериодного насыщения одного из вертикальных участков, происходит насыщение горизонтальных участков элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5, в течении всего полупериода частоты магнитного поля Во, далее будет называться режимом «полупериоднного продольно поперечного подмагничивания» . With further increase of the constant voltage and current in sections 2 of the control winding 4, the resulting magnetic field induction Bs will increase, passing through the horizontal parts of the element 7 of the rod 6. Since the horizontal parts of the induction Wo and W are directed almost perpendicular to each other, the electrical steel in the horizontal areas will be saturated when the resulting induction in them is Bs, approximately equal to the square root of the sum of squares of inductions In and W, exceeds the saturation induction of steel VP The magnitude of the resultant induction Bs in the horizontal portions of the elements 7 of the rod 6 does not depend on the change in the half periods of the main harmonic. The mode in which, in addition to the half-period saturation mode of one of vertical sections, the saturation of the horizontal sections of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic circuit 5, during the entire half-period of the magnetic field frequency B, will be referred to as the "half-longitudinally longitudinal transverse magnetization" mode.
В этом режиме, дополнительно к режиму полупериодного насыщения, резко уменьшается величина магнитной проницаемости горизонтальных участков элементов 7 стержня 6 и индуктивность сетевой обмотки 3 дополнительно уменьшается, а ток в ней дополнительно увеличивается.  In this mode, in addition to the half-period saturation mode, the magnetic permeability of the horizontal portions of the elements 7 of the rod 6 decreases sharply and the inductance of the power winding 3 decreases further, and the current in it increases further.
При дальнейшем, довольно значительном, увеличении постоянного напряжения и тока в секциях 2 управляющей обмотки 4 можно добиться такой величины результирующей индукции Bs, когда все вертикальные и горизонтальные участки элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5 будут насыщены в течении всего полупериода частоты переменного магнитного поля Во. Такой режим называется дальше режимом «полнопериодного насыщения». В этом режиме магнитная проницаемость элементов 7 стержня 6 и индуктивность сетевой обмотки 3 еще больше уменьшатся, а потребляемый ток еще больше увеличится.  With a further, rather significant, increase in the DC voltage and current in sections 2 of the control winding 4, the resulting induction Bs can be achieved when all the vertical and horizontal sections of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 are saturated throughout the half-period of the frequency of the alternating magnetic field. This mode is referred to as the “full-period saturation” mode. In this mode, the magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 and the inductance of the power winding 3 will decrease even more, and the current consumed will increase even more.
Уменьшение тока в секциях 2 управляющей обмотки 4 с помощью регулируемого источника 1 1 постоянного напряжения, подключенного к этим секциям 2, приводит к обратному процессу размагничивания. При этом относительная магнитная проницаемость соответствующих участков элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5 изменяется от десятков тысяч в режиме холостого хода до нескольких единиц в режиме «полнопериодного насыщения». Изменение магнитной проницаемости элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5 приводит к изменению индуктивности сетевой обмотки 3 и, следовательно, к изменению потребляемой реактором реактивной мощности. The decrease in current in sections 2 of the control winding 4 by means of an adjustable source 1 1 of constant voltage connected to these sections 2 leads to the reverse demagnetization process. The relative magnetic permeability of the respective sections of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic circuit 5 varies from tens of thousands in idle mode to several units in the "full-period saturation" mode. The change of the magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic core 5 leads to a change in the inductance of the network winding 3 and, therefore, to the change in reactive power consumed by the reactor.
Значительное, до одного-двух десятков, уменьшение относительной магнитной проницаемости элементов 7 стержня 6 магнитопровода 5 происходит уже при переходе от режима холостого хода к режиму «полупериодного насыщения» и к режиму «полупериодного продольно поперечного подмагничивания». Этот переход можно обеспечить при мощности управляемого источника 11 постоянного напряжения, равной от 5% до 10% установленной мощности реактора. Дальнейший переход к режиму «полнопериодного насыщения» требует значительного увеличения мощности управляемого источника 1 1 постоянного напряжения. При этом относительная магнитная проницаемость элементов 7 стержня 6 изменяется незначительно (от одного-двух десятков до нескольких единиц). В связи с этим рабочий диапазон изменения тока в секциях 2 управляющей обмотки 4 в заявленном устройстве выбирается в диапазоне от значений тока в одном из режимов «полупериодного насыщения» (в большинстве случае этот режим выбирается номинальным) до значений этого тока в режиме холостого хода. При этом изменение тока в сетевой обмотке 3 и ее индуктивности происходит в большом диапазоне, при малой установленной мощности управляемого источника 1 1 постоянного напряжения (от 5% до 10% номинальной установленной мощности реактора). Кроме того, при необходимости можно увеличить напряжение управляемого источника 1 1 постоянного напряжения на короткое время, обеспечив форсированный режим подмагничивания или размагничивания.  A significant, up to one to two dozen, reduction of the relative magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 of the magnetic conductor 5 occurs already during the transition from the idling mode to the “half-period saturation” mode and to the “half-period longitudinal transverse bias” mode. This transition can be achieved with the power of a controlled constant-voltage source 11 equal to from 5% to 10% of the installed reactor power. A further transition to the “full-period saturation” mode requires a significant increase in the power of the controlled constant-voltage source 1 1. In this case, the relative magnetic permeability of the elements 7 of the rod 6 varies slightly (from one to two dozen to several units). In this regard, the operating range of the current change in sections 2 of the control winding 4 in the claimed device is selected in the range from current values in one of the “half-period saturation” modes (in most cases, this mode is selected nominal) to values of this current in idle mode. In this case, a change in the current in the network winding 3 and its inductance occurs in a large range, at a low installed capacity of a controlled constant voltage source 1 1 (from 5% to 10% of the nominal installed reactor power). In addition, if necessary, you can increase the voltage of the controlled source 1 1 constant voltage for a short time, providing a forced mode of magnetization or demagnetization.
В заявленном устройстве достигается основной технический результат: обеспечивается возможность управляемого низковольтного подмагничивания локальных элементов стержня магнитопровода, что снижает уровень установленной мощности электронной системы управления реактором при сохранении его функциональных возможностей, за счет чего повышается надежность работы устройства с одновременным снижением стоимости реактора. In the claimed device, the main technical result is achieved: it is possible to control the low-voltage magnetization of the local elements of the magnetic core, which reduces the installed capacity of the electronic control system of the reactor while maintaining its functionality, thereby increasing the reliability of the device while reducing the cost of the reactor.
С помощью заявляемого реактора можно решать различные проблемы электрических сетей - компенсацию реактивной мощности сети, стабилизацию напряжения в точке подключения реактора к сети, снижение потерь в сети и другие.  With the help of the claimed reactor, various problems of electrical networks can be solved - compensation of the reactive power of the network, voltage stabilization at the point of connection of the reactor to the network, reduction of losses in the network and others.
Промышленная применимость  Industrial Applicability
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено на существующем оборудовании с использованием известных материалов и средств, что подтверждает промышленную применимость заявленного устройства.  The claimed technical solution can be made on existing equipment using known materials and tools, which confirms the industrial applicability of the claimed device.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Управляемый электрический реактор, содержащий электронную систему управления и электромагнитную часть, включающую в каждой из фаз реактора сетевую и управляющую обмотки, состоящие из намотанных проводами секций, а также стержневой магнитопровод, стержни которого выполнены из элементов, расположенных последовательно по высоте и разделенных на две параллельные части - внутреннюю и внешнюю, при этом во внешней части каждого элемента стержня выполнен немагнитный зазор, витки проводов секций сетевой обмотки охватывают сечение стержня целиком, а витки проводов секций управляющей обмотки охватывают сечение стержня частично, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что число секций управляющей обмотки на стержне парное, концы расположенных рядом секций в управляющей обмотке соединены параллельно, а направление намотки в них - встречное, параллельные части, по крайней мере, одного элемента стержня реактора выполнены в виде дисков из радиально шихтованных по периметру пластин электротехнической стали, отделенных от других элементов стержня немагнитными зазорами, как во внешней, так и во внутренней частях, при этом секции управляющей обмотки расположены внутри внешнего диска, а секции сетевой обмотки расположены снаружи внешнего диска, электронная система управления выполнена в виде, по крайней мере, одного управляемого источника постоянного напряжения, выходные клеммы которого соединены с концами, по крайней мере, одной пары секций управляющей обмотки.  1. A controlled electric reactor containing an electronic control system and an electromagnetic part comprising, in each of the phases of the reactor, a network and control windings consisting of sections wound up with wires, as well as a core magnetic core, the rods of which are made of elements arranged in series in height and divided into two parallel parts - internal and external, while in the external part of each element of the rod there is a non-magnetic gap, the turns of wires of the sections of the network winding cover the cross section of the rod c face, and the turns of the wires of the sections of the control winding cover the cross section of the rod partially, that is, that the number of sections of the control winding on the rod is double, the ends of the adjacent sections in the control winding are connected in parallel, and the direction of winding they are counter, parallel parts of at least one element of the reactor core are made in the form of discs of electrotechnical steel plates radially laminated around the perimeter, separated from other elements of the rod by non-magnetic gaps, both in external and in the morning parts, with the control winding sections located inside the external drive, and the power winding sections located outside the external drive, the electronic control system is made in the form of at least one controlled DC voltage source, the output terminals of which are connected to the ends of at least one pair of control winding sections.
2. Управляемый электрический реактор по п.1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что концы управляющих обмоток разных фаз соединены по схеме «разомкнутый треугольник», причем разомкнутые концы соединены с управляемым источником постоянного напряжения. 2. Managed electrical reactor according to claim 1, that is, that the ends of the control windings of different phases are connected according to the “open triangle” scheme, and the open ends are connected to a controlled source constant voltage.
3. Управляемый электрический реактор по п.1, отличающийся тем, что на стержнях магнитопровода установлены дополнительные компенсационные обмотки, концы разных фаз которых соединены по схеме «треугольник».  3. Managed electrical reactor according to claim 1, characterized in that additional compensation windings are installed on the cores of the magnetic core, the ends of different phases of which are connected in a "triangle" scheme.
4. Управляемый электрический реактор по п.1, отличающийся тем, что управляемый источник постоянного напряжения содержит последовательно соединенные трансформатор питания полупроводникового преобразователя, полупроводниковый преобразователь с блоком защиты от перенапряжений на входе и автономную систему автоматического управления.  4. Controlled electric reactor according to claim 1, characterized in that the controlled DC voltage source contains a series-connected power transformer for a semiconductor converter, a semiconductor converter with an overvoltage protection unit at the input and an autonomous automatic control system.
5. Управляемый электрический реактор по п.4, отличающийся тем, что компенсационные или сетевые обмотки каждой фазы содержат дополнительные отводы, соединенные с трансформатором питания управляемого источника постоянного напряжения.  5. Managed electrical reactor according to claim 4, characterized in that the compensation or network windings of each phase contain additional taps connected to the power transformer of a controlled DC source.
PCT/UA2018/000068 2017-07-07 2018-07-04 Controlled electrical reactor WO2019009869A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201707178A UA118727C2 (en) 2017-07-07 2017-07-07 CONTROLLED ELECTRICAL REACTOR
UAA201707178 2017-07-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019009869A1 true WO2019009869A1 (en) 2019-01-10

Family

ID=64950291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2018/000068 WO2019009869A1 (en) 2017-07-07 2018-07-04 Controlled electrical reactor

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2677681C1 (en)
UA (1) UA118727C2 (en)
WO (1) WO2019009869A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2132581C1 (en) * 1998-01-06 1999-06-27 Научно-технический центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина Electric magnetization-controlled three-phase reactor
RU2518149C2 (en) * 2012-09-18 2014-06-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Controlled reactor with three-leg core

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2348998C1 (en) * 2008-01-31 2009-03-10 Александр Васильевич Григорьев Controllable transformer-type reactor
RU2478236C1 (en) * 2011-09-07 2013-03-27 Брянцев Михаил Александрович Controlled shunting reactor-transformer
CN103500633A (en) * 2013-10-10 2014-01-08 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 Magnetically controlled reactor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2132581C1 (en) * 1998-01-06 1999-06-27 Научно-технический центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина Electric magnetization-controlled three-phase reactor
RU2518149C2 (en) * 2012-09-18 2014-06-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Controlled reactor with three-leg core

Also Published As

Publication number Publication date
UA118727C2 (en) 2019-02-25
RU2677681C1 (en) 2019-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kulkarni et al. Transformer engineering
JP5933012B2 (en) Power converter
US20140268896A1 (en) Reactor Apparatus and Power Converter Using Same
KR20080040687A (en) Method and device for supply to a magnetic coupler
Li et al. High-frequency transformer design with medium-voltage insulation for resonant converter in solid-state transformer
US20130009737A1 (en) Transformer
JP6516942B1 (en) Power converter
US8390414B2 (en) Multi-phase transformer
US20130021126A1 (en) Transformer
US2470598A (en) Transformer windings
US9583252B2 (en) Transformer
US20150170821A1 (en) Transformer
RU2677681C1 (en) Controlled electric reactor
RU2570811C1 (en) Modular excitation system
US20120075051A1 (en) Magnetic Devices and Transformer Circuits Made Therewith
CN106504869B (en) Intermediate frequency transformer and semiconductor converter with intermediate frequency transformer
US10199952B2 (en) Quad-T transformer to convert AC single-phase to three-phase power
RU2567870C1 (en) Transformer with three-phase and circular windings
RU2645752C1 (en) Shunting reactor with compensation-control winding
Azizian et al. Calculating leakage inductances of split-windings in dry-type traction transformers
RU2584821C1 (en) Controlled electric reactor with transverse magnetisation
RU2218626C2 (en) Multiphase transformer
El Shafei High Power, Medium Frequency, and Medium Voltage Transformer Design and Implementation
Gao et al. Design of A 50-kW Medium Frequency Medium Voltage Transformer for 10-kV SiC-Based Dual Active Bridge Converter
Chaw et al. Design comparison for rectangular and round winding distribution transformer (1000 kVA)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18828780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18828780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1