Электроиндукционное устройство

 

ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее магнитную систему, выполненную на сердечниках с ярмами и стержнями, на которых размещены секционированные обмотки, и тиристоры , подключенные к секциям обмотки, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь и нелинейных искажений в потребляемом токе, стержни снабжень участками уменьшенпричем соотношение сев к сечению стержня наделах лина участков уменьшенодного стержня определяем w2А .-™5., т сечение участков уменьшенного сечения, -сечение стержня сердечнику , м ; -суммарная длина участков уменьшенного сечения , м ; магнитная постоянная, Гн/м; - количество витков обмотки; -индуктивность устройства , Гн.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,3 ь — - 0,5, Я

f 2»с — — 5 г -о .» м где

go=4ç 10 "

Ф««

° « мотки — индуктивность устройСTB8» Гнi

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3597748/24-07 (22) 01 . 06. 83 (46) 30.06.85 Бюл. Р 24 (72) А.М.Брянцев (71) Алма-Атинский энергетический институт (53) 621 317.435(088,8) (56) 1. Зильберблат М,Э. и др. Управляемый статический компенсатор реактивной мощности для дуговых сталеплавильных печей.-- "Электротехника" »

11 2, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

11 1005575, кл. Н 01 F 29/14, 1982. (54) (57) ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее магнитную систему, выполненную на сердечниках с ярмами и стержнями, на которых размещены секционированные обмотки, и тиристо" ры, подключенные к секциям обмотки, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь и нелинейных искажений в потребляемом токе, стержни снабжены участками уменьшен4(511Н 01 F 27/34; Н 01 Р 29/1 ного сечения причем соотношение се чения участков к сечению стержня на,ходится в пределах. а суммарная длина участков уменьшенного сечения одного стержня определяется выражением

- сечение участков уменьшенного сечения, м2; — сечение стержня сердечнику» м2 «» — суммарная длина участков уменьшенного сечения, м — магнитная постоянная, Гн/м; — количество витков об1164795 2 а суммарная длина участков уменьшенного сечения одного стержня определяется выражением

2 p,,- — — S, м где

0,3 (†-- c 0,5, Sy

112

2Q — -- S М

$ где

g,=4ò 10

03«с — -- (05

1 Ь

Изобретение относится к электротехнике и энергетике и может быть использовано в качестве регулятора реактивной мощности, не вносящего нелинейных искажений в электрическую сеть.

Известна конструкция регулятора реактйвной мощности, содержащего тиристорный блок и индуктивное сопротивление, включенные последовательно друг к другу (I ), Недостатками этой конструкции являются пониженные технические харак" теристики, обусловленные большим уровнем нелинейных. искажений в потребляемом токе при регулировании реактивной мощности, а также большие массы, габариты и стоимость, являющиеся результатом необходимости установки тиристорного блока той же 2п мощности, что и номинальная мощность ус т ройс тва.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция электроиндукци— — 25 онного устройства, содержащего магнитную систему, выполненную на сердечниках с ярмами и стержнями, на которых размещены секционированные обмотки, и тиристоры, подключенные ЗО к секциям обмотки (2 J.

Недостатками известной конструкции являются пониженные технические

4; характеристики, обусловленные наличии

35 ем повышенных потерь из-за потерь в магнитной системе, а также повышенный уровень нелинейных искажений в потребляемом токе, обусловленный генерацией нелинейных искажений в электрическую сеть при регулировании реактивной мощности, I

Цель изобретения — уменьшение потерь нелинейных искажений в потребляемом токе.

Поставленная цель „достигается тем, что в электроиндукционном устройстве, соде ржащем магнитную систему, выполненную на сердечниках" с ярмами и стержнями, на которых размещены секционированные обмотки, и тиристоры, подключенные к секциям обмотки, стержни снабжены участками уменьшенного сечения, причем соотношение сечения участков к сечению стержня находится в пределах

S — сечение участков уменьше нного с еч ения, M2 °

S — сечение стержня сердечника, мг,  — суммарная длина участков уменьшенного сечения, м; =47-10 — магнитная постояно-о ная, Гя/м;

Ч вЂ” количество витков обмотки, индуктивность устройм ства, Гн.

На .фиг. 1 схематически представлена конструкция стержней сердечников магнитной системы; на фиг.2 — характер изменения коэффициентов гармоник в токе устройства в различных режимах работы.

В электроиндукционном устройстве, содержащем магнитную систему (фиг.I), выполненную на сердечниках с ярмами и стержнями 1, на которых размещены секционированные обмотки 2, и тиристоры 3- подключенные к секциям обмотки 2, стержни I снабжены участкамй уменьшенного сечения, причем соотношение сечения участков к сечению стержня находится в пределах а суммарная длина участков уменьшенного сечения одного стержня определяется выражением сечение участков уменьшеняого сечения, м г, сечение стержня сердечника, мг; суммарная длина участков уменьшенно о сечения, м; магнитная постоянная, Гн/м; количество витков обмотки индуктивность устройства, Гн. з 1 1647

На фиг.2 изображена кривая 4 изменения коэффициента гармоник всего нечетного ряда, проявляющихся в токе однофазных конструкций и кривая 5 нечетного ряда гармоник прямой и .обрат" ной последовательности, проявляющихся в токе трехфазной конструкции в симметричном режиме. Построение произведено для стали марки 2411 при законе изменения индукции В„ =Во + 10

+ Вэsinvt, где Bs — индукция насьгщения стали 2411 (В =1,96 Тл); В постоянная составляющая индукции (принятый при расчете диапазон изменения от 0 до 2В®), 15

Устройство работает следующим образом.

Регулирование реактивной мощности устройства осуществляется изменением постоянной составляющей потока в маг- 2п нитопроводах, которая зависит от времени включения тиристоров 3. Во всех режимах подмагничивания величина намагничивающей силы (н.с.) обмотки 2, а следовательно, и потребляемый ток 25 устройства, определяется, в основном, падением н.с. на участках магнитопровода уменьшенного сечения, а остальные части магнитопровода остаются ненасыщенными. Указанное соотношение обеспечивает целесообразное распределение н.с. между насыщенными и ненасыщенными участками. Максимальное значение потока в участках уменьшенного сечения равно

Выражая индукцию потока основной гармоники в сердечнике, линейную плотность тока обмотки через витки обмотки и сечение стержня, можно полуЧ чить 1 = 2p. — — S, где 2. — суммар(2В„„, + Вз)Б фр с х

1 ная длина участков уменьшенного сечения м S — сечение стержня сердеч-т ника, м; p = 47f.10 — магнитная постоянная, Гнlм, W — количество витков обмотки; L индуктивность устройства, Гн. В результате, при выполнении указанного выражения в режиме номинального намагничивания диапазон изменения переменной составляющей индукции практически полностью смещен в зону технического насыщения кривой намагничивания, на ее линейный участок. При этом нелинейные искажения в напряженности магнитного поля и токе устройства полностью отсутствуют. Как видно из фиг.2, иска45

На основных участках магнитопровода при Ф„„„„ индукция не должна превышать Вз, что и является условиФвсгю ем их ненасьиценности Вэ 4

Поставляя одно выражение в другое, S В получаем S 2 + б

1ю э

Иэ опыта проектирования электротехнических устройств известно, что

В целесообразно принимать в преде1 лах B1 = (0,5 — 1) В . Откуда имеем

1 а 05 03

2(0,5-1)+1

При соотношении более,0,5 недопустимо сильно насыщается весь магнитопровод устройства, что приводит

95 4 к искажению формы потребляемого тока. Прн соотношении менее 0,3 возрастает расход активных материалов от недоиспользования объема основно го магнитопровода. Равномерное распределение участков уменьшенного сечения по высоте стержня обеспечивает минимальный уровень полей рассеяния в устройстве. Сравнительно малая длина насьпцаемых участков магнитопровода обусловливает относительно высокое значение постоянной составляющей напряженности магнитного поля и индукции в них. В номинальном режиме работы независимо от длины насыщенных участков, величина намагничивающей силы обмотки должна быть неизменной, поскольку это определяет номинальный ток устройства. По первой гармонике, например, она Р i„w, гдеi,—;w— количество витков фазы. Однако в saвисимости от длины насыщенных участков эта величина н. с. может быть обеспечена при различных значениях напряженности поля, в соответствии с известных выражением Р A„Е

=HE, где А„- линейная плотность тока обмотки основной гармоники; Н— напряженность поля основной гармоники в насыще нных участках. Иэ этих двух выражений для Р„получаем общее

1 А соотношение — — = р. -р —.

1164795

0/5

Составитель Л.Федосов

Редактор С,Лисина Техред М.Надь Корректор В.Гирняк

Заказ 4194/50 Тираж 679

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений

113035, Москва, Ж-35, Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 жения тока имеют место лишь в на-. чальном диапазоне подмагничивания.

Экспериментальные исследования на модели показали, что степень нелинейных искажений не превышает характе.ристик, приведенных на фиг.2, если соотношение 1 Е„, соблюдается не менее, чем с 1ОХ-ной точностью.

В прототипе напряженность магнит" ного поля подмагничиваемых участков не превышает линейной плотности тока обмотки вследствие равномерного насыщения всей части стержня, .охваченного обмоткой. В результате, режим номинального подмагничивания устройства обеспечивается при сравнительно слабом смещении переменной составляющей индукции в область технического насыщения кривой намагничивания стали. Так, в прототипе мощностью до единиц МВАр номинальный режим обеспечивается в пределах, не превышающих

5-73 от возможного(штриховая линия

5 на фиг.2), что и приводит к недопустимо большому искажению потребляемого тока во всем диапазоне регулирования. Кроме того, преимуществом изобретения являются также относительно уменьшенные потери в стали магнитной системы. Это обусловлено тем, что при смещении рабочей эоны индукции в область технического насыщения кривой намагничивания, составляющая гистереэисных потерь в стали снижается ° Сравнительные эксперименты на моделях мощностью 4 кВАр показали, что при прочих равных условиях потери в стали предлагаемого устройства .в номинальном режиме в

3,9 раза ниже, чем в прототипе.