Способ уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения и устройство для его осуществления



 


Владельцы патента RU 2422967:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Техническим результатом группы изобретений является повышение качества электрической энергии, улучшение энергетических показателей систем электроснабжения и рабочих характеристик потребителей. Согласно способу снижают реактивный намагничивающий ток в сетевой обмотке электромагнитных устройств посредством реактивного тока электрического контура. При этом контур изолируют от сетевой обмотки, сетевую обмотку и элементы контура укладывают на магнитопроводе, набранном из изолированных друг от друга листов стали. В качестве одного из элементов контура используют дополнительную обмотку, в качестве второго элемента используют емкость шихтованного сердечника, на который укладывают сетевую и дополнительную обмотки и создают в контуре реактивный намагничивающий ток. Также предложено устройство для реализации способа. 2 н.п. ф-лы.

 

Группа изобретений относится к области энергетики, а именно к электрическим системам предприятий промышленности, транспорта, городского и сельского хозяйства и т.п., в которых установлены и работают электромагнитные устройства переменного тока.

В электрических системах высокого и низкого напряжений широкое применение получили электромагнитные устройства переменного тока, а именно трансформаторы, асинхронные и синхронные электрические машины, электромагниты различных конструкций и назначения, реакторы, дроссели, контакторы, реле и т.д. Все перечисленные устройства содержат ферромагнитные сердечники (магнитопроводы) и намагничивающие катушки и выполняются в однофазном, двухфазном и трехфазном исполнении. На преобразовательных подстанциях нашли применение трансформаторы с числом фаз, кратным трем.

Для уменьшения токов Фуко и повышения коэффициента полезного действия ферромагнитные сердечники электромагнитных устройств переменного тока набирают из отдельных листов стали, которые изолируют друг от друга. В качестве изоляции между листами применяют лаки, электрокартон или окалину, образующуюся на поверхности листов в процессе ее прокатки и отжига. Величина относительной диэлектрической проницаемости указанных видов изоляции составляет несколько единиц.

Характерной особенностью электромагнитных устройств переменного тока является наличие переменного магнитного поля, создаваемого намагничивающим реактивным током. Наличие намагничивающего тока обусловливает дополнительную токовую нагрузку элементов систем электроснабжения, ограничивает их пропускную способность, приводит к росту падения напряжения и потерь электроэнергии, а также необходимости повышения мощности, вырабатываемой источниками энергии. Все это отрицательно сказывается на энергетических показателях и качестве энергии в электрических системах, рабочих характеристиках потребителей.

Известен способ уменьшения реактивного тока, проходящего по элементам систем электроснабжения, заключающийся в том, что в определенных точках систем устанавливают устройства (синхронные компенсаторы, перевозбужденные синхронные электродвигатели, батареи статических конденсаторов), потребляющие от источника электрической энергии реактивный емкостной ток, изменяющийся в противофазе с реактивным намагничивающим током [см. Ю.Д.Сибикин, М.Ю.Сибикин. Электроснабжение: Учебное пособие. - М.: ИП Радиософт, 2010, с.227-232].

Недостатком известного способа является то, что компенсация намагничивающего реактивного тока производится только на участках от источника электрической энергии (электрической станции) до точки системы электроснабжения, на котором установлены устройства, потребляющие реактивный емкостный ток. Так, при установке синхронного компенсатора на районной подстанции элементы системы электроснабжения, подключенные к ней и получающие от нее питание, не разгружаются от реактивного намагничивающего тока. При установке батарей статических конденсаторов на высокой стороне цеховой подстанции первичная и вторичная обмотки трансформатора, цеховые питающие и распределительные сети, асинхронные высоковольтные и низковольтные электродвигатели и другие электромагнитные устройства также остаются загруженными реактивным намагничивающим током. При использовании индивидуальной компенсации по обмоткам самого электромагнитного устройства протекает намагничивающий реактивный ток.

Известны устройства (синхронные компенсаторы, перевозбужденные синхронные электродвигатели), посредством которых реализуется данный способ. Эти устройства содержат магнитопровод, состоящий из шихтованного сердечника статора и сердечника ротора, отделенных друг от друга воздушным зазором, трехфазную обмотку, размещенную на шихтованном сердечнике статора, и обмотку постоянного тока, уложенную на сердечнике ротора.

Недостатком синхронных компенсаторов и перевозбужденных синхронных электродвигателей является то, что с помощью них достигается частичная компенсация реактивного намагничивающего тока вследствие удаленности размещения этих устройств от потребителей электрической энергии. Это приводит к ухудшению показателей качества электрической энергии и рабочих характеристик потребителей. Кроме того, работа синхронных компенсаторов, имеющих большие мощности, сопровождается значительным шумом, а перевозбуждение синхронных двигателей ведет к дополнительным потерям и нагреву обмоток возбуждения.

К устройствам, реализующим рассмотренный способ, относятся также высоковольтные и низковольтные батареи статических конденсаторов. При групповой компенсации батареи статических конденсаторов устанавливаются в узлах систем электроснабжения (районные подстанции, главные понизительные подстанции предприятий, шины высокого и низкого напряжений цеховых подстанций, силовые щиты и силовые пункты), а при применении индивидуальной компенсации - подключаются непосредственно на зажимы электромагнитных устройств [см. Ю.Д.Сибикин, М.Ю.Сибикин. Электроснабжение: Учебное пособие. - М.: ИП РадиоСофт, 2010, с.228, 229, 233].

Недостатком батарей статических конденсаторов является то, что и при их применении остаются загруженными реактивным намагничивающим током участки систем электроснабжения, расположенные ниже места установки батарей статических конденсаторов. Кроме того, величина реактивной емкостной мощности статических конденсаторов, как правило, не связана с режимом потребления реактивной индуктивной мощности электромагнитными устройствами переменного тока, что приводит к недокомпенсации или перекомпенсации реактивной мощности, дополнительной токовой загрузке элементов систем электроснабжения, падению напряжения и потерям мощности, ухудшению показателей качества электрической энергии и рабочих характеристик потребителей.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения за счет снижения реактивного намагничивающего тока в сетевой обмотке электромагнитных устройств переменного тока, что достигается благодаря реактивной емкостной составляющей тока электрического контура, одним из элементов в котором является дополнительная обмотка. При этом сетевая обмотка и элементы контура не имеют электрической связи и размещаются на сердечниках магнитопровода, которые набирают из листов стали, изолированных друг от друга [см. А.И.Вольдек. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1974, с.803-805]. Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого способа: снижают реактивный намагничивающий ток в сетевой обмотке электромагнитного устройства посредством реактивного тока электрического контура; изолируют контур от сетевой обмотки; укладывают сетевую обмотку и элементы контура на магнитопроводе, набранном из изолированных друг от друга листов стали; в качестве одного из элементов контура используют дополнительную обмотку.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что с его помощью достигается лишь незначительная компенсация реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения из-за малой величины мощности электромагнитных устройств, с помощью которых реализуется известный способ, следовательно, и малой величины реактивной емкостной составляющей тока электрических контуров этих устройств.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является электромагнитное устройство переменного тока, включающее магнитопровод, образованный шихтованными сердечниками статора и ротора и воздушным зазором, отделяющим сердечники друг от друга, три обмотки, из которых сетевая уложена на сердечнике ротора и через контактные кольца и щетки, наложенные на них, подключена к питающему напряжению, а нагрузочная и дополнительная обмотки уложены на сердечнике статора и образуют электрический контур. При этом дополнительная обмотка выполнена по аналогии с якорной обмоткой электрических машин постоянного тока, а ее соединение с нагрузочной обмоткой осуществляется через щеточно-коллекторный узел. Регулирование величины и направления ЭДС дополнительной обмотки, величины и направления ЭДС контура, реактивной емкостной составляющей тока контура, намагничивающего индуктивного тока сетевой обмотки производятся с помощью щеточных траверз, установленных с возможностью перемещения относительно друг друга в противоположных направлениях [см. А.И.Вольдек. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1974, с.804, рис.42-1]. Данное устройство принято за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является то, что из-за своей значительной сложности и высокой стоимости оно редко используется на практике. Установленные мощности этих устройств малы, что не позволяет сколько-либо заметно компенсировать реактивный намагничивающий ток в элементах систем электроснабжения, улучшать показатели качества электрической энергии и рабочие характеристики потребителей.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого устройства: сердечник магнитопровода, набранный из изолированных друг от друга листов стали; сетевая обмотка, уложенная на данный сердечник и подключенная к питающему напряжению; дополнительная обмотка, входящая в состав электрического контура, изолированного от сетевой обмотки и размещенного на магнитопроводе.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение качества электрической энергии, улучшение энергетических показателей систем электроснабжения и рабочих характеристик потребителей за счет более полной компенсации реактивного намагничивающего тока в элементах электрических систем.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения, при котором снижают реактивный намагничивающий ток в сетевой обмотке электромагнитных устройств посредством реактивного тока электрического контура, изолируют контур от сетевой обмотки, сетевую обмотку и элементы контура укладывают на магнитопроводе, набранном из изолированных друг от друга листов стали, в качестве одного из элементов контура используют дополнительную обмотку, в качестве второго элемента электрического контура используют емкость шихтованного сердечника, на который укладывают сетевую и дополнительную обмотки и создают в контуре реактивный намагничивающий ток.

Поставленная задача также решается за счет того, что в известном электромагнитном устройстве для уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения, содержащем сердечник магнитопровода, набранный из изолированных друг от друга листов стали, сетевую обмотку, уложенную на данный сердечник и подключенную к питающему напряжению, дополнительную обмотку, входящую в состав электрического контура, изолированного от сетевой обмотки и размещенного на магнитопроводе, на наружных поверхностях листов стали сердечника, несущего сетевую обмотку, выполнены выступы, лишенные изоляции и имеющие отверстия одинакового диаметра, листы стали сердечника изолированы друг от друга материалом с аномально высоким значением диэлектрической проницаемости, например марганцово-цинковым ферритом, при этом из общего числа листов стали сердечника, несущего сетевую обмотку, образованы и включены в электрический контур зоны по числу фаз сетевой обмотки, причем в каждой зоне сердечника количество листов стали одинаково и выступы нечетных листов стали смещены в пространстве относительно выступов четных листов, кроме того, смещены в пространстве выступы четных и нечетных листов рядом расположенных зон, на протяжении каждой зоны сердечника между выступами нечетных листов стали, так же как и между выступами четных листов стали, установлены прокладки из электропроводящего материала без изоляции, причем толщина прокладок равна толщине листа стали с изоляцией, увеличенной на удвоенную величину слоя изоляции, прокладки имеют отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий на выступах, электрическое соединение нечетных листов стали и соответственно четных листов стали на протяжении каждой зоны осуществлено посредством шпилек, установленных в отверстия выступов и прокладок, при этом дополнительная обмотка выполнена с тем же числом фаз и пространственным углом сдвига их осей, что и сетевая обмотка, уложена на тот же сердечник, что и сетевая обмотка, изолирована от нее, а начала и концы фаз дополнительной обмотки подключены к нечетным и четным листам соответствующих зон.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от признаков способа по прототипу: используют в качестве второго элемента электрического контура емкость шихтованного сердечника, на который укладывают сетевую и дополнительную обмотки и создают в контуре реактивный намагничивающий ток.

Признаки предлагаемого устройства, отличительные от признаков устройства по прототипу: на наружных поверхностях листов стали сердечника, несущего сетевую обмотку, выполнены выступы, лишенные изоляции и имеющие отверстия одинакового диаметра; листы стали данного сердечника изолированы друг от друга материалом с аномально высоким значением диэлектрической проницаемости, например марганцово-цинковым ферритом; из общего числа листов стали сердечника, несущего сетевую обмотку, образованы зоны по числу фаз сетевой обмотки; зоны включены в электрический контур; в каждой зоне сердечника количество листов стали одинаково; в каждой зоне сердечника выступы нечетных листов стали смещены в пространстве относительно выступов четных листов, кроме того, смещены в пространстве выступы четных и нечетных листов рядом расположенных зон; на протяжении каждой зоны сердечника между выступами нечетных листов стали, так же как и между выступами четных листов стали, установлены прокладки из электропроводящего материала без изоляции; толщина прокладок равна толщине листа стали с изоляцией, увеличенной на удвоенную величину слоя изоляции; прокладки имеют отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий на выступах; электрическое соединение нечетных листов стали и соответственно четных листов стали на протяжении каждой зоны осуществлено посредством шпилек, установленных в отверстия выступов и прокладок; дополнительная обмотка выполнена с тем же числом фаз и пространственным углом сдвига их осей, что и сетевая обмотка; дополнительная обмотка уложена на тот же сердечник, что и сетевая обмотка и изолирована от нее; начала и концы фаз дополнительной обмотки подключены к нечетным и четным листам соответствующих зон.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют создать электромагнитные устройства, магнитное поле в которых создается не реактивным намагничивающим током сетевой обмотки, а реактивным намагничивающим током контура, образованного дополнительной обмоткой и емкостью параллельно включенных элементарных конденсаторов сердечника, несущего сетевую обмотку. Это позволяет снизить намагничивающий реактивный ток в элементах систем электроснабжения и тем самым повысить качество электрической энергии, улучшить энергетические показатели систем электроснабжения и рабочие характеристики потребителей.

Использование в качестве изоляции листов стали сердечника марганцово-цинкового феррита, относительная диэлектрическая проницаемость которого составляет 105, приводит к значительному росту, по сравнению с используемыми в существующих устройствах видах изоляции, емкости между рядом расположенными листами стали сердечника, несущего сетевую обмотку. Одновременно марганцово-цинковый феррит является ферромагнитным материалом, что способствует увеличению коэффициента заполнения сердечника, который при этом достигает значения, близкого к единице. Кроме того, марганцово-цинковый феррит обладает высоким удельным электрическим сопротивлением, что обуславливает уменьшение токов Фуко в сердечнике и ведет к росту величины коэффициента полезного действия электромагнитных устройств переменного тока.

Выполнение на наружных поверхностях листов стали выступов, не имеющих изоляции, позволяет осуществить электрическое соединение нечетных и соответственно четных листов стали зон, а использование электропроводящих прокладок заявленной толщины с одной стороны, способствует улучшению электрического контакта между нечетными и соответственно четными листами зон, а с другой стороны, предотвращает смятие выступов нечетных и четных листов зон при их электрическом соединении посредством шпилек.

Пространственный сдвиг выступов нечетных и соответственно четных листов отдельных зон позволяет упростить технологию сборки сердечника, в частности электрическое соединение нечетных и четных листов зон посредством шпилек.

Создание электрического контура, в который входят дополнительная обмотка и зоны листов стали сердечника с размещенными на нем сетевой и дополнительной обмотками, и прохождение в этом контуре намагничивающего реактивного тока приводят к созданию переменного магнитного поля и способствуют уменьшению намагничивающего реактивного тока в сетевой обмотке и элементах системы электроснабжения.

Способ уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения осуществляется следующим образом.

Реактивная составляющая тока сетевой обмотки электромагнитного устройства, т.е. намагничивающий ток, создает переменный магнитный поток, индуктирующий в дополнительной обмотке ЭДС. Под действием этой ЭДС в контуре, образованном дополнительной обмоткой и емкостью зон листов стали сердечника, возникает ток, имеющий в основном реактивную намагничивающую составляющую. Реактивная намагничивающая составляющая тока контура возбуждает переменное магнитное поле, совпадающее по направлению с магнитным полем сетевой обмотки, что приводит к увеличению ЭДС, наводимой в сетевой обмотке. Следствием этого, при постоянной величине питающего напряжения, является уменьшение намагничивающего тока, потребляемого из сети, и полного тока электромагнитного устройства. Таким образом, источником намагничивающего тока становятся параллельно включенные элементарные конденсаторы, образованные листами стали зон сердечника.

Предлагаемое устройство для уменьшения намагничивающего реактивного тока в элементах систем электроснабжения содержит шихтованный сердечник магнитопровода, несущий сетевую обмотку, подключенную к напряжению питающей сети, и дополнительную обмотку. Дополнительная обмотка уложена на тот же сердечник магнитопровода, что и сетевая, выполнена с тем же числом фаз и пространственным углом сдвига их осей, что и сетевая обмотка, изолирована от нее. Дополнительная обмотка входит в состав электрического контура, изолированного от сетевой обмотки и размещенного на сердечнике магнитопроводе. Сердечник магнитопровода набран из изолированных друг от друга листов стали. В качестве изоляции между листами использован материал с аномально высоким значением диэлектрической проницаемости, например марганцово-цинковый феррит. Каждые два рядом расположенных листа стали образуют элементарный конденсатор, емкость которого пропорциональна величине относительной диэлектрической проницаемости, толщине листов и обратно пропорционально толщине слоя изоляции. На наружных поверхностях листов стали выполнены выступы, лишенные изоляционного покрытия и имеющие отверстия одинакового диаметра. Из общего числа листов стали сердечника, несущего сетевую и дополнительную обмотки, образованы зоны по числу фаз сетевой обмотки. Зоны включены в электрический контур. В каждой зоне сердечника количество листов стали одинаково, выступы нечетных листов стали смещены в пространстве относительно выступов четных листов, кроме того, смещены в пространстве выступы четных и нечетных листов рядом расположенных зон. На протяжении каждой зоны сердечника между выступами нечетных листов стали, так же как и между выступами четных листов стали, установлены прокладки из электропроводящего материала без изоляции. Толщина прокладок равна толщине листа стали с изоляцией, увеличенной на удвоенную величину слоя изоляции. Прокладки имеют отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий на выступах. Электрическое соединение нечетных листов стали и соответственно четных листов стали на протяжении каждой зоны осуществлено посредством шпилек, установленных в отверстия выступов и прокладок. Начала и концы фаз дополнительной обмотки подключены к нечетным и четным листам соответствующих зон, включенных в электрический контур.

Снижение тока в сетевой обмотке за счет уменьшения его реактивной составляющей приводит к снижению токовой нагрузки элементов в системе электроснабжения, падению напряжения, потерь электрической энергии. Это способствует повышению качества электрической энергии, улучшению энергетических показателей и рабочих характеристик потребителей. Кроме того, уменьшение тока в сетевой обмотке способствует уменьшению токовой нагрузки и позволяет уменьшить сечение провода, из которого она изготовлена. При этом в электромагнитных устройствах переменного тока уменьшается расход цветного металла, что ведет к снижению стоимости устройств. В электрических машинах переменного тока уменьшается коэффициент заполнения паза, что позволяет уложить в них дополнительную обмотку без увеличения размера пазов. Результирующее магнитное поле устройства может быть использовано для создания ЭДС в других обмотках, например в обмотке ротора асинхронных машин, во вторичной обмотке трансформатора и т.д. Следует также отметить, что основным источником реактивной энергии являются синхронные генераторы электрических станций, работающие с коэффициентом мощности, близким к 0,9. Это значит, что около 20% вырабатываемого ими тока является реактивным, расходуемым на создание магнитных полей электромагнитных устройств. Компенсация реактивного тока по заявляемому способу позволяет исключить реактивную составляющую тока синхронных генераторов, повысив, таким образом, их мощность приблизительно на 10% без дополнительных капитальных вложений.

Возможность практического использования заявляемого способа для уменьшения реактивного намагничивающего тока в сетевых обмотках электромагнитных устройств переменного тока рассмотрим применительно к трехфазному асинхронному электродвигателю с короткозамкнутой обмоткой ротора типа 4А80А4У3. Паспортные данные двигателя:

1. Мощность Рн=1,1 кВт;

2. Линейное напряжение Uн=380 В;

3. Номинальный ток Iн=2,75 А;

4. Номинальный КПД ηН=0,75;

5. Коэффициент мощности cos φн=0,81.

Геометрические размеры двигателя:

1. Наружный диаметр сердечника статора DН=131 мм;

2. Диаметр расточки статора DВ=84 мм;

3. Длина сердечника статора в осевом направлении lδ=78 мм;

4. Число пазов статора Z1=36;

5. Площадь паза статора SП=59 мм2;

6. Количество витков в фазе статора: W1=360;

7. Общая площадь пазов статора SП∑=2124 мм2;

8. Площадь листа статора: SЛ=7936 мм2;

9. Площадь листа статора без пазов: SЛП=5812 мм2;

10. Толщина листа стали: 0,5 мм.

В качестве изоляции листов стали сердечников статора принимаем марганцово-цинковый феррит. Толщина слоя изоляции Δ=0,1 мм, относительная магнитная проницаемость феррита ε=105.

Количество листов стали сердечника статора

где KЗ - коэффициент заполнения сердечника статора сталью.

Количество листов стали в одной зоне магнитопровода:

где q - число зон, равное числу фаз сетевой обмотки статора.

Емкость двух рядом расположенных листов стали сердечника:

Емкость листов стали одной зоны сердечника статора при наличии электрического соединения всех четных и нечетных листов:

Емкостное сопротивление зоны сердечника статора при частоте питающей сети 50 Гц:

В трехфазном асинхронном электродвигателе емкости фаз сердечников статора соединены по схеме «треугольник». В этом случае эквивалентное емкостное сопротивление зоны, приведенное к схеме «звезда», составляет:

Магнитодвижущая сила одной фазы сетевой обмотки:

Fн=W1·Iн·sinφ = 360·2,75·0,59=579,6 A.

Магнитодвижущая сила одной фазы дополнительной трехфазной обмотки, уложенной в пазах сердечника статора с пространственным сдвигом осей фаз в 120°:

FД=WД·IД.

Ток фазы дополнительной обмотки:

Электродвижущую силу Е1, наводимую в фазе сетевой обмотки статора, можно рассчитать по выражению:

E1=0,85·UНФ=0,85·220=187 В,

где UНФ - номинальное напряжение фазы сетевой обмотки:

Приравнивая FH и FД, что необходимо для полной компенсации намагничивающего реактивного тока сетевой обмотки, получим:

Следовательно, число витков дополнительной обмотки:

WД=0,119·360=42,84.

ЭДС фазы дополнительной обмотки:

Ток фазы дополнительной обмотки:

Магнитодвижущая сила фазы дополнительной обмотки:

FД=IД·WД=13,51·42,84=578,9 A.

Сопоставляя значения FH и FД, приходим к выводу, что в трехфазном асинхронном двигателе осуществлена полная компенсация намагничивающего реактивного тока и двигатель будет работать с коэффициентом мощности, близким к 1.

Использование листов стали толщиной 0,35 мм позволяет увеличить число листов в одной зоне сердечника статора до 72. При этом емкость листов стали зоны возрастает до 926 мкФ, а емкостное сопротивление, пересчитанное к схеме «звезда», уменьшается до величины 1,146 Ом. Это дает возможность осуществить полную компенсацию намагничивающего реактивного тока сетевой обмотки статора при ЭДС фазы дополнительной обмотки, равной 18,6 В.

В однофазных электромагнитных устройствах переменного тока все листы стали сердечника магнитопровода будут образовывать одну зону, в пределах которой все нечетные и соответственно все четные листы электрически соединены между собой. Однофазной будет и дополнительная обмотка, концы которой следует подключать соответственно к нечетным и четным листам сердечника.

В двухфазных электромагнитных устройствах переменного тока листы стали, из которых набирается несущий сетевую и дополнительную обмотки сердечник магнитопровода, будут образовывать две зоны с одинаковым количеством листов в зонах. Дополнительная обмотка при этом также является двухфазной, оси отдельных ее фаз в пространстве смещены на тот же угол, что и оси фаз сетевой двухфазной обмотки. Начала и концы фаз дополнительной обмотки подключаются к нечетным и соответственно к четным листам зон сердечника магнитопровода, несущего сетевую и дополнительную обмотки.

Укладку секций (катушек) дополнительной обмотки на сердечник магнитопровода, несущего сетевую обмотку, следует выполнять аналогично укладке секций (катушек) сетевой обмотки.

Так, например, в электрических машинах переменного тока с пазами на внутренней поверхности сердечника статора укладку сетевой и дополнительной обмоток осуществляют в пазы после сборки сердечника статора. В силовых трансформаторах катушки сетевой и дополнительной обмоток укладывают в процессе сборки магнитопровода. Другими словами, укладку секций (катушек) сетевой и дополнительной обмоток производят в соответствии с существующей технологией изготовления электромагнитных устройств переменного тока.

В заявляемом способе и устройствах, его реализующих, дополнительная обмотка является низковольтной, что исключает пробой изоляции между соседними листами сердечника магнитопровода, несущего сетевую и дополнительную обмотки, обеспечивая при этом высокую надежность самого способа и электромагнитных устройств переменного тока, в которых этот способ реализован. Для предлагаемого способа характерна компенсация реактивного намагничивающего тока внутри самих электромагнитных устройств переменного тока, что делает его высокоэффективным, обеспечивающим компенсацию реактивного намагничивающего тока на всем протяжении систем электроснабжения, начиная от источника электрической энергии и кончая непосредственными ее потребителями.

1. Способ уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения путем снижения реактивного намагничивающего тока в сетевой обмотке электромагнитных устройств посредством реактивного тока электрического контура, при этом контур изолируют от сетевой обмотки, сетевую обмотку и элементы контура укладывают на магнитопроводе, набранном из изолированных друг от друга листов стали, в качестве одного из элементов контура используют дополнительную обмотку, отличающийся тем, что в качестве второго элемента электрического контура используют емкость шихтованного сердечника, на который укладывают сетевую и дополнительную обмотки и создают в контуре реактивный намагничивающий ток.

2. Устройство для уменьшения реактивного намагничивающего тока в элементах систем электроснабжения, содержащее сердечник магнитопровода, набранный из изолированных друг от друга листов стали, сетевую обмотку, уложенную на данный сердечник и подключенную к питающему напряжению, дополнительную обмотку, входящую в состав электрического контура, изолированного от сетевой обмотки и размещенного на магнитопроводе, отличающееся тем, что на наружных поверхностях листов стали сердечника, несущего сетевую обмотку, выполнены выступы, лишенные изоляции и имеющие отверстия одинакового диаметра, листы стали сердечника изолированы друг от друга материалом с аномально высоким значением диэлектрической проницаемости, например марганцово-цинковым ферритом, при этом из общего числа листов стали сердечника, несущего сетевую обмотку, образованы и включены в электрический контур зоны по числу фаз сетевой обмотки, причем в каждой зоне сердечника количество листов стали одинаково и выступы нечетных листов стали смещены в пространстве относительно выступов четных листов, кроме того, смещены в пространстве выступы четных и нечетных листов рядом расположенных зон, на протяжении каждой зоны сердечника между выступами нечетных листов стали, так же как и между выступами четных листов стали, установлены прокладки из электропроводящего материала без изоляции, причем толщина прокладок равна толщине листа стали с изоляцией, увеличенной на удвоенную величину слоя изоляции, прокладки имеют отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий на выступах, электрическое соединение нечетных листов стали и соответственно четных листов стали на протяжении каждой зоны осуществлено посредством шпилек, установленных в отверстия выступов и прокладок, при этом дополнительная обмотка выполнена с тем же числом фаз и пространственным углом сдвига их осей, что и сетевая обмотка, уложена на тот же сердечник, что и сетевая обмотка, изолирована от нее, а начала и концы фаз дополнительной обмотки подключены к нечетным и четным листам соответствующих зон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности трехфазных потребителей, в частности, промышленных предприятий.

Изобретение относится к системе статического компенсатора (11) для подачи реактивной и/или активной мощности в сеть (14) электроснабжения. .

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и коррекции коэффициента мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах и системах бесперебойного питания переменного тока, а также в устройствах автоматики и измерительной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в распределительных электрических сетях.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузках потребителей путем широтно-импульсной модуляции протекающих в них токов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к компенсации мощности высоковольтной линии электропередач. .

Изобретение относится к управлению колебаниями и системе электрического питания и может быть использовано в системе электрического питания, содержащей электрическую и механическую цепи, например при работе электрогенератора и турбины, соединенных между собой валом

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации мощной индуктивной нагрузки, например, при работе мощных электродвигателей, в сетях переменного тока одновременно с их работой на активную нагрузку

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, в частности электроподвижного состава переменного тока с полупроводниковыми преобразователями

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в серийно выпускаемых асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, используемых в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую

Изобретение относится к устройству для оказания влияния на передачу электроэнергии к имеющей несколько фаз линии переменного тока с фазовыми модулями, которые содержат, соответственно, контактный вывод переменного напряжения для соединения с одной фазой линии переменного тока и два соединительных вывода, причем между каждым соединительным выводом и каждым контактным выводом переменного напряжения проходит ветвь фазового модуля, состоящая из последовательного соединения подмодулей, которые содержат, соответственно, схему на силовых полупроводниковых приборах и накопитель энергии, параллельно подключенный к схеме на силовых полупроводниковых приборах, причем соединительные выводы соединены друг с другом

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для компенсации реактивной мощности в автономных трехфазных электроэнергетических сетях

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнергетических сетях
Наверх