Сглаживающий реактор фильтр-устройства железнодорожной тяговой подстанции

Изобретение относится к электротехнике, а именно к сглаживающим реакторам систем тягового электроснабжения, и может быть использовано на действующих и вновь проектируемых участках железнодорожного и промышленного транспорта, а также метрополитенов. Сглаживающий реактор фильтр-устройства тяговой подстанции содержит по меньшей мере один блок, включающий катушку индуктивности (1), размещенную в немагнитной среде (2). Блок дополнительно содержит замкнутую радиально-цилиндрическую магнитную систему (4) из ферромагнитного материала, включающую по меньшей мере один установленный коаксиально в центре катушки стержень (5), секционированный немагнитными зазорами (7), и ярмовую часть, имеющую цилиндрическую обечайку (8), установленную коаксиально вокруг упомянутой катушки (1), и торцевые элементы (9). В местах соединения цилиндрической обечайки (8) и торцевых элементов (9) выполнены немагнитные зазоры (7). Технический результат состоит в снижении рассеяния, уменьшении габаритов и массы реактора, потерь энергии. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к сглаживающим реакторам систем тягового электроснабжения, и может быть использовано на действующих и вновь проектируемых участках железнодорожного и промышленного транспорта, а также метрополитенов.

В настоящее время на тяговых подстанциях сети электрифицированных железных дорог постоянного тока используются сглаживающие реакторы типа РБФА-У. Они устанавливаются в цепи возврата тягового тока для его сглаживания и выполнены в качестве отдельных блоков - катушек индуктивности, витки которых вмонтированы в поддерживающие опорные бетонные конструкции [1, 2]. Реакторы типа РБФА-У являются наиболее близким аналогом заявленного изобретения.

В известном реакторе ввиду отсутствия ферромагнитных материалов величина индуктивности как отдельно взятого блока, так и совокупности блоков определяется геометрическими размерами обмотки и числом витков, а номинальный ток - сечением токоведущих частей. Оптимальный выбор геометрических размеров обмотки и сечения ее токоведущих частей приводят к тому, что существующие реакторы фильтр-устройств тяговых подстанций постоянного тока характеризуются наибольшим сравнительным уровнем потерь энергии, реализуемой на тягу поездов.

Открытое исполнение обмоток существующего реактора позволяет эффективно снимать тепловыделение в окружающую среду от потерь на их внутреннем сопротивлении, но при этом ухудшает электромагнитную обстановку. По условиям электромагнитной совместимости существующие реакторы располагают в отдельных помещениях на удалении от контрольно-измерительной аппаратуры и устройств автоматики и защиты.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов.

Технический результат заявленного изобретения заключается в снижении величины рассеянного магнитного поля, уменьшении габаритов и массы реактора, а также снижении потерь энергии.

Указанный технический результат достигается в заявленном изобретении за счет того, что сглаживающий реактор фильтр-устройства тяговой подстанции содержит по меньшей мере один блок, включающий катушку индуктивности, размещенную в немагнитной среде, а также замкнутую радиально-цилиндрическую магнитную систему из ферромагнитного материала, включающую по меньшей мере один установленный коаксиально в центре катушки стержень, секционированный немагнитными зазорами, и ярмовую часть, имеющую цилиндрическую обечайку, установленную коаксиально вокруг упомянутой катушки, и торцевые элементы, при этом в местах соединения цилиндрической обечайки и торцевых элементов выполнены немагнитные зазоры.

Кроме того, указанный результат достигается в частных вариантах выполнения устройства за счет того, что:

- реактор дополнительно содержит диэлектрические дистанеры, установленные с возможностью поддержания и фиксации витков катушки;

- упомянутая катушка выполнена из голого алюминиевого или медного провода;

- немагнитная среда, в которой размещена упомянутая катушка, заполняет внутренний объем радиально-цилиндрической магнитной системы между ярмовой частью и стержнем и представляет собой диэлектрический материал, обеспечивающий исключение гальванической связи витков катушки между собой и с радиально-цилиндрической магнитной системой;

- диэлектрическим материалом немагнитной среды является атмосферный воздух при нормальном давлении, или инертный газ под избыточным давлением, или полимерный материал.

В отличие от ближайшего аналога в заявленном реакторе фильтр-устройства применяется радиально-цилиндрическая магнитная система с полностью замкнутым магнитным потоком, которая препятствует рассеянию магнитного поля.

Кроме того, использование ферромагнитных материалов, из которых выполнены стержень и ярмовая часть магнитной системы реактора, обеспечивает заданную величину индуктивности при меньшем числе ампер-витков. Меньшее число ампер-витков позволяет значительно снизить потери электрической энергии на внутреннем сопротивлении нового реактора, сократить объем используемых материалов и придать ему новые качества по электромагнитной совместимости при прочих равных условиях. При этом все ферромагнитные материалы имеют свойство насыщаться с увеличением величины магнитного потока, создаваемого в них. В целях предотвращения насыщения магнитной системы реактора она секционирована зазорами, заполненными немагнитным материалом, которые представляют собой магнитные сопротивления, ограничивающие величину магнитного потока, потому как имеют несоизмеримо более низкую величину относительной магнитной проницаемости. Также за счет указанного секционирования достигается линейность величины индуктивности при изменении токовой нагрузки от нуля до номинальных значений (в диапазоне изменения рабочих токов).

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана схема заявленного устройства.

Заявленный реактор включает по меньшей мере один блок, содержащий катушку индуктивности (1) с обмоткой, расположенной в немагнитной среде (2) с высокой электрической прочностью. Катушка ориентирована вертикально и опирается на поддерживающие диэлектрические конструкции (не показаны). Катушка может быть выполнена, например, из голого алюминиевого или медного провода. Витки катушки (1) во избежание их гальванического контакта между собой и конструктивными элементами магнитной системы (4) могут фиксироваться деталями из диэлектрика - реечными дистанерами (3). Немагнитная среда (2) может представлять собой атмосферный воздух при нормальном давлении, инертный газ под избыточным давлением, полимерный материал или любой другой подходящий материал.

Вокруг катушки расположена замкнутая радиально-цилиндрическая магнитная система (4) из ферромагнитного материала. Магнитная система (4) включает стержень (5) из ферромагнитного материала, размещенный коаксиально в центре катушки (1), и ярмовую часть, радиально замыкающую магнитный поток. Стержень (5) выполнен секционированным и содержит ферромагнитные элементы (6) в форме цилиндров малой высоты (таблеток), чередующиеся немагнитными зазорами (7) (элементами из немагнитного материала).

Ярмовая часть радиально-цилиндрической магнитной системы содержит цилиндрическую обечайку (8), расположенную коаксиально вокруг катушки (1), а также дискообразные торцевые элементы (9), закрывающие торцы катушки (1).

В месте перехода (соединения) обечайки (8) и торцевых элементов (9) ярмовой части магнитной системы (4) также выполнены немагнитные зазоры (7), обеспечивающие секционирование ярмовой части магнитной системы (4). Немагнитные зазоры (7) могут быть выполнены дополнительно уплотняемыми при герметичном исполнении магнитной системы или воздушными для естественного охлаждения обмотки.

Работа заявленного реактора осуществляется следующим образом.

После включения катушки в цепь возврата тягового тока осуществляется сглаживание тягового тока. При этом магнитный поток, создаваемый витками катушки (1) при протекании по ней тягового тока, затягивается в радиально-цилиндрическую магнитную систему (4) из ферромагнитного материала, имеющую несоизмеримо больший коэффициент магнитной проницаемости по сравнению с немагнитной средой (2), в результате чего возрастает потокосцепление обмотки, величине которого пропорциональна индуктивность реактора. В результате, необходимая величина индуктивности достигается меньшим числом ампер-витков, что обеспечивает снижение внутреннего сопротивления реактора и потерь энергии в нем с одновременным многократным снижением величины рассеянного магнитного поля.

Потери на гистерезис и вихревые токи в магнитной системе реактора будут пренебрежимо малы ввиду отсутствия знакопеременной токовой нагрузки.

Источники информации

1. А.А. Прохорский. Тяговые и трансформаторные подстанции. М.: Транспорт, 1983 г., 496 с. (прототип).

2. ГОСТ 32676-2014 «Реакторы для тяговых подстанций железной дороги сглаживающие. Общие технические условия».

1. Сглаживающий реактор фильтр-устройства тяговой подстанции, содержащий по меньшей мере один блок, включающий катушку индуктивности (1), размещенную в немагнитной среде (2), отличающийся тем, что указанный блок дополнительно содержит замкнутую радиально-цилиндрическую магнитную систему (4) из ферромагнитного материала, включающую по меньшей мере один установленный коаксиально в центре катушки стержень (5), секционированный немагнитными зазорами (7), и ярмовую часть, имеющую цилиндрическую обечайку (8), установленную коаксиально вокруг упомянутой катушки (1), и торцевые элементы (9), при этом в местах соединения цилиндрической обечайки (8) и торцевых элементов (9) выполнены немагнитные зазоры (7).

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит диэлектрические дистанеры (3), установленные с возможностью поддержания и фиксации витков катушки (1).

3. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая катушка (1) выполнена из голого алюминиевого или медного провода.

4. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что немагнитная среда (2), в которой размещена упомянутая катушка (1), заполняет внутренний объем радиально-цилиндрической магнитной системы (4) между ярмовой частью и стержнем (5) и представляет собой диэлектрический материал, обеспечивающий исключение гальванической связи витков катушки (1) между собой и с радиально-цилиндрической магнитной системой (4).

5. Реактор по п. 4, отличающийся тем, что в качестве диэлектрического материала немагнитной среды использован атмосферный воздух при нормальном давлении, или инертный газ под избыточным давлением, или полимерный материал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении потерь на гистерезис и повышении надежности за счет уменьшения магнитного потока через магнитотвердый материал в нормальных рабочих условиях.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к трехфазным токоограничивающим реакторам, и может быть использовано для защиты устройства плавного пуска (УПП) электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в силовых, в частности токоограничивающих, реакторах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в управляемых подмагничиванием реакторах, устанавливаемых, например, в электрических сетях в качестве шунтирующих реакторов для компенсации реактивной мощности параллельно с конденсаторными батареями и др.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управляемых подмагничиванием реакторов, устанавливаемых, например, в электрической сети для компенсации реактивной мощности.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ограничения уровней магнитных полей промышленной частоты, создаваемых в окружающем пространстве в общественных, административных зданиях или жилых помещениях электрическими однофазными реакторами без ферромагнитного сердечника.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и управления системой энергоснабжения переменного тока и индуктивной входной цепи, использующей дроссель.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических реакторах с ферромагнитным магнитопроводом из электротехнической стали различного предназначения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических реакторах с ферромагнитным магнитопроводом из электротехнической стали различного предназначения.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в качестве регулируемого реактивного сопротивления, в частности в качестве статического компенсатора избыточной реактивной мощности в электрических сетях.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в снижении потерь в подшипнике и улучшении эффективности работы осевого канала.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам и может быть использовано в системах зажигания транспортных средств. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться при изготовлении ленточных магнитопроводов. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к ферритовым сердечникам для трансформаторов, дросселей, индуктивностей радиои телевизионной аппаратуры. .

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для преобразователей тока, трансформаторов или катушек индуктивности общего режима. Техническим результатом является уменьшение габаритов преобразователей, уменьшение энергии, рассеиваемой за счет эффекта Джоуля, уменьшение отрицательного влияния индуктивности утечки. Силовое катушечное устройство включает магнитный сердечник (4), содержащий параллельные между собой первую ножку (J1) и вторую ножку (J2). При этом устройство содержит первую катушку (В1) и вторую катушку (В2), чтобы создавать взаимную индуктивность (М) между катушками (В1, В2), первая катушка (В1) содержит первую обмотку (Е1) из проводников вокруг первой ножки (J1) и вторую обмотку (Е2) из проводников вокруг второй ножки (J2). Вторая катушка (В2) содержит третью обмотку (Е3) из проводов вокруг второй ножки (J2) и четвертую обмотку (Е4) из проводников вокруг первой ножки (J1). Первая обмотка (Е1) и четвертая обмотка (Е4) охватывают один и тот же участок первой ножки (J1), ограничивая индуктивность утечки катушечного силового устройства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к сглаживающим реакторам систем тягового электроснабжения, и может быть использовано на действующих и вновь проектируемых участках железнодорожного и промышленного транспорта, а также метрополитенов. Сглаживающий реактор фильтр-устройства тяговой подстанции содержит по меньшей мере один блок, включающий катушку индуктивности, размещенную в немагнитной среде. Блок дополнительно содержит замкнутую радиально-цилиндрическую магнитную систему из ферромагнитного материала, включающую по меньшей мере один установленный коаксиально в центре катушки стержень, секционированный немагнитными зазорами, и ярмовую часть, имеющую цилиндрическую обечайку, установленную коаксиально вокруг упомянутой катушки, и торцевые элементы. В местах соединения цилиндрической обечайки и торцевых элементов выполнены немагнитные зазоры. Технический результат состоит в снижении рассеяния, уменьшении габаритов и массы реактора, потерь энергии. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх