Устройство для плавного регулирования напряжения переменного тока

 

Класс 21d -, 42,„, 53

М 55255

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро по"ледуюа1ей регистрации изобретений Госплана при СНК СССР

В. А. Карасев

Устройство для плавного регулирования напр переменного тока.

Заявлено 13 октября 1938 года в НКЭП за ¹ 19980.

Опубликовано 31 июля 1939 года.

Существующие схемы регулирования напряжения подмагничиванием основаны на принципе включения в рассечку фавовых проводов дросселя 1 с железом и изменения магнитной проводимости магнитопровода дрос-, селя путем подмагничивания постоян-; ным током. В результате изменения, самоиндукции дросселя изменяется при той же силе тока перепад напряжения на дросселе. В некоторых схемах дроссель встроен в трансформатор, составляя часть его рассеяния, что не меняет существа принципа.

Основные недостатки этого метода:

1. Вектор перепада напряжения на дросселе перпендикулярен к вектору тока. В то же время вектор 1 фазового напряжения примерно со- впадает с вектором тока (при обычных cos ). В рез, льтате регулировка характеризуется векторной диаграммой, изображенной на фиг. 1.

Напряжение источника E — гипотенуза, а напряжение приемника E,— катет; Š— перепад напряжения на дросселе.

Процент регулирования

Е,— E Е, - — Ь E- — 1

l-1 Е, При данном весе железа и мел1:. магнитопровода (включая обмотки постоянного тока) и при данном максимальном рабочем токе У,„имеется вполне определенный диапазон возможного изменения A Å: х E;„(4 Е (х Еп...

Левый предел 5 Е;„лимитиpуeтcя мощность10 Оомоткн постоянного тока, правый предел условием допустимого содержания высших гармонических (отношение индукции постоянного и индукции переменного тока не должно быть ниже определенной величины) и минимальной силой рабочего тока, которая может иметь место в эксплоатации.

Однако из.i".енение разности Е,— E. идет гораздо более замедленно, чем изменение Л E, и отношение

1Е1 Е2) щ1п 2-) пах значительно ближе к единице, чем

Еп iï отношение —,— " . Таким образом.

Егп ах à-за перпендикулярности вектора Е к вектору тока приходится брать значительно большие размеры дросселя для достижения данного диапазона регулировки.

2. Перепад Ь Е,„;„ обусловлен наи-, большей силой постоянного тока, ко- торый может быть пропущен через обмотку из условий нагрева, и зна-:, чением максимального рабочего тока, 1 ибо аппарат должен обеспечить воз. можность получения + E = emax p всяком токе. По подсчетам автора экономический оптимум (которому соответствует. вполне определенное число витков обмотки переменного тока) лежит вблизи ! 1 1пь1 = . 4 ell13X °

Вообще Ь еь, не может быть ма- лым. Это нап ря жение — „мертвый пе - ., репад", который заставляет, по сути . дела, поднять номинальное напряжежение сети на величину Ь е;„и ничего не добавляет к диапазону регулировки.

3. Перепад напряжения пропорционален лишь току, При холостом хо- 1 де (1 =0) и малых токах регулировка, вообще невозможна. При обратном направлении тока 1 регулировка „на повышение" невозможна (регулировка +- Ь Е невозможна).

Другим недостатком существующих схем является потеря железа на ярма и на соединительные части. Для уничтожения четных гармоник поток переменного тока должен проходить два участка с противоположным под- магничением постоянного тока.

Для достижения этого применяются дополнительные сердечники для об-, мотки постоянного тока, неисполь-, зуемые или частично используемые как активный материал, т. е. не входящие в тот вес железа, который определяет мощность (Ь Е,.„— Л Е;„) J

I аппарата (в этот вес входят лишь те части, которые полностью возбуж- . дены полем переменного тока).

Нредлагаемое изобретение ставит своей задачей устранение вышеупомянутых недостатков и состоит в: особой форме выполнения устройства для регулирования напряжения переменного тока. Как уже указыва- лось выше, в предлагаемом устройстве используется принцип поло женный в основу обычного вольтодобавочного трансформатора с продольным подмагничиванием постоянным током, но без подвижных элементов.

На чертеже фиг. 1 изображает векторную диаграмму существующих устройств для регулирования напряжения, фиг. 2 — схему предлагаемого устройства.

Два магнитопровода а и b снабжены двумя последовательно соединенными первичными обмотками (обмотки возбуждения) В и W переменного тока, напряжение которых в сумме равно фазовому

ep — ва + 4 0.

На те же магнитопроводы а и b надеты вторичные обмотки W „и %" „ причем, если на магнитопроводе а направление намотки обмоток W„è

W. одинаково, то на магнитопроводе b направление намотки обмотки Wt, противоположно направлению намотки обмотки Р"q.

W„= — 1Г.

Wh = — 1 "

Вторичные обмотки %" и W q включены последовательно друг другу и вставлены в рассечку фазового провода.

Перепад напряжения:

0>

1 е = — — (e„— е).

О>

Кроме того, на оба магнитопровода а и b насажепы обмотки постоянного тока W, и Ю .

Если обтекается постоянным током обмотка W„, магнитопровода а и не обтекается (или обтекается меньшим током) обмотка W, то eI, ) е„и

Ле(0, Если, наоборот, величина силы постоянного тока в обмотке W > больше, то е О. Вектор и имеет направление фазового напряжения; поэтому

Ле,= Е, — Е

he = E,, где .— действительное число, 11ри прохождении тока 1, не ра»«ого нулю, в действительности имеем:

Ь e = тЕ, j31, т. е. имеется составляющая j)l, перпендикулярная к вектору тока. ОднаI;o член о.Е является определяющим.

Полный диапазон регулировки:

- Евзх (+min) = 2 +min так называемый, „мертвый перепад" отсутствует.

Однако, если в описываемой схеме ограничиться лишь двумя магнитопроводами, описанными выше, налицо будут четные гармоники.

Для устранения четных гармоник в устройстве могут быть применены, две дополнительные магнитные cu;òåìû и и m, идентичные основным, у которых первичные обмотки W„и

W и вторичные обмотки W, и W, «ключены параллельно соответствующим обмоткам магнитопроводов а и К;i подмагничивающие обмотки

Wpir и И „„соединены последова. тельно с соответствующими из подмагпичивающих обмоток W, и Фрь, по намотаны в противоположных по отношению к направлению намотки этих последних направлениях.

В течение полупериода и одном из, параллельных магнитопроводов век-, торы переменного и постоянного тока противоположны и магнитная проницаемость велика, так что индуктивное сопротивление параллель- . ных обмоток определяется другим ,параллельным магнитопроводом.

В следующий полупериод магниты как бы поменяются местами. В результате полупериоды симметричны и четные гармоники отсутствуют.

1 еоретический разбор показывает,, что IBHHBH схема (параллельного включения) во всем идентична схеме с после IQBBTp. IbHbIMH участками ма- ( гпитного пути, намагничиваемыми противоположно, но в предлагаемом устройстве используется полностью все железо, включая железо ярм.

Автор указывает, что если сравнивать предлагаемое устройство со схе..:n."i „регулируемого дросселя", ;о .." и тои же моп,ности 4Е„1 эко- . но мин железа приближенно в ыр;.жается отношением:

0,8 >Emax где > 1 эфф рмменения схемы параллель ro в1ыцочения..По отношению к раз ичнйм с ществующим схемам =-1,, 2. gyp"Обетных

==0,1 — 0,15 Ыс -.;ж

- 1 жается в отнош нии от;(1: 15).

На этом основании автор делает вывод, что во многих случаях применение схем с продольным подмагничиванием, благодаря возможности выполнения Нх согласно изобретению, может оказаться более целесообразным, чем использование других устройств для регулирования напряжения.

На фиг. 2 изображена схема устройства для одной фазы. В случае применения его в трехфазной линии магнитные системы могут быть выполнены по типу броневых трансформаторов.

Предлагаемое устройство может быть также встроено в трансформатор путем применения в последнем допо, IHèòåëüныx сердечников. вдржг:;сии(;1,,: 10). до

Предмет изобретения.

1. Устройство для плавного регулирования напряжения переменного тока, выполненное по типу вольтодобавочного трансформатора без подвижных элементов и с продольным подмагничиван нем постоянным током, отличающееся тем, что как первичная, так и вторичная обмотки своими половинами. соединенными последовательно и намотанными первичные половины согласно, а вторичные дифференциально, расположены на независимых магнитных системах. снабженных каждая подмагвичивающимп обмотками.

Т г 1!!

Г

-г

1

J тип. арт. «сов. 11«"l. Лак. No бого — ыо

2. Форма выполнения устройства щие обмотки соединены последовапо п. 1, отличающаяся тем, что, с . тельно с подмаг.ничивающими обмотцелью устранения четных гармоник, ками основных систем и намотаны в применены магнитные системы, иден- . противоположном по отношению к тичные оснсвным, у которых первич- ним направлении. ные и вторичные обмотки перемен-, 3. В устройстве по пп. 1 и 2 приного тока соответственно включены менение, в случае трехфазной линии, параллельно обмоткам ссновных си- магнитных систем, выполненных по стем, в то время как подмагничиваю- типу броневых трансформаторов.