Электроиндукционное устройство

(51)Н О 1 Р 2 НО СРЕТЕНИЯ 1-: БЬСТВУф 1,;1 -, - .САНИ Н АВТОРСН СВИДЕТЕЛ отношение сеню стержня на 3 ( - - 05Я8 %нергетическнй,8)М,Э, и др, Управ омпенсатор реак" дуговых сталеЭлектротейника",а с ног етс етельство СС Р 29/14, 198 ОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙ- е магнитную систему, сердечниках с ярмами которых размещены е обмотки, и тиристо" е к секциям обмотки, е е с я тем,что, ния потерь и нелинейпотребляемом токе,участками уменьщенаст ече ков уменьния, ммагнитнаГн/м;количес р.,=4 У 10 я постоянная,Ффс м 5 тво витков оботки,искажениижни снабже индуктивностьствау Гне ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ(56) 1. Зильберблатляемый статический ктивной мощности дляплавильных печей. -В 2, 981.2. Авторское свид9 1005575, кл. Н 01(54)(57) ЭЛЕКТР СТВО, содержаще выполненную на и стержнями, на секционированны ры, подключенны о т л и ч а ю щ с целью уменьше ного сечения, причемчения участков к сеч,ходится в пределах. арная длина участков уменьшеечения одного стержня опредеыражением- сечение участков уменщенного сечения, м; - сечение стержня сердечника, м;- суммарная длина учшенного с1164795 2а суммарная длина участков уменьшенного сечения одного стержня определяется выражением 2 2 о ю мИзобретение 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 последователь О но друг к другу 11.Недостатками этой конструкции являются пониженные технические харак" теристики, обусловленные большим уровнем нелинейных. искажений в пот ребляемом токе при регулировании реактивной мощности, а также большие массы, габариты и стоимость, являющиеся результатом необходимости установки тиристорного блока той же 20 мощности, что и номинальная мощность устройства,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 30 к секциям обмотки 21. Недостатками известной конструкции являются пониженные технические3характеристики, обусловленные наличии ф35ем повышенных потерь из-за потерьв магнитной системе, а также повышенный уровень нелинейных искаженийв потребляемом токе, обусловленныйгенерацией нелинейных искажений вэлектрическую сеть при регулированииреактивной мощности,1Цель изобретения - уменьшениепотерь нелинейных искажений в потребляемом токе,45Поставленная цель достигаетсятем, что в электроиндукционном устройстве, содержащем магнитную систему, выполненную на сердечниках" с ярмами и стержнями, на которых размещены секционированные обмотки, и тиристоры, подключенные к секциям обмотки, стержни снабжены участкамиуменьшенного сечения, причем соотношение сечения участков к сечениюстержня находится в пределах Я - сечение участковуменьшенного сечения,мг.Я - сечение стержня сердечника, мг;В - суммарная длинаучастков уменьшенного сечения, м;а =47 10 " - магнитная постоянг-оная, Гн/м,Ч - количество витков обмотки,Е - индуктивность устроймства, Гн.На фиг. схематически представлена конструкция стержней сердечниковмагнитной системы; на фиг.2 - характер изменения коэффициентов гармоникв токе устройства в различных режимах работы,В электроиндукционном устройстве,содержащем магнитную систему фиг.,выполненную на сердечниках с ярмамии стержнями 1, на которых размещенысекционированные обмотки 2, и тиристоры 3., подключенные к секциям обмотки 2, стержни 1 снабжены участкамйуменьшенного сечения, причем соотношение сечения участков к сечениюстержня находится в пределах а суммарная длина участков уменьшенного сечения одного стержня определяется выражением сечение участков уменьшенного сечения, мг,сечение стержня сердечника, мг;суммарная длина участков уменьшенног о сечения, м;магнитная постоянная,Гн/м;количество витков обмоткииндуктивность устройства, Гн.з 11647На 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 + Взздпж 1, где Вз - индукция насьгщения стали 2411 (В =1,96 Тл); В постоянная составляющая индукции (принятый при расчете диапазон изменения от 0 до 2 В), 15Устройство работает следующим образом.Регулирование реактивной мощности устройства осуществляется изменением постоянной составляющей потока в маг 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 ненасьпценными. Указанное соотношение обеспечивает целесообразное распределение н.с. между насыщенными и ненасыщенными участками. Максимальное значение потока в участках уменьшенного сечения равно35(2.В+ В ) БФ,. 1ная длина участков уменьшенного сечения м Б - сечение стержня сердечника, м ; р = 47 10 - магнитнаяпостоянная, Гнlм; У - количество витков обмотки; Ь - индуктивность устройства, Гн. В результате, при выполнении указанного выражения в режименоминального намагничивания диапазонизменения переменной составляющейиндукции практически полностью смещен в зону технического насыщениякривой намагничивания, на ее линейный участок. При этом нелинейныеискажения в напряженности магнитногополя и токе устройства полностью отсутствуют. Как видно из фиг,2, искаБ В2 В +В31 е 5 1с ----= 0,5 - 0,3,2(0,5-1)+155 ББ На основных участках магнитопровода при Ф индукция не должна превышать Вз, что и является условиФ очи ем их ненасьиценности Вэ 4 Поставляя одно выражение в другое,Иэ опыта проектирования электротехнических устройств известно, что В целесообразно принимать в преде 1 блах В 1, = (0,5 - 1)В . Откуда имеем При соотношении более,0,5 недопустимо сильно насыщается весь магнитопровод устройства, что приводит 95 4к искажению формы потребляемого тока. Прн соотношении менее 0,3 возрастает расход активных материалов от недоиспользования объема основного 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 Р1 м, где , - первые гармоники фазы; ив количество витков фазы. Однако в зависимости от длины насыщенных участков эта величина н,с. может быть обеспечена при различных значениях напряженности поля, в соответствии с известных выражением Г А Е =Н 1, где А - линейная плотность тока обмотки основной гармоники; Н - напряженность поля основной гармоники в насыщенных участках. Иэ этих двух выражений для Р получаем общее1 Асоотношение -- = р. -р в .1 гн Выражая индукцию потока основной гармоники в сердечнике, линейную плотность тока обмотки через витки обмотки и сечение стержня, можно полуЧчить 1 = 20. -"- Б, где 2, - суммар1164795 Составитель Л,ФедосовС,Лисина Техред М,Надь Корректор В.Гир Реда 94/50ВНИИПИ Гпо де 113035 Подписного комитета СССРий и открытий5, Раушская наб.,Тираж 67 аказ осударс твенлам изобрет, Москва, Ж д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна жения тока имеют место лишь в начальном 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 107.-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 превышающих5-73 от возможногоштриховая линия 5 на фиг.2), что и приводит к недопустимо большому искажению потребляемого тока во всем диапазоне регулирования. Кроме того, преимуществомизобретения являются также относительно уменьшенные потери в сталимагнитной системы. Это обусловленотем, что при смещении рабочей эоныиндукции в область технического насыщения кривой намагничивания, составляющая гистереэисных потерь встали снижаетсяСравнительные эксперименты на моделях мощностью 4 кВАрпоказали, что при прочих равных условиях потери в стали предлагаемогоустройства .в номинальном режиме в3,9 раза ниже, чем в прототипе.