Устройство для плавного регулирования напряжения переменного тока

Класс 21 с 1-, 42,53 М 55255 ИС Е И 3 ОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Зирегцсгггрировано в Бюро по"ледуюгггегг региспграцггицзобретенцц Госплана ггргг СНК СССР1А. Карасев Г г Устройство для плавного рег переменногнрования напртока. Заявлено 13 октября 1938 г Опубликовано 31 и НКЭП за М 199 г 801939 года. Существующие схемы регулирования напряжения подмагничиванием основаны на принципе включения врассечку фавовых проводов дросселяс железом и изменения магнитнойпроводимости магнитопровода дрос- , селя путем подмагничивания постоян-; ным током. В результате изменения , самоиндукции дросселя изменяетсяпри той же силе тока перепад напряжения на дросселе. В некоторых схемах дроссель встроен в трансформатор, составляя часть его рассеяния, что не меняет существа принципа. При данном весе желемагнитопровода (включапостоянного тока) и при дсимальном рабочем токе Увполне определенный диаможного изменения Е;Ь ЕпггпЕ (ЕпгахЛевый предел аЕ гп лимитируется мощностью оомоткп осояноо 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.",енение разности Е, - Е. идет гораздо более замедленно, чем изменение ЛЕ, и отношениеГЕ, - Е 2)пп(Е Е-) гпах недостатки этого перепада напряжения перпендикулярен к векто же время вектор пряжения примерно сотором тока (при обыч- В рез,льтате регулитеризуется векторной изображенной на фиг. 1. источника Е, - гипотеяжение приемника Е, - перепад напряжения на инице, чеь значительно ближе кЕпг гпотношение - , -- ", ТаЕпга ким обра Основныетода:1, Векторна дросселетору тока. Вфазового навпадает с векных соз ).ровка хара 1диаграммой,Напряжениепуза, а напркатет; Е -дросселе. Процент регулированияЕ, - Е 1 Е,а - аЕ-- 1Е, из-за перпендикулярности вектора-Е к вектору тока приходится братьзначительно большие размеры дросселя для достижения данного диапа.зона регулировки,2, Перепад ЬЕ,; обусловлен наи-,большей силой постоянного тока, ко.торый может быть пропущен черезобмотку из условий нагрева, и зна-,чением максимального рабочего тока,ибо аппарат должен обеспечить возможность получения 1 Е = гопах привсяком токе, По подсчетам автораэкономический оптимум (которомусоответствует. вполне определенноечисло витков обмотки переменноготока) лежит вблизиЛ о ,=-,-Ь о2Вообще Ьо ь, не может быть ма-лым. Это нап ря жение - мертвый пе -,репад", который заставляет, по сутидела, поднять номинальное напряжежение сети на величину Ьо,;и ничего не добавляет к диапазону регулировки.3. Перепад напряжения пропорционален лишь току, При холостом хо-де (7=0) и малых токах регулировка ,вообще невозможна. При обратном (направлении тока 1 регулировка наповышение" невозможна (регулировка-+ ЬЕ невозможна).Другим недостатком существующихсхем является потеря железа на ярмаи на соединительные части. Дляуничтожения четных гармоник потокпеременного тока должен проходитьдва участка с противоположным под-магничением постоянного тока.Для достижения этого применяютсядополнительные сердечники для об-;мотки постоянного тока, неисполь- ,зуемые или частично используемыекак активный материал, т. о. не входящие в тот вес железа, которыйопределяет мощность (ЛЕ,. - ЛЕ;) (У аппарата (в этот вес входят лишь течасти, которые полностью возбуж-,дены полем переменного тока).Нредлагаемое изобретение ставитсвоей задачей устранение вышеупомянутых недостатков и состоит вособой форме выполнения устройства для регулирования напряженияпеременного тока. Как уже указыва-лось выше, в предлагаемом устроистве используется принцип, поло. женный в основу обычного вольтодобавочного трансформатора с продольным подмагничиванием постоян. ным током, но без подвижных эле. ментов.На чертеже фиг. 1 изображает векторную диаграмму существующих устройств для регулирования напряжения, фиг. 2 - схему предлагаемого устройства.Два магнитопровода а и д снабжены двумя последовательно соединенными первичными обмотками (обмотки возбуждения) Ви Ю переменного тока, напряжение которых в сумме равно фазовомуо -- о+ оь.На те же магнитопроводы а и о надеты вторичные обмотки 1 Ги В"г причем, если на магнитопроводе а направление намотки обмоток Ри % одинаково, то на магнитопрово. де Ь направление намотки обмотки Ю противоположно направлению намотки обмотки Р"ь% = - Ю",Вторичные обмотки Ю, и %"ь включены последовательно друг другу и вставлены в рассечку фазового провода.Перепад напряжения:Соьо = -- (о - о),3Кроме того, на оба магнитопровода а и Ь насажепы обмотки постоянного тока Юра и Юрр.Если обтекается постоянным током обмотка Ю;, магнитопровода а и не обтекается (или обтекается меньшим током) обмотка Жр то ог, ) ои Ьо(0, Если, наоборот, величина силы постоянного тока в обмотке Вр больше, то о - О. Вектор Ьс имеет направление фазового напряжения; поэтомуЛо,= Е, - Ео= Егде х - действительное число, 11 ри прохождении тока 1, не ра.ного ю лю, в действительности имеем:Ье = тЕ, - (31,т. е. имеется составляющая Я 1, перпендикулярная к вектору тока. Однако член кЕ, является определяющим.Полный диапазон регулировки:Е, -- ( - Ев,) = 2 К и,так называемый, мертвый перепад"отсутствует,Однако, если в описываемой схемеограничиться лишь двумя магнитопроводами, описанными выше, налицобудут четные гармоники,Для устранения четных гармоникв устройстве могут быть применены,две дополнительные магнитные системы п и т, идентичные основным,у которых первичные обмотки %иЮи вторичные обмотки %;, и Р,ключены параллельно соответствующим обмоткам магнитопроводов аи К я подмагничивающие обмоткиК и Ирсоединены последовательно с соответствующими из подмагпичивающих обмоток Кри Гр,по намотаны в противоположных поотношению к направлению намотки (этих последних направлениях,В течение полупериода и одном из,параллельных магнитопроводов век-,торы переменного и постоянноготока противоположны и магнитнаяпроницаемость велика, тяк что индуктивное сопротивление параллельных обмоток определяется другим,параллельным магнитопроводом.В следующий полупериод магнитыкак бы поменяются местами. В результате полупериоды симметричныи четные гармоники отсутствуют.1 еоретический разбор показывает, ,что данная схема (параллельноговключения) во всем идентична схемес последовательными участками ма-гпитного пути, намагвичиваемы;дипротивоположно, но в предлагаемомустройстве используется полностьювсе железо, включая железо ярм.Автор указывает, что если сравниять предлагаемое устройство сосхе.:ой регулируемого дросселя",;о . ои тои же моп,ности ЬЕУ эконо мин железа приближенно выра. жается отношением: - /Е- АЕгиак О 8 Егпах -ЬЕк - 1 -1 -1:,ЬЕт ,8Е- где1 эфф рмменения схемы параллель го в 1 ыцочения. По отношению к раз ичнйм сществующим схемам ср =. 1, 2. Ядр"об,киных ЛЕт-1 жается в отнош нии о,т; .(1,: 10) до (1: 15).На этом основании автор делает вывод, что во многих случаях применение схем с продольным подма. гничиванием, благодаря возможности выполнения их согласно изобретению, может оказаться более целесообраз. ным, 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 дополнительных сердечников.Предмет изооретени1. 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, я вторичные дифференциально, распо. ложены ня независимых магнитных системах, снабженных кзждзя подмягпичивяющимп обмотками.2. Форма выполнения устройства щие обмотки соединены последова. по п. 1, отличающаяся тем, что, с тельно с подмагничивающими 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 пряного тока соответственно включены менение, в случае трехфазной линии, параллельно обмоткам ссновных си- магнитных систем, выполненных по с тем, в то время как подмагничиваю- типу броневых трансформаторов.