Индукционное устройство

Заявлен стержень (1) сердечника с зазорами для реактора параллельного включения, содержащий множество элементов (2) сердечника, выполненных пакетированным способом, и множество прокладок (17), выполненных в зазоре между соседними элементами (2) сердечника. Прокладки, выполненные в зазоре между соседними элементами сердечника, плотно уложены.

Настоящая полезная модель относится к индукционному. устройству, такому как так называемый реактор параллельного включения для обеспечения мощности порядка нескольких десятков МВА, подлежащий использованию во взаимодействии с высоковольтной системой электропередачи или распределительными системами выше 1 кВ. Полезная модель, в частности, применима к реактору параллельного включения для использования в системе электропитания, например, чтобы компенсировать емкостное сопротивление длинных линий электропередачи, которые являются, в общем, высоковольтными линиями электропередачи или удлиненными кабельными системами.

Предшествующий уровень техники

Функция реактора параллельного включения заключается, в общем, в, обеспечении требуемой индуктивной компенсации, необходимой для управления напряжением линии электроснабжения и стабильности в высоковольтных линиях электропередачи или кабельных системах. Главные требования реактора параллельного включения состоят в том, чтобы выдерживать и управлять высоким напряжением и обеспечивать постоянную индуктивность по всему диапазону рабочих индукций. Одновременно, реакторы параллельного включения должны иметь малый размер и вес, низкие потери и достаточную конструкционную прочность.

Реактор параллельного включения, в общем, содержит магнитный сердечник, состоящий из одного или более стержней сердечника, также называемых сегментами сердечника, соединенных ярмами, которые вместе образуют один или более каркасов сердечника, для каждой фазы. Дополнительно, реактор параллельного включения выполняют таким образом, что катушка окружает стержень сердечника. Также известно, что реакторы параллельного включения конструируют способом, подобным силовым трансформаторам с сердечником, в котором также используют электрическую текстурированную сталь с малыми потерями и с высокой магнитной проницаемостью в участках ярма сердечников. Однако, они заметно отличаются тем, что реакторы параллельного включения конструируют, чтобы обеспечивать постоянную индуктивность по всему диапазону рабочих индукций. В обычных высоковольтных реакторах параллельного включения это достигается при помощи использования ряда больших воздушных зазоров в стержне сердечника, также называемом секцией сердечника, участка сердечника реактора. Стержни сердечников собирают из пакетов, также называемых сегментами сердечника, магнитного материала, такого как электрические стальные полосы. Стержни сердечника формируют, чередуя сегменты сердечника с керамическими прокладками, чтобы обеспечивать необходимый воздушный зазор. Сегменты сердечника отделяют друг от друга, по меньшей мере, одним из зазоров сердечника, и прокладки прикрепляют к сегментам сердечника эпоксидной смолой, чтобы образовывать цилиндрические элементы сердечника. Дополнительно, прокладки обычно выполняют из керамического материала, такого, как стеатит или другие подходящие материалы, такие как оксид алюминия. Сегменты сердечника выполняют из высококачественных радиальных стальных листов со слоистым покрытием, слоистых и скрепленных для образования массивных элементов сердечника. Дополнительно, сегменты сердечника пакетируют и скрепляют полимером, таким как эпоксидная смола для образования стержня сердечника с высоким модулем эластичности. Сердечник помещают в резервуар, содержащий подложку резервуара и стенки резервуара вместе с основанием, поддерживающим резервуар. Также известно, что индукционные устройства, такие как реакторы параллельного включения, погружают в охлаждающую среду, такую как масло.

В настоящее время, керамические прокладки имеют цилиндрическую форму, и обычно заполняют зазоры сердечника приблизительно на 50-60%. Проблема с заполнением на 50-60% состоит в том, что жесткость стержня сердечника будет недостаточной для всех применений. Жесткость стержня сердечника должна быть доведена до максимума, когда реактор используют в областях, в которых он может быть подвергнут сейсмической активности, такой как землетрясения. К требованиям по жесткости можно прибавить требования по транспортировке больших реакторов, а так же, при увеличении напряжения и тока, можно требовать более жестких стержней сердечников.

Теоретическое максимальное уплотнение цилиндрических прокладок составляет 78%, и это может быть недостаточным для некоторых применений.

Документ JP58128709 раскрывает прокладку стержня сердечника в форме диска, имеющего диаметр, соответствующий диаметру элементов сердечника. Диск прокладки состоит из пропитанных смолой волокон, и использование этого типа прокладки нацелено на облегчение сборки стержня сердечника реактора параллельного включения. Проблема с использованием большого диска в качестве прокладки состоит в том, что трудно получать сопряженные поверхности диска и элементов сердечника с полным сопряжением. Обработка целых дисков во время изготовления является также

трудной.

Известными способами охлаждения индукционных устройств, таких как трансформаторы или реакторы, являются естественное масляное охлаждение или принудительное масляное охлаждение. Краткое изложение сущности

Задачей настоящей полезной модели является создание индукционного устройства с улучшенной долгосрочной механической прочностью и стабильностью и зазором сердечника, легкую для сборки.

Задача полезной модели достигается путем создания индукционного устройства по пункту. 1 формулы полезной модели. Устройство характеризуется тем, что прокладки, по меньшей мере, в одном из зазоров сердечника плотно уложены, чтобы образовать компактный диск, заполняющий зазор.

Преимущество этой компоновки состоит в том, что путем выполнения плотно уложенных прокладок будет достигнута увеличенная жесткость стержня сердечника. Увеличенная жесткость стержня сердечника улучшит долгосрочную механическую прочность и стабильность, обеспечит более строгие сейсмические требования, его можно будет более безопасно транспортировать, а также управлять силовыми нагрузками большей мощности.

Прокладки выполнены с верхней и нижней торцевой поверхностью в контакте с элементами 2 сердечника и сторонами. Говоря, что прокладки плотно уложены, подразумевают, что прокладки выполнены так, что боковые поверхности соседних прокладок выполнены предпочтительно в контакте, или на очень близком расстоянии друг от друга. Плотное размещение прокладок означает, что объем, занимаемый прокладками между элементом сердечника, составляет 100-80% объема между элементами 2 сердечника.

Изготовление и обработка прокладок более просты с множеством меньших прокладок по сравнению с твердым, большим диском.

Согласно одному дополнительному варианту осуществления, индукционное устройство является реактором параллельного включения.

Согласно варианту осуществления, плотно уложенные прокладки могут иметь любую форму: шестиугольные прокладки, кубические прокладки, треугольные прокладки, ромбоидальные прокладки или даже прокладки с двумя или больше различными формами, например, восьмиугольные прокладки и кубические прокладки, чтобы обеспечить плотную укладку.

Дополнительные признаки и преимущества настоящей полезной модели будут представлены в следующем подробном описании предпочтительного варианта осуществления индукционного устройства согласно полезной модели.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительный чертежи, на которых:

фиг.1 изображает обычный каркас сердечника реактора параллельного включения, согласно предшествующему уровню техники, со стержнем сердечника с зазорами, установленным между двумя ярмами и двумя боковыми стержнями;

фиг.2 изображает цилиндрический элемент сердечника реактора параллельного включения предшествующего уровня техники с керамическими прокладками, приклеенными к одной лицевой поверхности элемента сердечника с укладкой;

фиг.3 изображает плотно заполненный зазор сердечника с шестиугольными прокладками;

фиг.4а-4е изображают альтернативные формы плотно уложенных прокладок. Описание предпочтительных вариантов воплощения полезной модели

В каркасе 14 сердечника реактора параллельного включения из предшествующего уровня техники (фиг.1), стержень 1 сердечника с зазорами установлен между двумя ярмами 15 и двумя боковыми стержнями 16. Стержень 1 сердечника содержит множество элементов 2 сердечника, выполненных пакетированным способом. Элементы 2 сердечника разнесены на расстояние большим количеством керамических прокладок 17 цилиндрической формы, обеспеченных в каждом зазоре между соседними элементами 2 сердечника. Магнитное соединение между ярмами 15 и стержнем 1 сердечника получается через так называемые пластины 18 поперечного потока. Элементы 2 сердечника содержат радиальные слоистые стальные листы 19 сердечника, согласно фиг.2, причем слоистые пакеты склеены эпоксидной смолой, чтобы образовать твердые детали.

Керамические прокладки 17 приклеивают к одной лицевой поверхности элементов 2 сердечника перед пакетированием элементов 2 сердечника.

На фиг.3 показана плотно уложенная крышка сердечника в стержне 1 сердечника согласно варианту осуществления полезной модели. Формы прокладок в этом варианте осуществления шестиугольные.

Увеличенная жесткость стержня 1 сердечника достигается осуществлением плотной укладки прокладок 17 в индукционном устройстве 1.

На фиг.4 показаны варианты осуществления некоторых других форм плотно уложенных прокладок сердечника:

a) кубические прокладки;

b) треугольные прокладки;

c) ромбоидальные прокладки;

а, е) прокладки с двумя или более различными формами, например;

d) с восьмиугольными прокладками 40 и кубическими прокладками 41, которые обеспечивают плотную укладку, или

e) шестиугольные прокладки 30 с концевыми деталями 31 для заполнения пространства до края элемента 2 сердечника.

Можно легко представить себе множество различных форм поперечного сечения или форм прокладок, которые обеспечивают возможность плотно укладывать прокладки в зазоре сердечника.

Хотя предпочтительный объем полезной модели не должен быть ограничен представленными вариантами осуществления, но также содержит варианты осуществления, очевидные для специалиста в данной области техники.

1. Стержень (1) сердечника с зазорами для реактора параллельного включения, содержащий

множество элементов (2) сердечника, установленных в стопку, и

множество прокладок (17), размещенных в зазоре между соседними элементами (2) сердечника,

отличающийся тем, что прокладки (17) плотно уложены.

2. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.1, в котором прокладки (17) имеют шестиугольное поперечное сечение.

3. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.1, в котором прокладки (17) имеют квадратное поперечное сечение.

4. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.1, в котором прокладки (17) имеют прямоугольное поперечное сечение.

5. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.1, в котором прокладки (17) имеют ромбоидальное поперечное сечение.

6. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.1, в котором прокладки (17) имеют треугольное поперечное сечение.

7. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.1, в котором прокладки (17) содержат прокладки, по меньшей мере, с двумя различными формами поперечных сечений.

8. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.7, в котором прокладки (17) содержат прокладки с восьмиугольным поперечным сечением и квадратным поперечным сечением.

9. Стержень (1) сердечника с зазорами по п.7, в котором прокладки (17) содержат прокладки с шестиугольным поперечным сечением (30) и прокладки с формой, которая заполняет остальную часть зазора (31) до края сечения (2) сердечника.