Однофазное электроиндукционное устройство

 

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована при конструировании и изготовлении однофазных силовых трансформаторов и управляемых реакторов (компенсирующих, шунтирующих, токоограничивающих или дугогасящих).

Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели - повышение эффективности использования электротехнической стали для экранирования потоков рассеяния, выходящих за пределы ярм. Это позволяет снизить добавочные потери в обмотках и стальных нешихтованных элементах конструкции индукционного устройства (включая баки масляных трансформаторов и реакторов), уменьшить их нагрев, повысить надежность и срок службы.

В однофазном электроиндукционном устройстве броневой шихтованный магнитопровод имеет стержень (1) и два ярма, каждое из которых состоит из двух торцевых (2) и одной боковой (3) частей. Внутренняя (4) и внешняя (5) обмотки, коаксиально размещены на стержне (1) магнитопровода. Четыре шихтованных магнитные шунта (6) попарно перекрывают торцы обмоток (4) и (5) с каждой стороны магнитопровода. Плоскости шихтовки шунтов (6) и магнитопровода параллельны. Грани торцевых частей (2) ярм, обращенные к одному торцу обмоток (4) и (5) расположены в одной плоскости. Шунты (6), перекрывающие противоположные торцы обмоток (4) и (5) с одной стороны магнитопровода, связаны между собой четырьмя замыкающими элементами (7).

Шунты (6), связанные элементами (7), выполнены в виде единой конструкции, закрепленной на ярмах и сужающейся в направлении от ярм к стержню (1) по мере удаления от магнитопровода, при этом области сужения единой конструкции имеют линейную, ступенчатую, закругленную или ломанную границу, огибающую внешнюю обмотку (5).

Поперечные сечения ярм имеют форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к торцам обмоток (4) и (5). 3 з.п.ф., 12 ил.

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована при конструировании и изготовлении однофазных силовых трансформаторов и управляемых реакторов (компенсирующих, шунтирующих, токоограничивающих или дугогасящих).

Известно однофазное индукционное устройство, содержащее плоскошихтованный магнитопровод со стержнем и двумя ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на стержне магнитопровода и четыре магнитных шунта, перекрывающие торцы обмоток [пат. RU 2221297, МПК Н01F 38/02, 29/02, 2004.]. Это устройство принято в качестве прототипа. В устройстве-прототипе каждый магнитный шунт представляет собой плоскошихтованный пакет стальных листов, закрепленный на внутренней грани ярма, обращенной к торцам обмоток.

Недостаток прототипа - низкая эффективность использования электротехнической стали для экранирования потока рассеяния магнитным шунтированием, обусловленная креплением магнитных шунтов на внутренних гранях ярм, обращенных к торцам обмоток. При этом часть магнитного шунта, расположенная непосредственно на внутренней грани ярма, дублирует его экранирующее действие, т.е. используется неэффективно. Кроме того, в устройстве-прототипе магнитный поток проходит через шунты, ярма и технологически неизбежные немагнитные зазоры между ними, что вызывает значительные механические вибрации при работе устройства. Вибрации сопровождается добавочными потерями в обмотках и других нешихтованных металлических элементах конструкции устройства (стягивающих шпильках, масляном баке) и их нагревом, следствием чего, является снижение надежности и срока службы.

Раскрытие существа полезной модели

Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели - повышение эффективности использования электротехнической стали для экранирования потоков рассеяния, выходящих за пределы ярм. Это, в свою очередь, позволяет снизить добавочные потери в обмотках и стальных нешихтованных элементах конструкции электроиндукционного устройства (включая баки масляных трансформаторов и реакторов), уменьшить их нагрев, повысить надежность и срок службы.

Предметом полезной модели является однофазное электроиндукционное устройство, содержащее броневой шихтованный магнитопровод со стержнем и двумя ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на стержне магнитопровода, и четыре шихтованных магнитных шунта, попарно перекрывающие торцы обмоток с каждой стороны магнитопровода, при этом плоскости шихтовки шунтов и магнитопровода параллельны, грани торцевых частей ярм и шунтов, обращенные к одному торцу обмоток, расположены в одной плоскости, а шунты, перекрывающие противоположные торцы обмоток с одной стороны магнитопровода, связаны между собой замыкающими элементами.

Приведенная совокупность признаков позволяет получить указанный выше технический результат.

Полезная модель имеет развития, направленные на сокращение расхода электротехнической стали, которые состоят в том, что:

- каждая пара магнитных шунтов, связанных замыкающими элементами, выполнена в виде единой конструкции, закрепленной на ярмах и сужающейся в направлении от боковых частей ярм к стержню по мере удаления от магнитопровода, при этом области сужения единой конструкции имеют линейную, ступенчатую, закругленную или ломанную границу, огибающую внешнюю обмотку;

- поперечные сечения ярм имеют форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к обмоткам.

Краткое описание фигур

На фиг.1 представлена фронтальная проекция устройства, на фиг.2 - профильная проекция устройства, на фиг.3 - горизонтальная проекция. На фиг.4-12 показаны горизонтальные проекции устройства, иллюстрирующие описываемые ниже варианты выполнения.

Осуществление полезной модели с учетом ее развитий.

Устройство содержит броневой шихтованный магнитопровод со стержнем 1 и двумя ярмами, каждое из которых состоит из двух торцевых частей 2 и одной боковой части 3, внутреннюю обмотку 4 (как правило, вторичную) и внешнюю обмотку 5 (как правило, первичную), коаксиально размещенные на стержне 1, и четыре шихтованных магнитных шунта 6, перекрывающие торцы обмоток 4 и 5 попарно с каждой стороны магнитопровода. Плоскости шихтовки шунтов 6 и магнитопровода параллельны. Грани торцевых частей 2 и шунтов 6, обращенные к одному торцу обмоток 4 и 5, расположены в одной плоскости. Шунты 6, перекрывающие противоположные торцы обмоток с одной стороны магнитопровода, связаны между собой замыкающими элементами 7, расположенными вдоль боковых частей 3 ярм.

Каждая пара магнитных шунтов 6, связанных замыкающими элементами 7, может быть выполнена в виде единой конструкции, которая закреплена на ярмах и сужается в направлении от боковых частей 3 ярм к стержню 1 по мере удаления от магнитопровода. (см. фиг.4-12). В единую конструкцию шунты 6 и элементы 7 соединяются с помощью рам (на чертежах не показаны) из немагнитного диэлектрического материала, например стеклотекстолита. Две таких конструкции симметрично крепятся к ярмам с каждой из с двух сторон магнитопровода и фиксируются на них при помощи шпилек с гайками, условно обозначенных крестиками и штрихпунктирными линиями, либо бандажей из немагнитного диэлектрического материала, например стеклоленты.

Области сужения единой конструкции из магнитных шунтов и замыкающих элементов могут иметь линейную (фиг.3, 4, 5 и 6), ступенчатую (фиг.7 и 8 ), закругленную (фиг.9 и 10) или ломанную (фиг.11 и 12) границу, огибающую внешнюю обмотку 5.

Поперечные сечения торцевых частей 2 и боковых частей 3 ярм могут иметь форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к обмотокам 4 и 5 (см. фиг.2-12).

Устройство работает следующим образом (на примере его использования в качестве управляемого реактора).

Первичная внешняя обмотка 5, размещенная на стержне 1, подключается к электрической сети высокого напряжения. Вторичная внутренняя обмотка 4, размещенная на стержне 1, подключается к коммутатору, выполненному, например, на тиристорных вентилях, соединенных встречно-параллельно.

При разомкнутом коммутаторе реактор работает в режиме холостого хода (х.х.), а при замкнутом в режиме короткого замыкания (к.з.). Для управляемых реакторов эти режимы являются длительными рабочими режимами, которые определяют воздействие магнитного потока рассеяния на нешихтованные металлические элементы конструкции.

В режиме х.х. ток в обмотке 4 отсутствует, а по обмотке 5 протекает лишь ток холостого хода, определяемый потерями в стали магнитной системы реактора при выбранной величине индукции. В этом режиме магнитные потоки минимальны, сосредоточены в стержне 1 и ярмах, а потери от воздействия полей рассеяния относительно невелики.

В режиме к.з., характеризующемся более высокими дополнительными потерями, по обмоткам 4 и 5 протекают токи короткого замыкания. При этом магнитный поток вытесняется из стержня 1 в воздушный промежуток между обмотками 4 и 5. Этот поток является потоком рассеяния, и в предлагаемом устройстве практически полностью замыкается через магнитные шунты 6 и элементы 7, не попадая на нешихтованные элементы конструкции индукционного устройства.

Экранирование потоков рассеяния с помощью магнитных шунтов требует дополнительного расхода электротехнической стали. Предлагаемое устройство обеспечивает эффективное экранирование с относительно небольшими дополнительными затратами электротехнической стали.

Для эффективного экранирования потока рассеяния шунтирующее его магнитное сопротивление должно быть небольшим.

Этому способствует соединение магнитных шунтов, перекрывающих противоположные торцы обмоток с одной стороны магнитопровода, четырьмя замыкающими элементами 7, расположенными вдоль боковых частей 3 ярм. Элементы 7 канализируют часть магнитного потока рассеяния, замыкающуюся через магнитные шунты 6, обеспечивая магнитную связь меду ними.

Расположение граней торцевых части 2 ярма и грани шунта 6, обращенных к одному торцу обмоток 4 и 5, в одной плоскости (т. е. на равном расстоянии от торцов обмоток) позволяет избежать неравномерного распределении магнитного потока рассеяния между пакетами стали ярм и шунтов, что, в свою очередь, ведет к снижению добавочных потерь, повышает надежность и срок службы устройства.

Выполнение пар магнитных шунтов, связанных замыкающими элементами, в виде единой конструкции, сужающейся в направлении от боковых частей ярм к стержню по мере удаления от магнитопровода, а поперечных сечений ярм в форме полукруга или полуэллипса позволяет снизить общий расхода электротехнической стали за счет выравнивания магнитных индукций в используемых пакетах стали.

Таким образом, устройство по полезной модели обеспечивает как эффективное экранирование, препятствующее выходу потока рассеяния за пределы магнитопровода с шунтами, так и эффективное использование электротехнической стали.

1. Однофазное электроиндукционное устройство, содержащее броневой шихтованный магнитопровод со стержнем и двумя ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на стержне магнитопровода, и четыре шихтованных магнитных шунта, попарно перекрывающие торцы обмоток с каждой стороны магнитопровода, при этом плоскости шихтовки шунтов и магнитопровода параллельны, грани торцевых частей ярм и шунтов, обращенные к одному торцу обмоток, расположены в одной плоскости, а шунты, перекрывающие противоположные торцы обмоток с одной стороны магнитопровода, связаны между собой замыкающими элементами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая пара магнитных шунтов, связанных замыкающими элементами, выполнена в виде единой конструкции, закрепленной на ярмах и сужающейся в направлении от боковых частей ярм к стержню по мере удаления от магнитопровода.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что области сужения единой конструкции имеют линейную, ступенчатую, закругленную или ломанную границу, огибающую внешнюю обмотку.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечные сечения ярм имеют форму полукруга или полуэллипса, обращенных плоскими сторонами к обмоткам.



 

Наверх