Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при конструировании и изготовлении силовых трансформаторов и управляемых компенсирующих и шунтирующих реакторов, предназначенных для работы в составе трехфазных источников реактивной мощности.

Известно электроиндукционное устройство, содержащее прямоугольный шихтованный магнитопровод из двух стержней и двух ярм, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне магнитопровода, и два шихтованных магнитных шунта, закрепленных на боковых гранях ярм с перекрытием торцов обмоток, при этом грани ярма и закрепленного на нем шунта, обращенные к торцам обмоток, расположены в одной плоскости [пат.RU103971U1, МПК H01F 27/245, 2011].

Недостатком данной конструкции является наличие общих магнитных шунтов, расположенных в непосредственной близости от плоскости ярм магнитопровода и закрывающих торцы обмоток на обоих стержнях устройства. При работе устройств в качестве однофазных реакторов в трехфазной группе, в которой внутренние обмотки реакторов соединены в звезду и треугольник, будут возникать магнитные потоки, направленные ортогонально плоскостям ярм и шунтов, вызывающие добавочные потери и, как следствие, нагревы участков магнитопровода, через которые проходят указанные потоки. Это снижает надежность и срок службы устройства.

Известно выбранное в качестве прототипа электроиндукционное устройство, содержащее прямоугольный шихтованный магнитопровод со стержнями и ярмами, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на стержнях магнитопровода, и магнитные шунты, закрепленные на ярмах с перекрытием торцов обмоток [пат.RU2221297, МПК H01F 38/02, 29/02, 2004]. Этот аналог выбран в качестве прототипа.

В устройстве-прототипе магнитный шунт состоит из четырех секторов, каждый из которых представляет собой плоскошихтованный пакет стальных листов, закрепленный на внутренней грани ярма, обращенной к торцам обмоток.

Недостаток прототипа - сложность конструкции, обусловленная наличием ярм ступенчатой формы и участков переменного сечения в примыкающих к ним шунтах. Реализация данной конструкции нетехнологична, поскольку требует специальных штампов для ступенчатой вырубки концов листов шунтов, а также прецизионной сборки узлов стыковки шунтов и ярм.

Кроме того, описываемая конструкция обладает пониженной надежностью, поскольку для исключения возможности взаимного замыкания пластин шунтов и ярм между шунтами и ярмами должна быть выполнена изоляция сложной ступенчатой формы. Небольшая неточность изготовления либо сборки указанных узлов может привести к замыканию шихтованных пластин электротехнической стали и локальным перегревам ярм и шунтов.

Раскрытие существа изобретения

Задача изобретения - устранение указанных недостатков.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, - упрощение конструкции, улучшение технологии сборки устройства и повышение его надежности.

Предметом изобретения является электроиндукционное устройство, содержащее шихтованный магнитопровод из двух стержней и двух ярм, внутреннюю и внешнюю обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне магнитопровода, и четыре шихтованных магнитных шунта, закрепленных на ярмах с перекрытием торцов обмоток, отличающееся тем, что ярма имеют прямоугольные поперечные сечения и снабжены консольными продолжениями, ограниченными наружным диаметром внешних обмоток, а каждый шихтованный магнитный шунт П-образно охватывает часть ярма вместе с его консольным продолжением и снабжен плоскими элементами, которые перекрывают части торцов обмоток, незакрытые ярмами и их консольными продолжениями, и расположены в одной плоскости с внутренней гранью соответствующего ярма, при этом внешние грани ярм и их консольных продолжений отделены от магнитных шунтов диэлектрическими прокладками, а шихтовки магнитных шунтов и магнитопровода взаимно ортогональны.

Приведенная совокупность признаков позволяет получить указанный выше технический результат.

Изобретение имеет развитие, уточняющее конструкцию устройства и состоящие в том, что шунты могут быть выполнены из одного или нескольких пакетов электротехнической стали.

Краткое описание фигур

На фиг.1а, 1б и 2 представлены фронтальная, профильная и горизонтальная проекции устройства соответственно. На фиг.3, 4 и 5 - фронтальная, профильная и горизонтальная проекции магнитопровода устройства соответственно.

Осуществление изобретения с учетом его развития

Устройство содержит прямоугольный шихтованный магнитопровод из двух стержней 1 и двух ярм 2, внутреннюю 3 и внешнюю 4 обмотки, коаксиально размещенные на каждом стержне 1 магнитопровода, и четыре шихтованных магнитных шунта 5, закрепленных на ярмах 2 с перекрытием торцов обмоток 1 и 2. Ярма 2 имеют консольные продолжения 6, ограниченные наружным диаметром обмоток 2. Каждый магнитный шунт 5 охватывает П-образно (т.е. с трех сторон) часть соответствующего ярма 2 вместе с его консольным продолжением 6. Шунт 5 имеет плоские элементы 7, которые перекрывают части торцов обмоток 3 и 4, незакрытые ярмами 2 и их консольными продолжениями 6, и расположены в одной плоскости с внутренней гранью соответствующего ярма 2. Внешние грани ярм 2 и их консольных продолжений 6 отделены от магнитных шунтов 5 диэлектрическими прокладками 8. Плоскости шихтовки магнитных шунтов и магнитопровода из стержней 1 и ярм 2 взаимно ортогональны.

Закрепление магнитных шунтов 5 на ярмах 2 и их продолжениях 6 может быть выполнено с помощью стягивающих металлических шпилек и гаек (их расположение условно обозначено на чертежах крестиками и штрихпунктирными линиями).

Стягивающие металлические шпильки устанавливаются в крепежные отверстия, выполненные в шихтованных пакетах магнитопровода и шунтов 5. При этом шпильки изолируются от стальных листов пакета трубками из изоляционного материала.

Шунты 5 могут быть выполнены из одного или из нескольких пакетов электротехнической стали. В последнем случае пакеты стыкуются впереплет под прямым углом, а крепежные отверстия под шпильки выполняются по их краям.

Магнитопровод с обмотками 3 и 4 и магнитные шунты 5 стягиваются друг с другом в единую конструкцию вертикальными стяжными шпильками.

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

При работе устройства в составе трехфазных источников реактивной мощности внешние обмотки 4 управляемых реакторов каждой фазы соединяются в звезду и подключаются к электрической сети высокого напряжения. Для образования двенадцатипульсной схемы коммутации, обеспечивающей плавное регулирование реактивной мощности, внутренние обмотки 3 одних стержней 1 соединяются в звезду, а других стержней 1 - в треугольник. К звезде и треугольнику присоединены группы встречно-параллельных тиристоров. При закрытых тиристорах ток через внутренние обмотки устройства не протекает, и последнее работает в режиме холостого хода (х.х.), а при открытых - в режиме короткого замыкания (к.з.). При этих крайних режимах работы оценивают воздействие магнитных потоков рассеяния на металлические элементы конструкции.

В режиме х.х. ток в обмотке 3 отсутствует, а по обмотке 4 протекает лишь ток холостого хода, определяемый потерями в стали магнитопровода при выбранном значении индукции. В этом режиме магнитные потоки рассеяния минимальны, весь магнитный поток сосредоточен в стержнях 1 и ярмах 2, а потери от воздействия полей рассеяния относительно невелики.

В режиме к.з., характеризующемся более высокими дополнительными потерями, по обмоткам 3 и 4 протекают токи короткого замыкания. Магнитный поток, который в режиме х.х. находился в стержне 1, вытесняется из последнего в кольцевой воздушный промежуток между обмотками 3 и 4, который по существу является каналом рассеяния и практически полностью локализуется магнитными шунтами, не попадая на нешихтованные элементы конструкции и стенки масляного бака, в который, как правило, заключено устройство.

Использование отдельных шунтов, закрывающих торцы обмоток каждого стержня, исключают появление нежелательных магнитных потоков как при однофазной работе, так и при работе в составе трехфазных управляемых реакторов, а простота конструкции, не имеющей ступенчатых участков в пакетах магнитопровода и шунтов, и технологии ее изготовления повышают надежность и увеличивают срок службы устройства.