|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2212723
ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО
Имя изобретателя: Брянцев Александр Михайлович
Имя патентообладателя: Брянцев Александр Михайлович
Адрес для переписки: 140105, Московская обл., г. Раменское, ул. Чугунова, 38, кв.10, А.М.Брянцеву
Дата начала действия патента: 2001.06.29
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых реакторах для компенсации реактивной мощности или емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях. Технический результат заключается в уменьшении расхода материалов. Устройство содержит магнитную систему с двумя средними и боковыми стержнями и двумя ярмами. На средних стержнях расположены секции обмотки с подключенным к ее средним точкам управляющим преобразователем. Средние стержни выполнены с уменьшенным от двух до трех раз сечением по отношению к суммарному сечению ярм и боковых стержней, и одновременно с этим высота стержней с точностью до 5% равна произведению эффективного сечения обмотки на отношение магнитной постоянной к номинальной проводимости устройства.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управляемых подмагничиванием реакторов, устанавливаемых в электрической сети для компенсации реактивной мощности или емкостного тока замыкания на землю.
Известно электроиндукционное устройство [1], содержащее магнитную систему, выполненную из двух сердечников с ярмами и стержнями. Для обеспечения синусоидальности потребляемого тока в номинальном режиме и, как следствие, уменьшения искажений во всем диапазоне регулирования стержни, на которых размещена секционированная обмотка, снабжены участками уменьшенного сечения. Недостатком [1] является увеличенное по отношению к уменьшенным участкам сечение стержней и ярем сердечников, приводящее к увеличению расхода материалов и потерь в устройстве.
Частично недостатки [1] устранены в известном электроиндукционном устройстве [2] , являющемся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению. В отличие от аналога [1] магнитная система устройства-прототипа выполнена в виде единой конструкции, состоящей из двух ярем и четырех стержней - двух средних и двух боковых. Два средних стержня выполнены с участками уменьшенного сечения и на них расположены секции совмещенной обмотки переменно-постоянного тока. Исполнение магнитной системы в виде единой конструкции позволило разделить переменный и постоянный магнитные потоки и сократить пути их замыкания, что обеспечило уменьшение расхода материалов на ярма и потерь в них. Однако, как и в аналоге [1], стержни, на которых расположены секции обмотки, выполнены с участками уменьшенного сечения. В результате увеличенное по отношению к этим участкам сечение стержней приводит к повышенному расходу материалов как на сами стержни, так и на обмотку, которая на них расположена.
Целью изобретения является уменьшение расхода материалов и потерь за счет изменения конструкции и введения новых связей (соотношений) между ее элементами.
Поставленная цель достигается тем, что в электроиндукционном устройстве, содержащем магнитную систему с двумя ярмами, двумя средними и двумя боковыми стержнями, средние стержни, на которых расположены секции обмотки, выполнены сплошными, причем сумма их поперечного сечения от двух до трех раз меньше суммы сечения ярем и боковых стержней, а высота стержней с точностью до 5% равна произведению эффективного сечения обмотки на отношение магнитной постоянной к номинальной магнитной проводимости устройства.
 | Новым в предлагаемом изобретении является измененная конструкция и новые связи между элементами. Средние стержни выполнены сплошными, их поперечное сечение соотносится определенным образом с суммой сечений ярем и боковых стержней, а высота - с эффективным сечением обмотки и номинальной магнитной проводимостью устройства. Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показана конструкция магнитной системы, порядок размещения секций обмотки и схема их электрических соединений с указанием характерных геометрических размеров. Магнитная система содержит два средних стержня 1, два боковых стержня 2 и два ярма 3. На средних стержнях 1 расположены секции обмотки переменно-постоянного тока 4. К средним точкам и ответвлениям обмотки 4 подключен управляющий преобразователь 5. На фиг.2. приведены осциллограммы потребляемого из сети электрического тока устройства 6 напряжения электрической сети 7, напряжения управляющего преобразователя 8 и магнитных потоков в средних стержнях магнитной системы 9, 10. |
Электороиндукционное устройство, выполненное в соответствии с формулой предлагаемого изобретения, работает следующим образом. При подключении выводов обмотки 4 к электрической сети переменного тока (А-Х) в неработающем управляющем преобразователе 5 в средних стержнях 1 возникают одинаковые по величине и направлению переменные потоки с амплитудой Фm, замыкающиеся через боковые стержни магнитной системы 2. Амплитуда потоков Фm примерно равна потоку насыщения средних стержней ФS, а постоянный магнитный поток Ф0 отсутствует. Ни в одном из сечений магнитопровода магнитные потоки не превышают потоков насыщения ФS и ток устройства практически равен нулю. Этот режим еще называют режимом холостого хода. График изменения электрического тока 6, напряжений 7, 8, магнитных потоков 9, 10 показан для этого случая на фиг. 2 в интервале времени t0-t1.
При включении в работу управляющего преобразователя 5 между средними точками 0, 0' обмотки 4 возникает регулируемое по величине и знаку выпрямленное напряжение 8, что в свою очередь приводит к появлению и нарастанию в магнитопроводе потока подмагничивания Ф0, замыкающегося через средние стержни 1 и ярма 3. В результате переменная составляющая потоков Ф1 и Ф2 средних стержней 1 начинает смещаться в область технического насыщения кривой намагничивания и, как следствие, это приводит к насыщению средних стержней 1 и возрастанию тока 6 в обмотке 4. По мере нарастания потока подмагничивания Ф0 время насыщенного состояния средних стержней и нарастает (см. фиг.2, интервал времени t1-t2).
В номинальном режиме, кроме переменных потоков Фm, в средних стержнях замыкаются постоянный поток Фон, и равный по величине потоку насыщения средних стержней ФS. В результате время насыщенного состояния каждого из стержней равно ровно половине периода. Причем за счет разных направлений переменных Фm и постоянного потока Ф0 в средних стержнях 1 одну половину периода насыщен один стержень, а другую - другой (см. фиг.2, интервал времени t2-t3).
При дальнейшем увеличении потоков подмагничивания Ф0 переменный ток 6 устройства продолжает увеличиваться (см. фиг. 2, интервал времени t3-t4) вплоть до полного насыщения средних стержней (см. фиг.2, интервал времени t4-t5). Величина потока подмагничивания Ф0max при этом становится равной двукратному значению потока насыщения средних стержней ФS.
Принципиальной особенностью работы устройства является то, что в номинальном режиме,
как и прототип, оно потребляет синусоидальный ток. Как следствие, это обеспечивает
значительное снижение гармоник тока и во всем диапазоне регулирования от холостого
хода и вплоть до полного насыщения средних стержней. Это происходит благодаря
равенству в пределах технологического допуска высоты стержня произведению
эффективного сечения обмотки на отношение магнитной постоянной к номинальной
проводимости устройства:
gп - номинальная магнитная проводимость устройства;
Dвн - внутренний диаметр обмотки;
b - радиальный размер обмотки;
кдon= ±0,05 - допуск на отклонение
параметров при проектировании и изготовлении.
При выполнении соотношения (1) магнитная проводимость устройства в номинальном режиме остается неизменной. Устройство все время находится в состоянии, когда один из средних стержней насыщен, а другой нет. Следовательно, потребляемый из сети ток 6 имеет строго синусоидальную форму.
В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве не требуется наличие участков уменьшенного сечения в средних стержнях для обеспечения синусоидальности тока в номинальном режиме. При выполнении соотношения (1) это достигается при неизменном по всей высоте сечении стержней. Отсутствие в предлагаемом устройстве расширенной по сечению ненасыщаемой части средних стержней до 1,5-2,0 раз сокращает расходы материала как на сами стержни, так и на обмотку переменно-постоянного тока и потери в них.
Следующей важной особенностью работы предлагаемого устройства является то, что ярма 3 и боковые стержни 2 во всех режимах работы устройства не должны насыщаться. В противном случае это приводит к искажению тока 6 и увеличению потерь в устройстве за счет выпучивания поля за пределы магнитной системы. С другой стороны, степень увеличения сечения боковых стержней и ярем не должна превышать целесообразных значений, иначе это приводит к перерасходу материалов на изделие.
 | Для осуществления условий ненасыщаемости ярем 3 и боковых стержней 2 и возможного минимума расхода материалов их суммарное сечение во столько раз должно превышать суммарное сечение средних стержней, во сколько раз значение суммы постоянного потока 0и амплитуды переменного потока Фm превышает поток насыщения средних стержней ФS. Если диапазон изменения режимов находится в пределах от холостого хода до номинального (см. фиг. 2, интервал t1-t2), суммарное сечение ярем и боковых стержней должно превышать сумму сечений средних стержней в два раза (фиг.2, интервал t2-t3). В предельном случае, соответствующем полному насыщению средних стержней (фиг. 2, интервал t4-t5), это соотношение должно возрасти до трех. Именно этот диапазон соотношения сечений оговорен в предлагаемом изобретении. |
Работоспособность предлагаемого электроиндукционного устройства и его высокие технико-экономические показатели подтверждены моделированием и расчетами. По сравнению с аналогом и прототипом предлагаемое изобретение обладает основным преимуществом - уменьшением расхода материалов и потерь. В качестве дополнительного преимущества можно рассматривать упрощение конструкции средних стержней магнитной системы (исключены участки уменьшенного сечения).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Электроиндукционное устройство. Патент 1164795, Н 01 F 27/34; Н 01 F 29/1. Бюллетень изобретений 24, 1985 г.
2. Авторское свидетельство СССР 1706322, Н 01 F 29/14, 1985 г. Для служебного пользования.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электроиндукционное устройство, содержащее магнитную систему с двумя ярмами, двумя боковыми и двумя средними стержнями, на средних стержнях расположены секции обмотки, к средним точкам которой подключен управляющий преобразователь, обеспечивающий возникновение в средних стержнях замыкающихся через боковые стержни одинаковых по величине и направлению переменных магнитных потоков и управляемых по величине разнонаправленных постоянных магнитных потоков, отличающееся тем, что сумма поперечных сечений средних стержней в 2-3 раза меньше суммы поперечных сечений ярем и боковых стержней, а высота стержней с точностью до 5% равна произведению эффективного сечения секции обмотки на отношение магнитной постоянной к номинальной магнитной проводимости устройства.
Версия для печати
Дата публикации 15.02.2007гг
Created/Updated: 25.05.2018