Трехфазный реактор

Трехфазный реактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СССР

Класс 2(сР, 55

21с, 72 "- 63820

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЗАБКСИМГ МУ АВТОРСЕОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е

Зарегистрировано в Бюро изобретений I îñitëèíà ири CHA СССР

В. А. Карасев

Трехфазный реактор

Предлагаемое изобретение является видоизменением описанного в авторском свидетельстве М 55460 трехфазного реактора, в котором компенсированы гармоники, кратные трем, а также 5, 7, 17, 19, 29, 31 и т. д. Настоящее изобретение представляет собой систему, в которой компенсированы практически все гармоники, включая 11 и

13-ю (в диапазоне до 45-й включительно не компенсированы лишь 23 и 25-я, наличие которых практически несущественно). Ток такого реактора при синусоидальном напряжении не имеет высших гармонических составляющих.

На чертеже фиг. 1 изображает схематически систему компенсационных обмоток, называемую «двойным неравно плечим зигзагом», фиг. 2 — видоизменение схемы фиг. 1, фиг. 3 — векторную диаграмму к схеме фиг. 2, фиг. 4 и 5 — схемы соединений обмоток реактора для весьма мощных линий передач, фиг. 6 — векторную диаграмму к схеме фиг. 5 и фиг. 7 — векторную диаграмму потоков всех сердечников.

Для уяснения сущности изобретения разберем схему фиг. 1, где показана система компенсационных обмоток, называемая «двойным неравноплечим зигзагом».

Имеется шесть одинаковых сердечников 1, 1", 2, 2", 3, 3", канализирующих соответственные по обозначению магнитные потоки. На каждом сердечнике наса жено по две обмотки: одна с числом витков

XV W

2 а другая с числом витков

2 обратно намотанная (что обозначается знаком «минус»: 1

Соединения показаны на схеме (фиг. 1). Будем называть сердечники «прим» «левыми», а сердечники

«прим-прим» вЂ” «правыми».

Будем всегда предполагать такие включения, чтобы схема фиг. 1 представляла собой симметричную трехфазную систему с потоками:

2 :

1 =Ф яп 1+ — — — — 3 2) Ф = Ф„sin м t — — — - -, / 2к.

3 гг

Основное авторское свидетельство № 55460 от 31 августа 1939 года на имя то:о же. лица

Заявлено 20 сентября 1940 года в Наркоизлектропрои за М 35417 (302947) Опубликовано 31 августа 1944 года о 63820

<> (<1> = sin o> t+ — 1

»1 г)

2>< ч ><

= Ф ° sin ( 3

2 >х <>

= Ф, ° sin >1 — — + —

<», 3 2/ где сд — угол сдвига, о котором речь ниже.

Может быть доказано следующее:

1. Для достижения данного угла сдвига <р нужно лишь установить соотношение витков:

sin

W (2)

sin +

2. При наличии картины потоков (1) потенциалы нейтралей N и N" равны и эти точки можно соединить. При наличии соединения общую нейтраль будем называть N.

Анализ работы схемы может быть произведен по следующему принципу. Пусть в главных обмотках (не показанных на фиг. 1) течет синусоидальный ток. Предположим, что в других обмотках никакого тока еще нет. Потоки в таком случае еще не могут быть синусоидальными, Пусть потоки включают, помимо первой, также N-тую гармонику. Если окажется, что существует замкнутый контур, в котором при этом образуются э. д. с. N-той гармонической, возбуждающие ток, одинаковый по всему контуру (независимо от наличия ответвлений), то можно заключить, что N-тая гармоника в потоке существовать не может. Она исчезнет из потока за счет появления тока N-той гармонической в контуре. Если доказать, что при синусоидальном токе ни одна гармоническая в потоке не существует, и он синусоидален, то справедливо и обратное: при заданном синусоидальном потоке (напряжении) ток синусоидален.

Будем рассматривать любой из симметричных контуров Аа Na" А, Bb Nb"В, Сс Nc"Ñ, например, контур Аа Na"A.

Будам анализировать .сумму: - я - А<> х < Aа >х (3)

Если напряжение по пути Аа N равно напряжению по Аа"N, взятому с обратным знаком, т. е. если

U, =О, (4) то образуется указанная «круговая» э. д. с. данной гармонической и, следовательно, эта гармоническая компенсируется.

Может быть выведено, что для

N-той гармонической имеет место разенство:

Us 2 — — =- сов".< — — « . сов .< — + ) (5)

2w 2 3 2) и, исходя отсюда, доказано, что

U; =0 при следующих комбинациях: с р=30 (р=30 в=15

М=12n — 7 1 N =12ï-5 1 N=24п — 13 (.== у =15

N = 24п — 11 где п = 1, 2, 3... (натуральный ряд).

Таким образом, если <р = 30 (чему по выражению (2) соответствует а = 0,366), то компенсируются гармоники: 5, 7, 17, 19, 29, 31... Если ср = 15 (т. е. а = 0,1645), то компенсируются гармоники 11, 13, 35, 37...

Для того чтобы компенсировались гармоники обоих рядов, нужно иметь шесть пар сердечников. На шести парах, как на целых сердечниках, насажены обмотки системы 1, характеризуемой n = 0,366. Далее, шесть «левых» сердечников всех пар связаны системой II c а = 0,1645, и шесть «правых» сердечников пар — системой Ш, также с а = 0,1645 :.

Компенсация гармоник, кратных трем, может быть произведена двумя способами: а) Как уже было предложено по авторскому свидетельству ЛЪ 55460, три сердечника «прим» фиг. 1 (левые) можно связать треугольником

Вместо того чтобы охватить пару сердечников данной одной обмоткой, можно, вообще говоря, соединить последовательно две половины обмотки, сидящие одна па

„левом", другая на „правом сердечниках пары. — 3 № 63820 третичных обмоток, а три сердечника «прим-прим» (правые) — другим независимым треугольником.

b) Но можно также охватить каждую из пар сердечников: 1, 1", 2, 2", 3, 3" своей общей обмоткой, и три получившиеся обмотки включить в треугольник.

Однако для компенсации при этом необходимо, чтобы нейтрали

N и N" были между собой соединены.

Гармоники, кратные трем, монофазны; поэтому можно систему фиг. 1 заменить монофазной системой Ао (фиг. 2).

Система Во той же фигуры представляет собой общий треугольник (на фигуре вместо того, чтобы охватывать оба сердечника одной обмоткой, раздельные обмотки каждой пары включены последовательно, что эквивалентно).

Так как потоки в двух сердечниках данной фазы сдвинуты на угол ч1, то намагничивающие ампервитки третьей гармоники сдвинуты на угол 3 ч1(фиг. 3, где ампервитки левого и правого сердечника обозначены условно i, и 1, с приведением к одному витку).

Имеем (при соединенных нейтралях N и N"):

Отсюда — 1л — 1

i —

П

2 т. е. (6)

Аналогичен вывод и для любой гармоники номера 3п.

В мощных реакторах разбивание системы на двенадцать сердечников получается естественно. Проекты щестисердечниковых реакторов (т. е. с компенсацией только 5, 7, 17, 19... гармоник) показали, что конструкция каждой двухсердечниковой фазы должна быть двухрамной, т. е. каждый сердечник делится на

2 и получается двенадцать одинаковых сердечников. Остается лишь ввести относительно маломощные низковольтные обмотки в щель между сердечниками, не затрагивая изоляционной конструкции.

На фиг. 4 дана общая схема соединений, а на фиг. 5 более подробная схема, применительно к реактору для весьма мощных передач.

Здесь à — главные обмотки высокого напряжения (20 —:35 0 кв).

Эти обмотки несут лишь синусоидальный ток основной частоты.

В авторском свидетельстве М 55460 эти обмотки включены так, что в каждой фазе ветви на двух сердечниках параллельны, и поэтому они сами включены в «неравноплечий зигзаг». Они могут быть включены последовательно, как показано на фиг. 4 и 5, что, хотя и перегружает компенсационные обмотки Z,. током основной гармоники (при этом увеличение сечения меди здесь вызывает нежелательное увеличение рассеяния между плечами т н и зигзага), но при высоком напряжении с конструктивной точки зрения лучше.

Обмотки Z — «зигзаг» со сдвигом q = 30 (а = 0,366). Обмотки ,, — два «треугольника».

Все перечисленные обмотки охватывают каждая по два сердечника.

Далее идут обмотки, охватывающие каждая один сердечник и образующие две системы, каждая со сдвигом ч1 = 15 (а = 0,1645). Для ясности чертежа эти системы на фиг. 4 показаны одна под другой.

На фиг. 5 (группа однофазных трансформаторов) видны также дополнительные сердечники, пропускающие разности потоков одной и другой пары сердечников данной фазы.

Ампервитки основной гармоники в обмотках Z15 обозначим i1 и И,, полные ампервитки основной гармоники одного сердечника пары обозначим I1. Векторная диаграмма имеет вид, показанный на фиг. 6, № 6 .820

Схема компенсации гармоник при системе с тремя.зигзагами"

Не компенсируются

Комнен ирующая систе ма обмоток

7 15 у зо.

3, 5,7

15 17,19

Г1Уи гармоник

11,13

23,25

21

27

33

39

29, 31

41,43

35,37

1 где рассматривается случай y=15 .

Соответствующее соотношение для этого случая:

+а1

1, sin 120 + — гу г

= sin . (1 —; a) (7) 2 sin 120 при с2 = 15 имеем:

ii + 11 0,793 — -- = 0,13 . 1,1645 = 0,138.

1 0,866

Лм перв итки одного сердечника рассматриваемой пары (или, что то

I же, всей пары) составляют cos

cos 15 =0,966 от ампервитков главной обмотки. Поэтому

11 + > 1(= — 0,966 0,138 = 0,132, (8) ii где Iii — ампервитки главной обмотки.

Согласно (6), ампервитки 3-й гармоники одной ветви «зигзага» Z> составляют.

3 15

sin — — 0,38

2 от полных ампервитков 3-й гармоники сердечника.

Последние (при регулирующем эффекте — 4,5) составляют — 50%

GT ампервитков основной гармоники. Объем тока на сердечник в двух обмотках Zi-s таким образом составляет, примерно:

)б 0,132 + (0,38 0,5) - = 0,224 (9) от объема тока главной обмотки.

На фиг. 7 показана векторная диаграмма потоков всех сердечников.

Как указывает изобретатель, система с компенсацией 5, 7... гармонических опробована на модели

1200 ква. Компенсируемые гармоники исчезают. Например, от пятой остается менее 0,5%, хотя при отсутствии компенсации она составляет — 25 % от основной. Некомпенсируемые одиннадцатая и тринадцатая гармоники остаются и составляют 0,5 —: 0,8%. Изложенный принцип устранения 11, 13... гармоник по идее тот же, что и принцип устранения 5, 7 ... гармоник, и не вызывает сомнения, что при применении этого принципа 11, 13... гармоники исчезнут совсем, ибо, если остаток пятой гармоники равнялся

0,5%, т. е. составлял )5а от 250lg, то остаток одиннадцатой и тринадцатой будет порядка 1%: 50 =

= 0,02%, Практически исчезают все гармоники. В таблице дана сводка, иллюстрирующая это.

X 63820

Предмет изобретения

Видоизменение трехфазного реактора по авторскому свидетельству

М 55460, отличающееся тем, что с целью компенсации высших гармонических в диапазоне до 45-й включительно за исключением 23 — 25-й, указанный реактор снабжен на три фазы двенадцатью одинаковыми насыщенными сердечниками, на которых для последовательного сдвига потоков четырех сердечников каждой фазы на 15 так, чтобы векторы потоков имели углы, например, для первой фазы: — 22,5, --7,5, + 7,5, + 22,5 и соответственно с поворотом на 120 и на

240 для других двух фаз, наложены три системы компенсационных обмоток, представляющие собой соединения в неравноплечие двойные

«зигзаги», имеющие по две нейтральные точки, причем одна система с отношением чисел витков плеч

0,366 служит для создания сдвига потоков двух пар сердечников фазы на 30, а другие две системы, имеющие отношения чисел витков плеч по 0,1645, для сдвига потоков внутри каждой пары по 15, причем в совокупности все три системы представляют схему компенсационных обмоток, в которой компенсация гармоник, кратных трем, должна осуществляться двумя отдельными

«треугольниками» обмоток, соответствующими двум парам сердечников каждой фазы, при наличии попарного соединения нейтральных точек внутри обеих систем зигзага, дающих сдвиг 15 .

¹ 63820

ФИГ. 7

Отв. редактор Д. А. Михайлов Техн. редактор М. В. Смольякова ! 154042 Подписано к печати 16/IV 1946 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 318

Типография Госпланиздата, итк Зорозского, Калуга.