Статичний індуктивний пристрій

1. Статичний індукційний пристрій, що містить просторовий магнітопровід із стрижнів і ярем та mфазну обмотку з котушками, встановленими в обмоткові вікна між стрижнями, який відрізняє ться тим, що фази обмотки та стрижні поділені по висоті обмоткового вікна на секції, що зсунуті у тангенціальному напрямку на кут ( g зс ), з урахуванням гармонічної складової струму нелінійного навантаження (n ) у відповідності до співвідношення g зс = p / n . 2. Статичний індукційний пристрій за п. 1, який відрізняє ться тим, що між секціями суміжних стрижнів та над секціями фаз обмотки, які зсунуті, встановлені феромагнітні елементи. (19) (21) a200604927 (22) 03.05.2006 (24) 25.02.2008 (72) СТАВИНСЬКИЙ АНДРІЙ АНДРІЙОВИЧ, U A, СТАВИНСЬКИЙ РОСТИСЛАВ АНДРІЙОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕБУДУВАННЯ ІМЕНІ АДМІРАЛА МАКАРОВА, U A (56) UA 29884, 15.11.2000 UA 70864, 15.10.2004 SU 1658223, 23.06.1991 UA 52271, 17.01.2005 UA 51437, 17.01.2005 UA 51438, 15.11.2002 SU 765893, 23.09.1980 SU 1312653, 23.05.1987 3 81985 струму, коли для поліпшення якості електроенергії використовується фільтр з певною індуктивністю. Ознаками прототипу, що співпадають з конструкцією згідно винаходу, є наявність просторового магнітопроводу з обмотковими вікнами та m-фазної обмотки з котушками, встановленими в обмоткові вікна. В основу винаходу покладено задачу удосконалення конструкції статичного індуктивного пристрою для використання в електричних колах з нелінійним навантаженням, у якому нова сукупність конструктивних ознак забезпечує виконання умов кондуктивної електромагнітної сумісності без традиційного використання окремих додаткових фільтрів у вигляді реакторів (дроселів) та конденсаторних блоків, що призведе до зменшення елементів, що забезпечують функціонування електричних кіл та установок з нелінійним навантаженням, і як результат, призведе до підвищення надійності і зменшення маси, габаритів і вартості електроустановок у цілому. Поставлена задача вирішується тим, що у статичному індукційному пристрої, що містить просторовий магнітопровід з обмотковими вікнами та т-фазну обмотку з котушками, встановленими в обмоткові вікна, згідно з винаходом, фази обмотки та магнітопровод поділені по висоті обмоткового вікна на секції, що зсунуті у тангенціальному напрямку на кут з урахуванням гармонічної складової струму нелінійного навантаження. Між секціями магнітопроводу та над секціями фаз обмотки, що зсунуті, встановлені феромагнітні елементи. Ширина обмоткових вікон у основ секцій магнітопроводу, що зсунуті, перевищує ширину обмоткових вікон над секціями фаз обмотки. Сукупність вказаних ознак, тобто виконання статичного індукційного пристрою з фазами обмотки та магнітопроводом, які поділені по висоті обмоткового вікна на секції, що зсунуті у тангенціальному напрямку на кут, з урахуванням гармонічної складової струму нелінійного навантаження, забезпечує вимоги кондуктивної електромагнітної сумісності відносно вищих гармонік струму певного порядку. Завдяки виконанню статичного індукційного пристрою таким, що між секціями магнітопроводу та над секціями фаз обмотки, що зсунуті, встановлені феромагнітні елементи, утворюється перерозподіл силових ліній магнітного поля з компенсацією заданих гармонік магнітних індукції і потоку, а також зменшується магнітний опір стикового зазору. Завдяки виконанню статичного індукційного пристрою таким, що ширина обмоткових вікон у основ секцій магнітопроводу, що зсун уті, перевищує ширину обмоткових вікон над секціями фаз обмотки, утворюється перерозподіл силових ліній магнітного поля з компенсацією заданих гармонік магнітних індукції і потоку і зменшується магнітний опір стикового зазору. Забезпечення вимог кондуктивної електромагнітної сумісності досягається способом електромагнітної компенсації заданої ν-οϊ 4 гармоніки струму та кратних їй гармонік порядку vk, де k = 1, 2, 3 ...¥ - ряд простих чисел, шляхом компенсації відповідних гармонік електрорушійних сил у зсунутих секціях обмотки, а також послаблення гармонік струму порядку, що наближається до ν. Винахід ілюструється рисунками. На фіг.1 і фіг.2 показані вид зверху і розгортка варіанта конструкції електромагнітної системи трифазного трансформатора, який компенсує гармоніки нелінійного навантаження порядку ν=3k. Рисунок (фіг.1) містить розрізи, що характеризують сутність конструкції. На фіг.3 показано розподіл першої Φ¢dm1, Φ¢ dm1 та третьої Φ¢dm3, Φ¢dm3 в гармонік магнітного потоку Φ¢ dm, Φ¢¢dm у стиковому зазорі за кутовою координатою α у випадку, коли фази трансформатора (фіг.1, фіг.3) підключені до однофазних випрямлячів. На фіг.4 показана розгортка варіанта конструкції електромагнітної системи статичного індуктивного пристрою з послабленням гармонік нелінійного навантаження порядків ν =5к і ν=7k. Кожна з просторових електромагнітних систем за першим варіантом конструкції (фіг.1, фіг.2) та за другим варіантом конструкції (фіг.4) містить просторовий магнітопровід 1 з обмотковими вікнами 2 та трифазну обмотку 3 з котушками 4 первинних фаз та котушками 5 вторинних фаз, які встановлені в обмоткових вікнах 2 магнітопроводу 1. Фази обмотки 3 та магнітопровод 1 поділені по висоті h0 обмоткового вікна 2 відповідно на секції 6, 7 і 8, 9, які зсунуті у тангенціальному напрямку (по куту a, фіг.1) на кут зсуву gзс. Між секціями 8 і 9 магнітопроводу 1 та над секціями 6 і 7 обмотки 3, що зсун уті на gзс, встановлені шихтовані феромагнітні елементи 10, які закріплені на електроізоляційній основі 11. У електромагнітній системі, що характеризується фіг.4, ширина Ь| обмоткових вікон 2 у основ секцій 8, 9 магнітопроводу 1, що зсунуті, перевищує ширину b2 обмоткових вікон 2 над секціями 6, 7 фаз обмотки 3. Кут gзс визначається гармонічною складовою струму нелінійного навантаження. Для ліквідації (при умові практичної електромагнітної симетрії системи) заданої гармоніки любого порядку ν, к ут зсуву повинен складати gзс= p/ν. Ступінь послаблення вищих гармонік струму і напруги любого порядку ν визначається коефіцієнтом тангенціального зсуву K3CV = cos(vgзс/2)· Секції 8, 9 магнітопроводу 1 статичного індукційного пристрою (фіг.1, фіг.2) можуть бути виконані розрізанням заготовки, що навита із стрічки електротехнічної сталі. Конфігурація активної частини статичного індукційного пристрою згідно з фіг.4, може бути утворена штамповкою трапецевидних виїмок при намотці витої заготовки магнітопроводу. При роботі статичного індуктивного пристрою, наприклад m=3-фазного трансформатора (фіг.1, фіг.2), нелінійні струми навантаження котушок 5 вторинних фаз, сумісно із струмами котушок 4 первинних фаз, утворюють результуючі магніторушійні сили секцій 6, 7 обмотки 3. Вказані 5 81985 сили створюють результуючий магнітний потік взаємоіндукції, який уявляється геометричною сумою перших Ф'dm1 і Φ" dm1 та третіх Ф' dm3 і Ф" dm3 гармонік несинусоїдальних потоків взаємоіндукції Φ¢ dm і Φ¢¢ dm. Феромагнітні елементи 10 забезпечують розподіл потоків Φ¢dm Φ¢¢ dm із зсувом гармонік та зменшують магнітний опір стикового технологічного зазору dm (фіг.2). Вказані потоки створюються окремо секціями 6 та секціями 7 фаз обмотки 3 в електромагнітній системі, яка поділена стиковим зазором dm на дві симетричні та зсунуті у просторі частини. Завдяки вказаному поділу та зсуву елементів електромагнітної системи на кут gзс=60° (фіг.1, фіг.2, фіг.3) гармоніки потоку Ф¢dm3 і Ф"dm3 , також гармоніки фазних електрорушійних сил E'ф3 і E"ф3 та гармоніки порядку v = 3k (k=1,2,3…¥) взаємокомпенсуються. Як результат, гармоніки струму і напруги порядку v=3k у зовнішнє коло не трансформуються. При роботі статичного індукційного пристрою (фіг.4) з секціями 6, 7 обмотки 3 та секціями 8, 9 магнітопроводу 1, що зсун уті на кут, наприклад gзс=30° суттєво та одночасно послаблюються гармоніки порядку ν=5k і v=7k, для яких коефіцієнт тангенціального зсуву (Kзс( v=5k)=K3C( V=7k)= cos(5×30/2)=cos(7×30/2)= 0,259). Завдяки виконанню статичного індукційного пристрою з шириною b1 обмоткових вікон 2 у основ секцій 8, 9 магнітопроводу 1, що зсунуті, яка перевищує ширину b2 обмоткових вікон 2 над секціями 6, 7 обмотки 3, також створюється тангенціальний зсув і послаблення гармонік нелінійного навантаження та зменшується магнітний опір стикового технологічного зазору. Відносно прототипу статичний індуктивний пристрій з кутом тангенціального зсуву секцій, наприклад gзс=p/5, що сполучений, наприклад з автономним інвертором струму, виключає наявність у складі струму і напруги електричної мережі гармонічних складових порядку v=5k та суттєво послаблює гармоніки v=3k і v=7k. Це обумовлює можливість отримання значного економічного ефекту, оскільки іншим шляхом рішення задачі послаблення вказаних гармонік є застосування додаткового пристрою у вигляді фільтра п'ятої гармоніки. Масогабаритні та вартісні показники подібного фільтра наближаються до індукційного перетворювача (фіг.4) що живить нелінійне навантаження. 6