Устройство для испытания мощных сглаживающих реакторов

 

Использование в электротехнике, в частности к схемам испытания сглаживающих реакторов большой мощности. Сущность изобретения: устройство содержит регулируемый источник постоянного тока низкого напряжения 1, состоящий из индукционного регулятора 2, регулирующего напряжение понижающего трансформатора 3, диодного выпрямителя 4, вспомогательный реактор 5, последовательно включенный в Цепь постоянного тока, испытуемый реактор 6, шунты 7 и 8 с присоединенными к ним вольтметрами 9 и 10 для измерения среднего значения выпрямленного тока, второй источник питания 11, выбранный в виде шестифазного регулируемого (тиристорного) выпрямительного агрегата, состоящего из выпрямителя 12, присоединенного к сети переменного тока через регулирующий величину междуфазного напряжения, индукционный регулятор 13. При испытании реактора среднее значение выпрямленного тока испытуемого 6 и вспомогательного 5 реакторов устанавливается равным 0,6-0,7 от номинального значения выпрямленного тока Id испытуемого реактора путём регулирования выпрямленного напряжения источника питания 1 при помощи индукционного регулятора 2. При включении второго источника питания 11 при закрытых вентилях регулируемого выпрямителя12 .устанавливается необходимая величина междуфазного напряжения Ua 110,7 fL и In, где LU и In - индуктивность и заданная величина переменной составляющей данного испытуемого реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 31/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5004507/07 . (22) 05.07.91 (46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10 (71) Научно-производственное объединение

"Уралэлектротяжмаш" (72) А.Л.Амромин, М.А,Рогацкин, И.А.Зборовский и А,С.Митрошина (73) Научно-производственное объединение

" Уралэлектротяжмаш" (56) Публикация МЭК ¹ 228899, 1988, рис.4. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

МОЩНЫХ СГЛАЖИВАЮЩИХ РЕАКТОРОВ (57) Использование в электротехнике, в частности к схемам испытания сглаживающих реакторов большой мощности. Сущность изобретения: устройство содержит регулируемый источник постоянного тока низкого напряжения 1, состоящий из индукционного регулятора 2, регулирующего напряжение понижающего трансформатора 3, диодного выпрямителя 4, вспомогательный реактор 5, последовательно включенный в цепь постоянного тока, испытуемый реактор 6, шунты 7 и 8 с присоединенными к ним

„„5Q„„1802872 АЗ вольтметрами 9 и 10 для измерения среднего значения выпрямленного тока, второй источник питания 11, выбранный в виде шестифазного регулируемого (тиристорного) выпрямительного агрегата, состоящего из выпрямителя 12, присоединенного к сети переменного тока через регулирующий величину междуфаэного напряжения, индукционный регулятор 13. При испытании реактора среднее значение выпрямленного тока испытуемого 6 и вспомогательного 5 реакторов устанавливается равным 0,6 — 0,7 от.номинального значения выпрямленного . тока lg испытуемого реактора путем регулирования выпрямленного напряжения источника питания 1 при помощи индукционного регулятора 2; При включении второго источника питания 11 при закрытых вентилях регулируемого выпрямителя 12 .устанавливается необходимая величина междуфазного напряжения Uz = 110,7 fL u

In, где Lu u In — индуктивность и заданная величина переменной составляющей данного испытуемого реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1802872

Изобретение относится к электротехни. ке, в частности к схемам испытания сглаживающих реакторов большой мощности, имеющих магнитопровод или магнитный экран, и может быть использовано на пред- 5 приятиях, занимающихся разработкой, изготовлением, и ремонтом сглаживающих реакторов, предназначенных для преобразовательных установок.

Целью изобретения является обеспече- 10 ние возможности проведения испытаний

- сглаживающих реакторов на нагрев и уровень звука путем обеспечения основной частоты и спектра переменной составляющей тока, соответствующих номинальному ре- 15 жиму работы сглаживающего реактора, при ограниченной мощности испытательной установки.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем испытуемый и 20 вспомогательный реакторы и два источника питания, один из которых последовательно соединен со вспомогательными реактором, в качестве последнего источника использоран регулируемый источник постоянного то- 25 ка, выпрямленное напряжение которого рассчитано по формуле U 0,8 IL (r + rB), где I<1 — наибольший выпрямленный ток, выбранный из всех испытуемых реакторов, r>, ги — сопротивления постоянному току вспо- З0 могательного и испытуемого реакторов, причем последнее — наибольшее из всех испытуемых реакторов.

Номинальный выпрямленный ток зто- З5 го источника выбран не превосходящим

0,7 !д.

В качестве второго источника питания применен шестифазный преобразовательный агрегат с регулируемым выпрямителем 40 и возможностью регулирования междуфазного напряжения. Номинальный ток этого агрегата рассчитывается по формуле ldz =

-2,216(1+ — ) In гпах, где Inmax — наиболь- 45 и "в шэя из всех испытуемых реакторов переменная составля.ющая (действующее значение) выпрямленного тока, — > 1 — отби -в ношение индуктивностей испытуемого и вспомогательного реакторов, причем Ь— наибольшая из всех испытуемых реакторов индуктивность; номинальное междуфазное напряжение агрегата выбрано из условия

Uz >110,7 f(L<. In)max, где f — частота меж- 55 дуфазного напряжения,(Q 1п)п ах- наиболь.шее из всех испытуемых реакторов произведение индуктивности реактора и переменной составляющей того же реактора, В качестве регулируемого источника постоянного тока может быть использован диодный выпрямитель с регулируемым междуфазным напряжением.

В случае, когда испытаниям подвергаются сглаживающие реакторы с частотой переменной составляющей тока, отличной от шестикратной промышленной частоты, второй источник питания — шестифазный преобразовательный агрегат подключается к генератору с регулируемой частотой.

Необходимость и достаточность указанных признаков подтверждается следующим.

В выпускаемых промышленностью сглаживающих реакторах величина переменной составляющей выпрямленного тока

1и, как правило, не превышает 10 . Так как в предложенном устройстве испытуемый реактор питается от двух источников, то среднее значение выпрямленного тока первого источника определяется как разность тока испытуемого реактора и тока второго источника.

Учитывая, что амплитуда переменной составляющей может достигать 2,216 ln, а также то, что при L> =1ч половина переменного тока ответвляется во вспомогательный реактор, выпрямленный ток второго источника может достигать значения

2,216 х 2 ln - 44 Ig, Отсюда наибольший выпрямленный ток первого источника составляет

0,66 !д = 0,7 4

Таким образом, в предложенном устройстве первый источник питания имеет номинальный выпрямленный ток не более

0,7 4, где 4 — максимальный выпрямленный ток, выбранный из всех испытуемых на данном устройстве реакторов, причем выпрямленное нап ряжение относительно низкое и покрывает только активное падение напряжения в испытуемом и вспомогательном реакторах и в соединительных проводах, С учетом изложенного зто напряжение составляет U = 0,7 Id 1,1 (г + г )=

= 0,8 Id (ги+ re).

Козффициент1,1 учитывает сопротивление соединительных проводов, цепи выпрямленного тока, которое никогда не бывает более 107 от сопротивления (r„+ г ).

Соответственно, мощность первого источника составляет около 0,7 мощности прототипа и в несколько раз (в 40 —.60 раз) меньше, чем требовалось бы для обеспечения номинальных параметров режима при испытании реактора в схеме с реальными параметрами.

В качестве второго источника в предлагаемом устройстве использован шестифаз1802872 ный выпрямительный агрегат с регулируемым, например, тиристорным выпрямителем, с номинальным выпрямленным током, определяемым амплитудой наибольшей переменной составляющей выпрямленного тока испытуемого реактора IA max и величи- 5 ной тока, ответвляющегося в цепь с вспомогательным реактором. Эта часть тока определяется отношением — . С учетом то и -в го, что при наибольшем угле регулирования 10 выпрямителя второго источника, близком

90 эл.град. амплитуда переменной составляющей достигает максимального значения, равного 2,216 4.

Необходимое значение выпрямленного 15 тока второго источника питания

I d2 2.216 (1 + —" ) In max -в

Междуфазное напряжение, необходимое для того, чтобы переменная составляю- 20 щая тока In протекала через испытуемый реактор, определяется выражением

2,216 Ьп ° 2zcvá f I0,154 W2

-110,7 f(In)max, 25 где f — частота междуфазного напряжения; (Q In)max — наибольшая для испытуемых реакторов величина произведения.

Фактически междуфазное напряжение устройства совпадает с междуфазным на-. пряжением реальной установки, а ток Idz в худшем случае при L = L< составляет

4;43 In max, В выпускаемых промышленностью ре0 "5 акторах номинальное значение 4 = (6-10);

Id. При! n = 0,11д, Idz =-0,45 Ы, соответственно, мощность второго источника питания составляет 45 g мощности реальной установки.

При испытании реакторов, предназна- 40 ченных для 12-ти фазных схем выпрямления (с 12-ти кратной по отношению к промышленной частоте частотой пульсации выпрямленного тока), использование регулируемого шестифазного выпрямителя 45 и генератора с регулируемой (двойной) частотой — 100 Гц более экономично, чем в случае использования во втором источнике питания 12-ти фазного выпрямителя, т.к. при шестифазном выпрямителе для получе- 50 ний той величины переменной составляющей требуется меньшее междуфазное напряжение.

При выполнении условий:

О = 0,8 Id (lv + гв); Ы2 2,216 (1 + — „) In;

1в

02 - 110,7 f Lg 4 получаем минимальную испытательную мощность, при которой обеспечиваются номинальные условия испытаний данного реактора.

Чем больше значение L по сравнению со значением 4, тем больше эффект снижения мощности испытательной установки. В зависимости от параметров испытуемого реактора значение междуфазного напряжения может регулироваться, при этом независимо от значения Ог величина тока Idz регулируется изменением угла управления шестифазного выпрямителя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для испытания реакторов. . Регулируемый источник постоянного тока низкого напряжения 1 состоит иэ индукционного регулятора 2 регулирующего напряжение понижающего трансформатора 3, диодного выпрямителя 4. В цепь постоянного тока источника 1 последовательно выключен вспомогательный реактор 5 и испытуемый реактор 6, а также шунты 7 и 8 с присоединенными к ним вольтметрами 9 и

10 для измерения среднего значения выпрямленного тока.

Вторым источником питания является шестифазный регулируемый (тиристорный) выпрямительный агрегат, состоящий из выпрямителя 12, присоединенного к сети переменного тока через регулирующий величину междуфазного напряжения индукционный регулятор 13..

Вместо индукционного регулятора 13, присоединенного к сети переменного тока промышленной частоты, может быть использован генератор переменного тока с регулируемым значением междуфазного напряжения.

Для измерения переменной составляющей последовательно с испытуемым реактором 6 включено токоиэмерительное устройство 14 с селективным вольтметром (анализатором гармоник) 15.

В качестве токоизмерительного устройства переменного тока может быть использован токоизмерительный пояс, образцовая воздушная индуктивность или безындуктивный шунт.

В качестве первого источника питания может быть использован низковольтный генератор постоянного тока.

Однако предпочтительным является использование диодного преобразователя, т.к. щеточный аппарат электрической машины постоянного тока подвергается искрению при наложении на постоянный ток переменной составляющей и в этом случае необходимы дополнительные меры по защите генератора постоянного тока от переменной составляющей, поступающей со

5 10

55 стороны источника питания 11 в цепь этога генератора.

При Отличии номинальной частоты переменной составляющей выпрямленного тока ат шестикратной по отношению к ïðîмышленной частоте (50 или 60 Гц) шестифаэный выпрямитель 12 присоединяется к генератору с регулируемой частотой и с регулируемым напряжением.

При испытании реактора посредством предлагаемого устройства среднее значение выпрямленного тока испытуемого 6 и вспомогательного 5 реакторов устанавливается равным 0,6 — 0,7 ат номинального значения выпрямленного тока !! испьпуемага реактора путем регулирования выпрямлснНОГО напряжения источника питания 1 при помощи индукционного регулятора 2. При этом понижающий трансформатор 3 служит для уменьшения нагрузочного тока индукционнага регулятора, Величина выпрямленнага тока контролируется па вольтметрам 9 и.10, присоединенным к шунтам 7 и 8, При использовании р качестве источника постоянного тока низкавольтнаго генератора величина выпрямленного тока устанавливается путем регулирования тока возбуждения генератора, При вкл|ачении второго источника питания 11, при закрытых вентилях регулируемого (тиристарнага) Выпрямителя

12 устанавливается необходимая величина междуфазного напряжения Uz = 1 !0,7 f „!„ где L и 4 — индуктивность и заданная величина переменной составляющей данного испытуемого реактора, Величина междуфазного напряжения

U2 контролируется вольтметром 16. При установленной величине междуфазнаго напряжения путем открытия вентилей регулируемого шестифаэнаго выпрямителя

12 устанавливается заданное значение переменной составляющей !и, значение кото.рой контролируется токоизмерительным. устройством 14 с включенным на его выход селективным вольтметром или анализатором гармоник 15. При этом часть тока переменной составляющей ответвляется в цепь низковольтного источника 1 через вспомогательный реактор 5. Чем больше Lg llo сравнению с L<, тем меньшая часть тока ответвляется в цепь низковольтного источника, тем выше экономичность испытательного устройства, После установки заданнага значения перемен най саста ел я ю щей окончательно регулируется величина среднего значения выпрямленного тока в цепи испытуемого реактора 6 па вольтметру 10, включенному параллельна шунту 8. При этом по испытуемому реактору 6 протекает номинальный выпрямленный ток !! и заданная переменная составляющая !. Причем 33-45 выпрямленного така испытуемого реактора 6 задается источником 11, а остальная часть выпрямленного тока !! 67-557ь обеспечивается низковольтным источником 1. За счет

ТОГО, чта большая часть выпрЯмленнОГО тока задается низковольтным истОчникОм, вы" прямленнае напряжение которого значительно меньше, чем выпрямленное напряжение выпрямителя с междуфаэным напряжением О2, а ток выпрямителя 12 составляет меньшую часть номинального выпрямленного тока испытуемого реактора, мощность acего устройства, как было покаэанО выше, ниже мащнОсти установки, В которой было бы необходимо испытывать реактор, При номинальном значении выпрямленнаГО тОка испытуемоГО резктОра выпрямленное напряжение источника 1 сасTGBllRBT Окала U = 0,8 !о (гд + гв) Bbtflpflt4ленное напряжение на испытуемом реакторе U =. !! r и равно выпрямленному напряжени о эарегулираванного шестифазнага выпрямителя, угол управления каторого близок к 90 электрическим градусам, Для обеспечения протекания непрерывного выпрямленного тока по выпрямителю 12 необходима, чтобы Ы2 > 2,216 Iri (1 + — ), что и автоматически выполняется при заданном значении 02 и обеспечении заданного значения !и в испытуемом реакторе, При питании шестифазного выпрямителя от генератора переменной частоты, частота основной составляющей выпрямленного тока шестифаэного выпрямителя будет в 6 раз выше частоты питающего генератора. Таким образом, регулируя частоту генератора, можно обеспечить на испытуемом реакторе необходимую частоту

ОснОВнОЙ составляющеЙ пульсации Выпрямленного така. Зro необходимо, когда заданная частота пульсации испытуемого реактора отличается ат стандартной частоты для шестифаэных схем, соответственно

300 Гц при частоте сети 50 Гц и 360 Гц при частоте сети 60 Гц.

В заявляемом устройстве, как и в прототипе, применены два источника питания, суммарная мощность которых существенно меньше мощности реальной установки, В которой должен был бы испытан реактор.

Как показано выше, прототип не позволяет обеспечить нужного гармонического состава переменной составляющей, а именно это условие является определяющим при

1802872

Составитель А. Амромин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Редактор С. Кулакова

Заказ 862 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 испытании на нагрев и уровень звука сглаживающих. реакторов, имеющих магнитопровод или магнитный экран.

Одинаковые условия испытаний и, следовательно, одинаковая достоверность результатов может быть получена только при испытании реактора в реальной схеме преобразователя (при испытании от одного источника питания) и в предлагаемом устройстве, Поэтому мощности испытательных установок можно сравнивать только этих двух вариантов.

Если принять за единицу мощность преобразователя реальной схемы, то при испытании реактора в предлагаемом устройстве (от двух источников) необходимая для испытаний мощность составит:

P g = Р1 + P2 = 0,02 + 0,45 = 0,47 при . условии, что L> = Ь; при Ь = 2 L> эта мощность снизится до P g = = Р1 + Pz = 0,02 +

+0,33 = 0,35.

Условия Ь = L или Ь = 2 Q легко обеспечиваются при использовании в качестве вспомогательного реактора одного или соответственно двух реакторов однотипных с испытуемым.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность испытаний реакторов при номинальных условиях при меньшей по сравнению с реальной установкой мощностью испытательной схемы.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания мощных сглаживающих реакторов, содержащее испытуемый и вспомогательный реакторы и два источника питания, один из которых включен последовательно со вспомогательным реактором, о тл и ч а ю ще е с я тем, что в качестве источника питания, включенного последовательно со вспомогательным реактором, использован регулируемый источник гостоянного тока, выпрямленное напряжение которого выбрано не меньшим

U = 0,8 Id (ги+ гв), где 4 наибольший выпрямленный ток испытуемых реакторов; ги — на-

5 ибольшее сопротивление постоянному току испытуемых реакторов, гв — сопротивление вспомогательного реактора, а номинальный выпрямленный ток этого источника не превосходит 0,7 Ig, вторым источником питания

10 выбран шестифазный преобразовательный агрегат с регулируемым выпрямителем и воэможностью регулирования междуфазного напряжения, причем номинальный ток агрегата определен из условия

15, 1 и "Id2 = 2,216 (1 + — ) In макс, -в -и где — >1 — отношение индуктивностей ис -в пытуемого и вспомогательного реакторов, причем 4 — наибольшая индуктивность испытуемых реакторов;

In макс — наибольшая переменная составляющая выпрямленного тока испытуемых реакторов (действующее значение), 25 а номинальное междуфазное напряжение агрегата определено по формуле

02 "1"0,7 «(4n !р)макс, где f — частота междуфазного нэпряженйя; (1 и !п)макс — наибольшая для испытуемых реакторов величина произведения индуктивности реактора и переменной составляющей того же реактора, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве регулируемого источника постоянного тока выбран диодный выпрямитель с регулируемым междуфазным напряжением.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что указанный шестифазный преоб40 разовэтельный агрегат подключен к генератору с регулируемой частотой.