Конспект лекций по дисциплине Электрические и электронные аппараты

Между отдельными витками в ряду и между рядами выдерживается зазор (3,5 4,5) 10 2 м, что улучшает охлаждение отдельных вит-

ков и повышает электрическую прочность изоляции.

При больших номинальных токах (более 400 А) применяется несколько параллельных ветвей. Для равномерного распределения тока по ветвям используется транспозиция витков. Все витки ветвей должны одинаково располагаться относительно оси реактора.

В качестве обмоточного провода применяется многожильный медный или алюминиевый кабель большого сечения. Кабель покрывается

несколькими слоями кабельной бумаги толщиной 0,12 10 3 м и хлопчатобумажной оплёткой. Общая толщина изоляции примерно

1,5 10 3м. Максимальная допустимая температура при длительном

режиме – не выше1050С, при КЗ – не выше 2500 С.

Рис. 22.12. Трехфазный комплект реакторов

Oхлаждение реакторов, как правило, естественное.

В трёхфазном комплекте (см. рис. 22.12) наибольшему нагреву подвергается верхний реактор, поскольку подходящий снизу воздух подогрет реакторами, расположенными ниже.

203

Враспределительном устройстве предусмотрены каналы для охлаждающего воздуха.

Магнитное поле реактора замыкается вокруг обмотки. Ферромагнитные тела в этом поле создают дополнительные активные потери мощности, могут нагреваться до высоких температур. Для уменьшения потерь ферромагнитные детали удаляются от обмотки на расстояние, не меньше её внешнего радиуса.

Расстояние между реакторами определяется высотой опорных изоляторов. При больших токах в реакторах возникают электродинамические силы (рис. 22.13), которые могут разрушить изоляторы, работающие и на сжатие, и на разрыв.

Внаиболее тяжелых условиях работают изоляторы верхнего реактора. Для уменьшения разрывающего усилия изменяют направления поля среднего реактора на обратное. Отталкивающее усилие становится притягивающим. Изменение направления поля среднего реактора достигается изменением направления его намотки относительно направления намотки крайних реакторов.

Рис. 22.13. Изменение во времени электродинамических усилий, действующих между реакторами

Если пренебречь влиянием третьей фазы, то можно найти максимальное значение отталкивающей и притягивающей сил, действующих на изоляторы:

204

Бетонные реакторы применяются в закрытых распределительных устройствах при напряжении не выше 35 кВ. Недостатком их являются большие габаритные размеры и массы.

При напряжении более 35 кВ и для установки на открытой части подстанций применяются реакторы в масляном исполнении.

На рис. 22.15 в стальной бак 1 с трансформаторным маслом погружена обмотка 2. Применение масла позволяет уменьшить изоляционные расстояния между обмоткой и заземлёнными частями реактора и улучшить охлаждение обмотки за счёт конвекции масла. При этом масса и размеры аппарата уменьшаются.

Выводы обмотки присоединяются к контактам проходных изоляторов 4.

Переменный магнитный поток реактора Ф0 замыкается по стен-

кам бака, что приводит к его нагреву до недопустимых температур из-за появления вихревых токов. Чтобы избежать этого, внутри бака 1 устанавливается короткозамкнутый виток в виде экрана 3. Такой виток увеличивает магнитное сопротивление цепи и, следовательно, уменьшает магнитный поток, замыкающийся через бак, и вызванные этим потоком потери на вихревые токи.

В настоящее время разработаны тороидальные реакторы на напряжение 110 кВ и выше. Они имеют более высокие технические и экономические показатели по сравнению с конструкцией на рис. 22.15.

Стремление к уменьшению потерь напряжения на реакторе в номинальном режиме, к упрощению и удешевлению распределительных устройств привело к созданию сдвоенных реакторов.

205

Чем больше коэффициент связи ветвей реактора k, тем меньше падение напряжения в ветви. Для увеличения коэффициента связи реакторы должны быть возможно ближе друг к другу.

При КЗ в одной из ветвей падение напряжения на реакторе опре-

деляется ее сопротивлением Xр,в . Размагничивающее действие другой ветви, обтекаемой номинальным током, незначительно.

Рис. 22.15. Масляный реактор

Рис. 22.16. Включение сдвоенных реакторов

Если первая ветвь реактора разомкнута, а во второй проходит ток КЗ, то в реакторе первой ветви наводится дополнительная ЭДС, равная

E IкkXр,в .

207

При одновременном КЗ в обоих отходящих от реактора ветвях между ними возникают большие электродинамические силы, т.к. реакторы близко расположены друг к другу, и возрастает ток КЗ, т.к. падает реактивное сопротивление ветвей.

Для ограничения перенапряжений и электродинамических сил коэффициент связи берется в пределах от 0,3 до 0,5.

Исследования показали, что бетонные сдвоенные реакторы без применения специальных мер подвержены разрушению при одновременном КЗ в обеих ветвях. На рис. 22.17 показана в разрезе левая половина такого реактора.

Рис. 22.17. Конструкция сдвоенного реактора

Стяжка реактора осуществляется с помощью металлических стержней 1 и стержней 2 из изоляционного материала. Катушка реактора уложена на изоляционных прокладках 3.

Векторы PН , обозначают силу взаимодействия витка с нижней частью реактора. Векторы РВ - силы, действующие на виток со стороны

верхней части реактора. Векторы без пометки являются результирующей силой.

208

Наибольшая отталкивающая сила действует на витки рядов 4 и 5, расположенные близко друг к другу. Для получения необходимой электродинамической стойкости близлежащие ряды ветвей реактора бандажируются стеклянной лентой, как это показано на рис. 22.17, в. Для снижения возможности одновременного КЗ обе ветви реактора не должны проходить близко друг к другу.

Основные параметры сдвоенного реактора:

номинальный длительный ток каждой ветви;

индуктивное сопротивление (%) одной ветви (при отсутствии тока в другой)

электродинамическая стойкость каждой ветви определяется усилиями, возникающими между витками каждой ветви и между ветвями соседних фаз. При одновременном КЗ на обеих ветвях одного реактора возникают усилия, разрывающие реактор, т.к. токи в ветвях направлены встречно. Обычно динамическая стойкость при таких повреждениях в 2-3 раза меньше, чем при КЗ в одной ветви;

термическая стойкость одной ветви.

Библиографический список

1.Акимов Е.Г., Чунихин А.А. Выбор электрических аппаратов защиты для силовых полупроводниковых приборов: Учеб. пособие. М.: Изд-

во МЭИ, 1993.

2.Промышленный каталог (тематическая подборка).

3.Розанов Ю.К. Электрические и электронные аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1998.

4.Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс. М. : Энергоатомиздат, 1998.

5.Чунихин А.А. Жаворонков М.А. Аппараты высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1985.

209

ВВЕДЕНИЕ

Цель контрольных работ №1 и №2 – усвоение методов расчета и выбора электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного тока.

Помимо знания конструкции и принципа работы электрических аппаратов, необходимо уметь выбрать аппаратуру для конкретной схемы электрической установки; в практике электромонтера этот вопрос имеет большую значимость.

Студенты вариант заданий выбирают по сумме двух последних цифр шифра зачетной книжки.

1.Контрольная работа №1

1.1Задание контрольной работы №1

Произвести расчёт и выбор электрических аппаратов для системы ТП-Д, представленной на рис. 1.1; выбрать аппаратуру управления в схеме электропривода постоянного тока (рис. 1.2) в соответствии с данными электродвигателя. Двигатель выбирается по таблице 1.1, исходя из номера варианта (определяется по двум последним цифрам шифра).

Таблица 1.1

Технические данные двигателей

211

Примечание: перегрузочная способность по току для всех двигателей равна отношению максимально допустимого длительного тока к

номинальному току i Iмакс 2,5. Для двигателей Д12-Д32 длитель-

Iн

ность перегрузки по току якоря 3Iн – 30 с, 60 с для двигателей Д41,

Д806-Д818.

Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема системы ТП-Д

212