трехфазный высоковольтный трансформатор с регулированием напряжения для питания 12-фазного выпрямительно- инверторного агрегата
Классы МПК: | H01F29/02 с отводами от катушек или обмотки; с приспособлениями для изменения порядка соединений между обмотками H01F30/04 с двумя или более вторичными обмотками, каждая из которых питает отдельную нагрузку, например для блоков питания радиоприемников H01F27/28 катушки; обмотки; токопроводящие соединения |
Автор(ы): | Виноградов А.В., Пестряева Л.М., Фишлер Я.Л. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-12-16 публикация патента:
10.09.1999 |
Использование: в выпрямительно-инверторных агрегатах. Технический результат - повышение КПД, улучшение массогабаритных показателей и снижение коэффициента несинусоидальности напряжения питающей сети. Для этого сетевая и вентильная обмотки расположены на четырех концентрах, и каждая из них занимает два рядом расположенных концентра. Половина частей вентильной обмотки соединена по схеме "звезда", а каждая из частей второй половины состоит из секций, одна из которых соединена по схеме "треугольник". 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Трехфазный высоковольтный трансформатор с регулированием напряжения для питания 12-фазного выпрямительно-инверторного агрегата, содержащий стержневую магнитную систему, трехфазные сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех концентрах на стержнях магнитной системы, при этом сетевая обмотка состоит из двух последовательно соединенных секций, и каждая из секций сетевой обмотки расположена на отдельном концентре, а вентильная обмотка разделена на электрически не связанные части, каждая из которых выполнена из секций, при этом на одном из концентров вентильной обмотки расположены по одной секции каждой ее части, а на другом - остальные секции каждой из частей вентильной обмотки, и секции частей, расположенные на одном концентре, соединены последовательно с секциями частей, расположенными на другом концентре, отличающийся тем, что концентры, принадлежащие одной обмотке, расположены рядом друг с другом, половина частей вентильной обмотки соединена по схеме "звезда", а каждая из другой половины частей имеет секцию, расположенную на одном концентре и соединенную по схеме "треугольник" так, что начало ее секции фазы с номером n соединено с концом секции фазы с номером m, начало этой же секции фазы с номером n соединено с электрической цепью, образованной двумя равновитковыми последовательно-встречно соединенными секциями фаз с номерами n и m, расположенными на другом концентре, при этом каждая из частей выполнена с двумя трехфазными группами вводов, причем у каждой из частей, соединенных по схеме "звезда", к одной трехфазной группе вводов подсоединены начала одной ее секции, а к другой - начала другой ее секции, а у каждой из частей с другой схемой соединения к одной трехфазной группе вводов подсоединена секция, соединенная в "треугольник", а к другой трехфазной группе вводов - другая секция, причем одна из секций сетевой обмотки выполнена с регулировочными отпайками, где m и n - номера фаз могут принимать значения 1, 2, 3, причем m
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники, а именно к трансформаторам, работающим на выпрямительно-инверторные агрегаты. Известен трехфазный трансформатор с регулированием напряжения для питания 12-фазного выпрямительно-инверторного агрегата, содержащий магнитную стержневую систему, трехфазные сетевую и вентильную обмотки, расположенные на трех концентрах на стержнях магнитной системы, при этом сетевая обмотка, имеющая регулировочные секции, расположена на одном концентре, а вентильная обмотка разделена на четыре электрически не связанные части, две из которых соединены по схеме "звезда", а две другие - по схеме "треугольник", одна часть, соединения в "звезду" и одна часть, соединенная в "треугольник" переплетены между собой на внутреннем концентре и предназначены для питания 12-фазного выпрямителя; одна часть, соединенная в "звезду" и одна часть, соединенная в "треугольник", расположены поэтажно на третьем концентре и предназначены для питания 12-фазного инвертора, при этом числа витков частей, предназначенных для питания инвертора>: на 15% превышают числа витков аналогичных частей, предназначенных для питания выпрямителя [1]. Описанное техническое решение характеризуется двойным количеством частей вентильной обмотки, так как половина этих частей служит для работы выпрямителя, а другая половина - для работы инвертора. Удвоенная мощность частей вентильной обмотки обуславливает большой расход материалов в трансформаторе. Наиболее близким к заявляемому является трехфазный трансформатор с регулированием напряжения, предназначенный для питания выпрямительно-инверторного агрегата, содержащий стержневую магнитную систему, трехфазные сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех концентрах на стержнях магнитной системы, при этом сетевая обмотка состоит из двух последовательно соединенных секций и каждая из секций сетевой обмотки расположена на отдельном концентре, а вентильная обмотка разделена на электрически не связанные части, каждая из которых выполнена из секций, при этом на одном из концентров вентильной обмотки расположены по одной секции каждой ее части, а на другом - остальные секции каждой из частей вентильной обмотки и секции частей, расположенные на одном концентре, соединены последовательно с секциями частей, расположенными на другом концентре, причем концентры расположены таким образом, что между концентрами, на которых расположены секции одной обмотки, расположена по крайней мере одна секция другой обмотки [2]. На базе описанного технического решения может быть создан трансформатор для инверторно-выпрямительного агрегата, в котором каждая из частей вентильной обмотки функционирует как в выпрямительном, так и инверторном режимах. Недостатками решения являются следующие. Чередование концентров сетевой и вентильной обмоток при высоких уровнях напряжения питающей сети приводит к значительному снижению коэффициента заполнения окна магнитной системы проводниковым материалом, ввиду чего трансформатор характеризуется недостаточно высокими массо-габаритными показателями и пониженным коэффициентом полезного действия. Подключение выпрямителя к концам секций, расположенным на одном концентре, а инвертора к концам секций, расположенным на другом концентре, позволяет иметь на инверторе напряжение, увеличенное на 10-20% в сравнении с выпрямителем (что необходимо для работы). Однако, при известных схемах соединения частей и секций вентильных обмоток, не удается обеспечить и на инверторных, и на выпрямительных вводах трансформатора фазовый сдвиг 30 электрических градусов между частями. Поэтому недостижим 12-фазный режим преобразования в инверторе и в выпрямителе. Таким образом, коэффициент несинусоидальности напряжения питающей сети будет иметь большую величину. Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение КПД, улучшение массо-габаритных показателей и снижение коэффициента несинусоидальности напряжения питающей сети. Указанная цель достигается тем, что в трехфазном высоковольтном трансформаторе с регулированием напряжения для питания 12-фазного выпрямительно-инверторного агрегата, содержащем стержневую магнитную систему, трехфазные сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех концентрах на стержнях магнитной системы, при этом сетевая обмотка состоит из двух последовательно соединенных секций, и каждая из секций сетевой обмотки расположена на отдельном концентре, а вентильная обмотка разделена на электрически не связанные части, каждая из которых выполнена из секций, при этом на одном из концентров вентильной обмотки расположены по одной секции каждой ее части, а на другом - остальные секции каждой из частей вентильной обмотки, и секции частей, расположенные на одном концентре, соединены последовательно с секциям частей, расположенными на другом концентре, ПРЕДЛОЖЕНО концентры, принадлежащие одной обмотке, располагать рядом друг с другом, половину частей вентильной обмотки соединять по схеме "звезда", другую половину частей выполнять с такой схемой соединения, при которой ее секция, расположенная на одном концентре, соединена по схеме "треугольник" так, что начало ее секции фазы с номером n соединено с концом секции фазы с номером m; начало этой же секции фазы с номером n соединено с электрической цепью, образованной двумя равновитковыми последовательно встречно соединенными секциями фаз с номерами n и m, расположенными на другом концентре, при этом каждую из частей выполнить с двумя трехфазными группами вводов, причем у каждой из частей, соединенных по схеме "звезда", к одной трехфазной группе вводов подсоединить начала одной ее секции, а к другой - начала другой ее секции, а у каждой из частей с другой схемой соединения к одной трехфазной группе вводов подсоединить секцию, соединенную в "треугольник", а к другой трехфазной группе вводов - другую секцию, причем одну из секций сетевой обмотки выполнить с регулировочными отпайками, где n и m - номера фаз могут принимать значения 1, 2, 3, причем n
а)



б)






в)






Как видно из диаграмм 3а и 3б, с учетом равенства витков в секциях 15, 16 части 11 на каждой из групп вводов 28, 29 части 11 линейные напряжения сдвинуты по фазе относительно линейных напряжений на группах вводов 26, 27 части 10 равно на 30 эл. градусов. Таким образом, при питании от групп вводов 26 и 28 выпрямителя он с учетом фазового сдвига напряжений будет иметь 12-фазный режим выпрямления. Аналогично, при питании от групп вводов 27 и 29 инвертора (для инвертора необходимо несколько большее напряжение обмоток трансформатора, чем для выпрямителя), инвертор также будет функционировать в 12-фазном режиме. Обеспечение 12-фазного режима как при работе инвертора, так и при работе выпрямителя, позволяет обеспечить низкий уровень выхода в питающую сеть высших гармоничных тока и тем самым иметь уменьшенную величину коэффициента несинусоидальности напряжения питающей сети. Эффект от использования данного изобретения будет заключаться в том, что при выполнении трансформаторов на железных дорогах России на постоянном токе в соответствии с заявленным решением, будет осуществлен переход от двухступенчатой трансформации к одноступенчатой. В настоящее время на подстанциях железных дорог на постоянном токе стоят понизительные трансформаторы с напряжением 110 кВ на напряжение 35 или 10 кВ, и к этим трансформаторам подключены преобразовательные трансформаторы с отдельными обмотками для выпрямителя и отдельными обмотками для инвертора. При таких решениях невозможно достижение одноступенчатой трансформации, т.е. питание преобразовательного трансформатора непосредственно от высоковольтной сети. Невозможность связана с тем, что большое количество частей вентильной обмотки при больших уровнях напряжения питающей сети, с учетом необходимости обеспечения нужных напряжений к.з. обмоток, требует даже больших затрат, чем на обеспечение двухступнчатой трансформации. Таким образом, заявленное техническое решение позволит в 2 раза уменьшить количество трансформаторов и снизить за счет этого капитальные затраты на преобразовательных подстанциях железных дорог. 1. Трансформатор ТРДТП-20000/35И. Габаритно-установочный чертеж ИБПД. 672434.041-01ГЧ. 2. А.с. СССР N 1020872, H 01 F 27/28, 1983 г.
Класс H01F29/02 с отводами от катушек или обмотки; с приспособлениями для изменения порядка соединений между обмотками
Класс H01F30/04 с двумя или более вторичными обмотками, каждая из которых питает отдельную нагрузку, например для блоков питания радиоприемников
трансформатор высокого напряжения - патент 2524672 (10.08.2014) | ![]() |
трансформатор с произвольным коэффициентом трансформации - патент 2504036 (10.01.2014) | ![]() |
однофазный трансформатор - патент 2496172 (20.10.2013) | ![]() |
управляемый трансформатор - патент 2343581 (10.01.2009) | ![]() |
двухфазный трансформатор - патент 2271048 (27.02.2006) | ![]() |
силовой трансформатор - патент 2138873 (27.09.1999) | |
трансформатор статического преобразователя - патент 2083015 (27.06.1997) | |
преобразователь напряжения - патент 2059980 (10.05.1996) |
Класс H01F27/28 катушки; обмотки; токопроводящие соединения