RU79214U1

RU79214U1 - CURRENT-LIMITING REACTOR WITH FORCED AIR COOLING

Info

Publication number: RU79214U1
Application number: RU2008133411/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Виноградов
Original assignee: Андрей Владимирович Виноградов
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2008-12-20

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к транс-форматоростроению, и может найти применение в токоограничивающих реакторах. Полезной моделью решается задача создания токоограничивающего реактора, характеризующегося высокой степенью экономичности, в первую очередь за счет снижения расхода материалов при изготовлении при обеспечении длительной эксплуатации при требуемом токе. Для решения поставленной задачи в токоограничивающий реактор с принудительным воздушным охлаждением, содержащий, по меньшей мере, одну обмотку цилиндрической формы, выполненную из витков провода, витки провода образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, предложено согласно настоящей полезной модели ввести, по меньшей мере, один цилиндр из изоляционного материала, и обмотку реактора разместить концентрически внутри этого цилиндра, внутри обмотки, на ее оси, расположить элемент с площадью поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси обмотки, составляющей не менее четверти площади поперечного сечения круга с диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки; при этом геометрический центр указанного элемента может быть расположен на высоте, составляющей 0,4-1,0 высоты обмотки.The utility model relates to electrical engineering, in particular to trans-format engineering, and can find application in current-limiting reactors. A useful model solves the problem of creating a current-limiting reactor, characterized by a high degree of efficiency, primarily by reducing the consumption of materials in the manufacture while ensuring long-term operation at the required current. To solve the problem in a current-limiting reactor with forced air cooling, containing at least one cylindrical winding made of turns of wire, turns of wire form rows located perpendicular to the axis of the winding and separated by insulating spacers forming vertical columns in height, it is proposed according to the present utility model, introduce at least one cylinder of insulating material and place the reactor winding concentrically inside the cylinder , Inside the winding, at its axis to position the element with a cross section in a plane perpendicular to the axis of winding of not less than a quarter of the cross sectional area of a circle with a diameter equal to the inner diameter of the coil; while the geometric center of the specified element can be located at a height of 0.4-1.0 of the height of the winding.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в токоограничивающих реакторах.The utility model relates to electrical engineering, in particular to transformer construction, and can find application in current-limiting reactors.

Известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку цилиндрической формы, выполненную из витков провода, витки провода образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, при этом охлаждение витков осуществляется естественным путем [1]. Такой реактор не экономичен, так как не позволяет пропускать длительно большие токи.Known current-limiting reactor containing a cylindrical winding made of turns of wire, the turns of wire form rows arranged perpendicular to the axis of the winding and separated by insulating spacers forming vertical columns in height, while the coils are cooled naturally [1]. Such a reactor is not economical, since it does not allow the passage of long-term high currents.

Известен токоограничивающий реактор с принудительным воздушным охлаждением, содержащий обмотку цилиндрической формы, выполненную из витков провода, витки провода образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки [2]. С учетом повышенной эффективности охлаждения за счет принудительной циркуляции воздуха такой реактор позволяет пропускать несколько больший, в сравнении с [1], ток. Однако, воздушный поток, охлаждающий обмотку токоограничивающего реактора, практически не попадает в места наибольших перегревов, поэтому эффективность такого охлаждения мала и также не позволяет достигнуть высокого уровня экономичности.Known current-limiting reactor with forced air cooling, containing a cylindrical winding made of turns of wire, turns of wire form rows arranged perpendicular to the axis of the winding and separated by insulating spacers forming vertical columns in height [2]. Given the increased cooling efficiency due to forced air circulation, such a reactor allows a slightly higher current to be passed in comparison with [1]. However, the air flow cooling the winding of the current-limiting reactor practically does not get to the places of greatest overheating, therefore, the efficiency of such cooling is small and also does not allow to achieve a high level of efficiency.

Полезной моделью решается задача создания токоограничивающего реактора, характеризующегося высокой степенью экономичности, в первую A useful model solves the problem of creating a current-limiting reactor, characterized by a high degree of efficiency, in the first

очередь за счет снижения расхода материалов при изготовлении при обеспечении длительной эксплуатации при требуемом токе.queue by reducing the consumption of materials during manufacture while ensuring long-term operation at the required current.

Для решения поставленной задачи в токоограничивающий реактор с принудительным воздушным охлаждением, содержащий, по меньшей мере, одну обмотку цилиндрической формы, выполненную из витков провода, витки провода образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, предложено согласно настоящей полезной модели ввести, по меньшей мере, один цилиндр из изоляционного материала, и обмотку реактора разместить концентрически внутри этого цилиндра, внутри обмотки, на ее оси, расположить элемент с площадью поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси обмотки, составляющей не менее четверти площади поперечного сечения круга с диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки; при этом геометрический центр указанного элемента может быть расположен на высоте, составляющей 0,4-1,0 высоты обмотки.To solve the problem in a current-limiting reactor with forced air cooling, containing at least one cylindrical winding made of turns of wire, turns of wire form rows located perpendicular to the axis of the winding and separated by insulating spacers forming vertical columns in height, it is proposed according to the present utility model, introduce at least one cylinder of insulating material and place the reactor winding concentrically inside the cylinder , Inside the winding, at its axis to position the element with a cross section in a plane perpendicular to the axis of winding of not less than a quarter of the cross sectional area of a circle with a diameter equal to the inner diameter of the coil; while the geometric center of the specified element can be located at a height of 0.4-1.0 of the height of the winding.

Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежами, на которых представлены: на фиг.1 радиальный разрез обмотки токоограничивающего реактора, на фиг.2 - вид сверху обмотки этого реактора.The utility model is illustrated by the example of the drawings, which show: in Fig. 1 a radial section of the winding of a current-limiting reactor, in Fig. 2 is a top view of the winding of this reactor.

Токоограничивающий реактор содержит обмотку цилиндрической формы 1, выполненную из витков провода 2. Витки провода 2 образуют ряды 3, расположенные перпендикулярно оси обмотки. Витки провода 2 отделены друг от друга посредством изоляционных прокладок 4, образующих по высоте вертикальные колонки 5.The current-limiting reactor comprises a cylindrical winding 1 made of turns of wire 2. The turns of wire 2 form rows 3 located perpendicular to the axis of the winding. The turns of the wire 2 are separated from each other by means of insulating gaskets 4, forming vertical columns 5 in height.

Обмотка 1 концентрически размещена внутри изоляционного цилиндра 6. Поток воздуха направляется снизу вверх вдоль оси обмотки токоограничивающего реактора. При этом цилиндр 6 не позволяет воздушному потоку выйти за пределы обмотки реактора. Таким образом, весь воздушный поток по всей высоте обмотки интенсивно охлаждает витки, за счет The winding 1 is concentrically placed inside the insulating cylinder 6. The air flow is directed from the bottom up along the axis of the winding of the current-limiting reactor. In this case, the cylinder 6 does not allow the air flow to go beyond the limits of the reactor winding. Thus, the entire air flow over the entire height of the winding intensively cools the turns, due to

чего в сравнении с реактором по техническому решению [2] удается повысить плотность тока в обмотке и, соответственно, уменьшить расход материала при изготовлении.which, in comparison with the reactor, according to the technical solution [2], it is possible to increase the current density in the winding and, accordingly, reduce the consumption of material in the manufacture.

Элемент 7, имеющий в рассматриваемом примере форму конуса с направленной вниз вершиной, направляет воздушный поток непосредственно в витки обмотки. Как показали проведенные исследования, в зависимости от конструктивных особенностей и соотношений в размерах наиболее нагретая точка обмотки реактора может находиться на высотах, составляющих от 0,4 до 1,0 высоты обмотки. Поэтому указанный элемент 7 (его геометрический центр) должен располагаться на соответствующей высоте. На фиг.1 высота обмотки обозначена Н_об, а высота расположения геометрического центра элемента 7 обозначена Н_э. В представленном примере соотношение Н_э/Н_об=0,77. Элемент 7 имеет диаметр D_э, составляющий 400 мм, а внутренний диаметр обмотки D_об.вн составляет 500 мм (см. фиг.2). Таким образом, площадь поперечного сечения элемента в плоскости, перпендикулярной оси обмотки, составляет 0,64 площади поперечного сечения круга с диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки.Element 7, which in the example under consideration has the shape of a cone with a top pointing downward, directs the air flow directly into the turns of the winding. As the studies showed, depending on the design features and size ratios, the most heated point of the reactor winding can be at heights ranging from 0.4 to 1.0 of the winding height. Therefore, the indicated element 7 (its geometric center) should be located at the appropriate height. 1 denotes the height H _{of the} coil, and the geometric center of the element 7 is designated location height H _e. In the presented example, the ratio of N _e / N _about = 0.77. The element 7 has a diameter D _{e of} 400 mm, and the inner diameter of the winding D _r.v.v is 500 mm (see _figure 2). Thus, the cross-sectional area of the element in the plane perpendicular to the axis of the winding is 0.64 of the cross-sectional area of a circle with a diameter equal to the inner diameter of the winding.

Минимум площади поперечного сечения элемента 7 оговорен как четверть от площади поперечного сечения круга с диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки ввиду того, что во многих случаях выполнение более значительного перекрытия пути воздушному потоку затруднительно из конструктивных соображений.The minimum cross-sectional area of the element 7 is specified as a quarter of the cross-sectional area of a circle with a diameter equal to the inner diameter of the winding due to the fact that in many cases it is difficult to perform a more significant overlapping of the path to the air flow for structural reasons.

В формуле полезной модели не оговорено направление воздушного потока по следующим соображениям. Эффективность охлаждения токоограничивающего реактора с указанными конструктивными особенностями боковым потоком воздуха низкая, т.к. в этом случае путь воздуху преграждают изоляционные планки. Из-за естественной конвекции при направлении воздушного потока сверху вниз эффективность охлаждения также будет The utility model formula does not specify the direction of air flow for the following reasons. The cooling efficiency of the current-limiting reactor with the indicated design features of the lateral air flow is low, because in this case, insulating strips block the air path. Due to natural convection, when the air flows from top to bottom, the cooling efficiency will also be

низкой. Таким образом, только направление воздушного потока снизу вверх позволяет достигнуть эффективного охлаждения.low. Thus, only the direction of the air flow from bottom to top allows for effective cooling.

Для приблизительно половины токоограничивающих реакторов основным критерием проектирования является не обеспечение электродинамической стойкости, а длительная работа при номинальном токе. Для таких реакторов применение рассматриваемого технического решения позволит оптимизировать конструкцию и получить значительную (до 15-20%) экономию проводниковых и изоляционных материалов.For approximately half of current-limiting reactors, the main design criterion is not ensuring electrodynamic resistance, but long-term operation at rated current. For such reactors, the use of the considered technical solution will optimize the design and obtain significant (up to 15-20%) savings in conductor and insulation materials.

Еще одной областью применения данного технического решения являются системы силового электроснабжения с резко изменяющимися или пиковыми нагрузками, что характерно для ряда оборудования металлургии, такого как прокатные станы, электропечи и др. В этом случае токоограничивающий реактор выполняется с блоком управления принудительным охлаждением, который включает вентиляторы только при пиках нагрузки.Another area of application of this technical solution is power supply systems with sharply changing or peak loads, which is typical for a number of metallurgy equipment, such as rolling mills, electric furnaces, etc. In this case, the current-limiting reactor is performed with a forced cooling control unit that includes fans only at peak loads.

В настоящее время разрабатывается документация на серию токоограничивающих реакторов с использованием данного технического решения.Currently, documentation is being developed for a series of current-limiting reactors using this technical solution.

Литература.Literature.

1. Патент РФ на изобретение 2184403, МКИ Н 01 F 37/00, 38/02, 27/30. Токоограничивающий реактор /Я.Л.Фишлер, А.В.Виноградов, Б.А.Выходцев, А.А.Шмелев, Л.П.Деев, Т.М.Маркова //Б.И. 2002, №18.1. RF patent for the invention 2184403, MKI H 01 F 37/00, 38/02, 27/30. Current-limiting reactor / Ya.L. Fishler, A.V. Vinogradov, B.A. Vykhodtsev, A.A. Shmelev, L.P. Deev, T.M. Markova // B.I. 2002, No. 18.

2. Сухие токоограничивающие реакторы. Стернин В.Г., Карпенский А.К./ М.-Л., издательство "Энергия", 1965, стр.121, рис.3-23.2. Dry current limiting reactors. Sternin V.G., Karpensky A.K. / M.-L., Energia Publishing House, 1965, p. 121, Fig. 3-23.

Claims

1. Current-limiting reactor with forced air cooling, comprising at least one cylindrical winding made of turns of wire, the turns of wire form rows arranged perpendicular to the axis of the winding and separated by insulating spacers forming vertical columns in height, characterized in that it contains at least one cylinder of insulating material, and the reactor winding is placed concentrically inside this cylinder, while an element is located inside the winding on its axis with a cross-sectional area in a plane perpendicular to the axis of the winding, comprising at least a quarter of the cross-sectional area of a circle with a diameter equal to the inner diameter of the winding.

2. Current-limiting reactor with forced air cooling according to claim 1, characterized in that the height of the geometric center of the element is 0.4-1.0 of the height of the winding.