Все расчетные соотношения в этом случае сохраняются в том же виде, но под длиной катушки lоб следует понимать длину обеих катушек, а под длиной l0 - двойное расстояние между ярмами. Причем в формуле (1.19) следует исключить объем стоек.

Изготовление такого реактора чрезвычайно просто. Такая конструкция полезна при относительно низком напряжении (до 10-35 кВ).

Напротив, при высоких напряжениях (220 кВ и выше) целесообразно две части обмоток устанавливать последовательно, а соединять параллельно с тем, чтобы земляные концы обмотки были по ее краям, а высоковольтные концы - в середине. При этом уменьшаются изоляционные расстояния между земляными концами обмотки и ярмами.

Для укрепления относительно тонких ярем таких реакторов сбоку параллельно листам стали располагаются стальные балки (тавры), стягиваемые поперечными стальными стержнями, соединяемые по краям и в промежуточных местах (при необходимости) также стальными балками (двутаврами). Наличие такой крепежной конструкции надверхним ярмом ипод нижним ярмом несказывается напотеряхмощности, посколькумагнитное полезатолщуярем непроникает.

Верхние и нижние ярма стягиваются стержнями из прочных изоляционных материалов - например, электротехнического стеклопластика.

При этом получается достаточно прочная и надежная в эксплуатации конструкция с минимальным расходом активных материалов.

1.2. Управляемые реакторы без сердечника

Для того, чтобы иметь возможность изменять индуктивность реактора, необходимо обеспечить возможность изменения объема, занятого магнитным потоком. С этой целью можно установить вторую обмотку внутри первой (рис.1.4), включенную на какой-либо ключ. В этом случае при разомкнутом ключе ток в дополнительной обмотке (обмотке управления ОУ) отсутствует и картина поля ничем не отличается от предыдущего случая.

Рис.1.4. Управляемыйшунтирующийреакторбезсердечникаброневоготипа пофазногоисполнения

Однако при замкнутой накоротко обмотке управления индуктируемый в ней ток препятствует проникновению магнитного потока в область, ею ограниченную (см.рис.1.5). Это приводит к уменьшению эффективного сечения магнитного потока и согласно формуле (1.6) к уменьшению индуктивного сопротивления реактора.

В отличие от реактора с одной обмоткой в рассматриваемом случае следует выделить три области магнитного поля:

1)между обмотками;

2)в пределах сетевой обмотки СО (подключенной к сети);

3)в пределах обмотки управления ОУ.

3 1 2

Рис.1.5. Распределение индукции по сечению обмотки при разомкнутой ОУ (а) и при замкнутой ОУ (б)

В первой области напряженность магнитного поля Н1 неизменна, и энергия магнитного поля в ней может быть вычислена по простой формуле

ный размер зазора между обмотками, d12 - средний диаметр зазора. При этом напряженность поля Н1 определяется формулой (1.1).

Во второй области энергия магнитного поля вычисляется аналогично случаю реактора с одной обмоткой. Однако в этом случае целесообразно вместо внутреннего диаметра обмотки использовать средний диаметр зазора. При этом формула (1.4) преобразуется к виду

Напряженность магнитного поля в объеме 3 изменяется от нуля на внутренней стороне до максимума на внешней стороне

где r3 = r2 − a2 (см.рис.1.4).

Энергия магнитного поля в области 3 равна

где эффективная площадь сечения магнитного потока, сцепляющегося со всеми витками сетевой обмотки

где I1.ном - номинальный ток в сетевой обмотке реактора, Uф – номинальное

напряжение на ней.

Отношение индуктивностей при разомкнутой L и замкнутой Lмин обмотке управления согласно (1.6) и (1.32)

видно из формулы (1.33), индуктивность реактора при замыкании обмотки управления уменьшается тем больше, чем больше отношение внутреннего диаметра сетевой обмотки d1 к эквивалентной ширине магнитного потока

для ряда практических случаев это отношение L/Lмин может быть доведено до

2,5-4.

Промежуточные значения индуктивностей реактора (между максимальным и минимальным) можно получить при использовании в качестве ключа тиристоров. В этом случае при промежуточных углах зажигания (между 0° и 90° по отношению к моменту перехода тока через нуль при полностью открытых тиристорах) может быть получено любое необходимое промежуточное значение индуктивности. Причем изменение индуктивности реактора при любой его мощности производится безинерционно за полпериода напряжения промышленной частоты.

Однако, при использовании тиристоров в качестве регуляторов индуктивности реакторов возникает новая проблема - подавление высших гармонических в токе реактора, возбуждаемых при неполных углах горения тиристоров.

При неизменном напряжении на сетевой обмотке шунтирующего реактора потокосцепление Ψ с ней должно быть одинаково при разомкнутой и замкнутой ОУ в соответствии с формулой

Поскольку эффективное сечение магнитного потока при замкнутой обмотке управления согласно формуле (1.32) меньше, чем при разомкнутой согласно формуле (1.6) магнитная индукция в зазоре между обмотками при замкнутой ОУ

больше, чем внутри СО при разомкнутой ОУ (см.рис.1.5)

Для оптимизации конструкции управляемого реактора необходимо определить массу меди. Масса сетевой обмотки определяется также, как для неуправляемого реактора. Объем меди сетевой обмотки равен

Vпр.1 = π (d1 + a1 ) N1 Fпр.1 = π(d12 + a12 + a1 ) N1 Fпр.1 .

Объем меди обмотки управления равен

Vпр.2 = π (d2 − a2 ) N2 Fпр.2 = π(d12 − a12 − a2 ) N2 Fпр.2 .

При одинаковой плотности тока в обеих обмотках N1 Fпр.1 = N2 Fпр.2 и

Vпр = π [2d12 N1 Fпр.1 + (a1 − a2 ) N1 Fпр.1 ]=