Что делает магнитный реактор (МКР)
2025-09-29
Основные принципы
Магнитно-управляемый реактор (MCR), один из типов магнитно-управляемых реакторов, работает по принципу магнитного усиления. Он представляет собой реактор с сердечником, способный одновременно магнитизироваться переменным и постоянным током, с регулируемыми характеристиками насыщения. Во время работы можно использовать минимальную мощность постоянного тока (примерно от 0,1% до 0,5% от номинальной мощности реактора) для изменения рабочей точки сердечника (т. е. его уровня насыщения или магнитной проницаемости μ), тем самым изменяя его индуктивное сопротивление. Это позволяет регулировать величину реактивного тока и плавно настраивать реактивную мощность. Его основные преимущества включают: стабильность, надежность, компактный размер, относительно низкую стоимость, гибкое управление, а также простоту обслуживания и управления.
Рисунок 2: Схематическая диаграмма работы реактора с магнитным управлением Как показано выше, основной сердечник реактора с магнитным управлением разделен на две половины (а именно, сердечник 1 и сердечник 2), каждая из которых имеет площадь поперечного сечения A. Каждая половина сердечника имеет сегмент с уменьшенной площадью поперечного сечения. Четыре катушки, каждая с N/2 витками, намотаны симметрично вокруг двух половин сердечника (общее количество витков на катушках на половину сердечника составляет N). Каждая половина сердечника имеет верхнюю и нижнюю обмотки с отводами с коэффициентом отвода δ=N₂/N. Тиристоры K₁ (K₂) подключены между этими отводами. Верхние и нижние обмотки на разных сердечниках соединены перекрестно, а затем параллельно подключены к сети электропитания, с диодами свободного хода, соединяющими перекрестные клеммы. Во всем диапазоне регулирования мощности насыщается только небольшой сегмент поперечного сечения магнитного контура, в то время как остальные сегменты остаются в ненасыщенном линейном состоянии. Мощность реактора регулируется путем изменения степени насыщения в этом небольшом сегменте поперечного сечения. MCR отличаются простотой изготовления и стабильной конструкцией, что открывает значительные возможности для их применения в целях повышения пропускной способности сети, регулирования напряжения в сети, компенсации реактивной мощности и ограничения перенапряжений.
исунок 3. Схема MCR Как показано на рисунке выше, когда K1 и K2 не проводят ток, MCR функционирует как трансформатор с размыканием цепи благодаря симметричной структуре его обмоток. Предполагая, что источник питания e находится в положительном полуцикле, тиристор K1 испытывает прямое напряжение, а K2 — обратное напряжение. Когда K1 запускается для проведения тока (т. е. точки a и b находятся на равном потенциале), источник питания e проходит через самосвязанный трансформатор с коэффициентом трансформации δ. Вторичная обмотка с N₂ витками затем подает на цепь управляющее напряжение постоянного тока (δEm sinωt) и токи iy′ и iy′′. Эквивалентную схему, когда K1 проводит ток, можно легко вывести, как показано на рисунке (a) ниже. Аналогично, если K2 проводит ток во время отрицательного полуцикла источника питания (т. е. точки c и d находятся на равном потенциале), можно получить эквивалентную схему, показанную на рисунке (b) ниже.
Рисунок 4: Эквивалентная схема проводимости тиристора Как показано на схеме, направление управляющих токов iy′ и iy′′, генерируемых при проводимости K2, идентично направлению, создаваемому при проводимости K1. То есть в течение одного цикла питания чередующаяся проводимость тиристоров K1 и K2 выполняет полноволновое выпрямление, а диоды служат в качестве элементов свободного хода. Изменение углов срабатывания K1 и K2 изменяет величину управляющего тока, тем самым регулируя уровень насыщения активной части реактора. Это позволяет плавно и непрерывно регулировать мощность реактора.
