Вместо описанных дугогасящих аппаратов со ступенчатым изменением тока можно осуществить катушки с непрерывным регулированием. Раннее предложение в этом направлении заключалось в использовании клинообразных приспособлений, которые просто вдвигались в воздушный зазор или выдвигались из него. Однако применение этого способа ограничено трудностями, которые обусловлены не только потоком рассеяния, но и механическими вибрациями и получающимся при этом шумом.
Попытки решить проблему непрерывного регулирования все же делаются в основном по трем направлениям.
1.5.1. Подмагничивание постоянным током
При подмагничивании постоянным током материала происходит снижение их индуктивности. Практическая конструкция может, например, состоять из трехстержневого или двойного сердечника с системой обмоток постоянного и переменного токов, которые расположены таким образом, что при ненасыщенном состоянии обмотка постоянного тока не связана с потокосцеплением обмотки переменного тока.
Когда реактор работает выше или вблизи колена характеристики намагничивания, возникает взаимодействие между двумя системами обмоток, причем можно считать, что н. с. постоянного тока уравновешиваются н. с. переменного тока. Хотя строго говоря, это равенство относится к средним значениям, его можно приближенно применить и к действующим значениям. В практических конструкциях максимум переменного и постоянного токов определяется из термических условий. Отсюда можно заключить, что диапазон изменений токов при регулировании находится как бы в пределах от тока нагрузки до намагничивающего тока, как и у обычного трансформатора.
Вольт-амперная характеристика насыщенного реактора с подмагничиванием постоянным током имеет форму, значительно отличающуюся от формы характеристики на рис. 295.
Кривая переменного тока имеет синусоидальную форму только на линейной части характеристики намагничивания, т. е. при малой индукции, а при больших токах из-за насыщения эта кривая сильно искажена. Искажения формы кривой переменного тока из-за нелинейности характеристики намагничивания нежелательны, учитывая назначение дугогасящих катушек. Искажение можно до некоторой степени скомпенсировать, включив в цепь постоянного тока дроссель, который имеет соответствующее реактивное сопротивление.
Реакторы с подмагничиванием постоянным током были применены в качестве дугогасящих аппаратов в японской распределительной сети [Л. 10].
Понятно, что аппараты такой конструкции требуют значительно больше материала, чем обычные дугогасящие катушки с одной обмоткой и ступенчатой регулировкой при помощи отпаек.
Так как главная часть рабочего потока протекает по стальному плунжеру, радиальная толщина обмотки не оказывает заметного влияния на эффективную индуктивность.
Ясно, что при выдвижении плунжера магнитное сопротивление воздушного промежутка внутри катушки становится преобладающим, а влияние стали на ход вольт-амперной характеристики уменьшается. Однако нельзя не заметить, что нижняя часть катушки хорошо сцеплена с потоком, пронизывающим верх плунжера, чего нельзя сказать про верхнюю часть катушки. При неизменном напряжении на катушке среднее потокосцепление является постоянным.
Рис. 299. Дугогасящие катушки плунжерного типа, а — одноплунжерная; б— симметричное расположение двух плунжеров.
Рис. 300. Зависимость тока от положения плунжера.
1 — одинарный плунжер; 2 — двойной плунжер.
Благодаря неравномерному распределению потокосцепления действительный поток, пронизывающий плунжер, является наибольшим в крайнем положении; этот эффект учитывается формулой для Lx. В результате местного насыщения происходит изгиб вольт- амперной характеристики, заметный уже при номинальном напряжении. Некоторое улучшение характеристики получается при использовании двух плунжеров, которые выдвигаются симметрично с двух концов катушки, что обеспечивает примерно равномерный поток внутри катушки (рис. 299,б).
На рис. 300 представлены характеристики катушек с одним и двумя плунжерами.
Благодаря высокой стоимости реакторов плунжерного типа они устанавливаются только в узловых точках, где контролируется настройка всей системы, и тем самым полностью используются преимущества плавной регулировки.
Предлагалось также [Л. 13] осуществлять регулирование, передвигая катушку вместо сердечника. Длинная узкая катушка передвигается в кольцеобразном пространстве между внутренним цилиндрическим сердечником и наружным ярмом. Нижнее ярмо выполнено так, что там имеется только один воздушный зазор. Но и этот зазор может быть уменьшен при помощи кольцеобразного ярма, которое передвигается вместе с катушкой и обеспечивает дальнейшее уменьшение минимального тока.
Пример выполнения дугогасящей катушки плунжерного типа показан на рис. 301.
1.5.3. Регулирование с помощью подвижной катушки
В низковольтных системах были применены дугогасящие аппараты с подвижной катушкой. У таких аппаратов непрерывное регулирование в пределах 2:1 и даже 4:1 осуществляется при помощи перемещения подвижной катушки относительно неподвижной, которая установлена на том же сердечнике. Неподвижная катушка либо соединяется последовательно, либо встречно-параллельно с подвижной катушкой. Устройство такого аппарата показано на рис. 302.
Рис. 301. Дугогасящая катушка плунжерного типа, установленная в системе 110 кВ. Номинальная мощность 350 кВА, пределы непрерывного регулирования 100—12 а (по данным AEG).
Рис. 302. Дугогасящая катушка с подвижное обмоткой.
1— трансформатор напряжения для включения вторичной аппаратуры; 2 — сельсин-датчик для контроля положения; 3 — двигатель; 4 — подвижная катушка; 5 — неподвижная катушка.
Рис. 303. Катушка с отпайками, состоящая из встречно включенных секций, которые расположены на двух сердечниках; конец секции постоянно заземлен.
Рис. 304. Иное выполнение обмотки по рис. 303 с заземлением подвижного контакта.
