ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1997 года по МПК H01F19/04 

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к области разработки и изготовления высокочастотных трансформаторов.

Известны трансформаторы с шихтованными сердечниками, работающие в области повышенных частот, в которых с целью охлаждения набор стали сердечника разбивается по толщине на несколько пакетов, между которыми медные радиаторные листы с припаянными к ним трубками для пропускания охлаждающей воды. Радиаторные листы выполняются из листовой меди, имеющей большую теплопроводность, вследствие чего тепло, выделяемое в пакетах стали, отводиться в протекающую по трубам воду [1]
Недостаток таких трансформаторов малоэффективное охлаждение, являющееся следствием того, что контакт между трубками для пропускания охлаждающей воды и пакетом трансформаторной стали сердечника осуществляется через медные радиаторные листы, имеющие со сталью лишь механический контакт.

В связи с недостаточной интенсивностью охлаждения в этой конструкции приходится увеличивать площадь поперечного сечения стали сердечника, увеличивая тем самым габариты устройства и расход материалов.

Наиболее близким из известных технических решений заявляемому является закалочный трансформатор ТЗ7-800. [2] который содержит секционированную первичную обмотку, секции которого залиты алюминием, причем алюминиевое литье образует вторичную обмотку, разрезной сердечник трансформатора навит из ленты трансформаторной стали и залит алюминиевым сплавом, причем внутри алюминиевой заливки расположены трубки для пропускания охлаждающей воды. Охлаждение в описанном трансформаторе также недостаточно эффективно вследствие отсутствия непосредственного контакта между трубками для пропускания охлаждающей воды и сердечником, что приводит к увеличению габаритов и металлоемкости.

Задачей, стоящей перед предлагаемым механическим решением, является достижение более эффективного охлаждения сердечника без увеличения его габаритных показателей.

Решение указанной задачи достигается в предлагаемом трансформаторе, содержащем витой разрезной сердечник, обмотки и систему охлаждения, за счет того, что сердечник выполнен в виде блока модулей, каждый из которых состоит из витого разрезного магнитопровода, выполненного из электротехнической стали, между слоями которого установлены медные радиаторные листы, а на один из торцов которого нанесен слой меди способом наплавки, к которому присоединены, в частности припаяны, трубки для пропускания охлаждающей воды.

Докажем существенность отличительных признаков заявляемого устройства от наиболее близкого аналога. Существенным отличием заявляемого устройства от прототипа является наличие новых элементов и связей, которые позволяют так конструктивно выполнить трансформатор, что появляется возможность обеспечить новое качество, а именно осуществить непосредственный адгезионный контакт между магнитопроводом и трубками для пропускания охлаждающей воды, что позволяет достичь большей, чем в известных трансформаторах, эффективности охлаждения, позволяет увеличить индукцию в стали сердечника при уменьшении его поперечного сечения и, следовательно, уменьшить массгабариты устройств в целом.

На фиг. 1, 2 представлены возможные варианты исполнения трансформатора; на фиг. 1 представлен трансформатор, сердечник которого выполнен в виде блока, состоящего из четырех модулей; на фиг. 2 представлен трансформатор, сердечник которого выполнен из блока, состоящего из восьми модулей; на фиг. 3 представлен общий вид единичного модуля витого разрезного сердечника, стрелками указаны направления потоков охлаждающей воды; на фиг. 4 схематическое вертикальное сечение единичного модуля, где: 1 витой разрезной сердечник модульного исполнения (блок модулей), 2 обмотки трансформатора, 3 единичный модуль витого разрезного сердечника, 4 витой разрезной магнитопровод из электротехнической стали, 5 медные радиаторные листы, 6 - торец витого разрезного магнитопровода, 7 слой меди, наплавленный на пакеты стали и радиаторные листы, 8 припой, 9 трубки для пропускания охлаждающей воды.

Предлагаемый трансформатор состоит из витого разрезного сердечника модульного исполнения 1 (на фиг. 1 сердечник блок модулей состоит из четырех единичных моделей, на фиг. 2 сердечник блок модулей состоит из восьми модулей) и обмоток 2 (фиг. 1). Сердечник трансформатора 1 может быть набран из единичных модулей 3 (фиг. 3) в количестве 2, 4, 8 в зависимости от мощности трансформатора. На фиг. 1 сердечник выполнен из четырех единичных модулей, на фиг. 2 из восьми. Единичный модуль 3 содержит витой магнитопровод 4 из электротехнической стали, радиаторные листы 5, уложенные между пакетами холоднокатаной стали магнитопровода (каждый пакет 100 180 витков в зависимости от толщины ленты), сплошного слоя меди 7 толщиной 1,0±0,2 мм, наплавленного с помощью аргоно-дуговой сварки на один из торцов 6 магнитопровода 4, к которому паяются трубки для пропускания охлаждающей воды 9.

Трансформатор работает следующим образом.

Первичная и вторичная обмотки 2, а также сердечник 1 подключаются к системе водяного охлаждения 9, причем желательно сердечник 1 включить в систему с более высоким расходом воды, первичная обмотка включается в сеть источника высокочастотной энергии, а по вторичной обмотке подключается нагрузка, например индуктор нагрева под накалку, пайку и т.д. За счет описанной конструкции сердечника получаем сокращение массогабаритных показателей трансформатора благодаря увеличению индукции в магнитопроводе.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высокочастотным трансформаторам. Сущность: трансформатор состоит из блока модулей, каждый из которых содержит витой магнитопровод из электротехнической стали, радиаторные листы, уложенные между пакетами стали и выполненные из меди. На один из торцов магнитопровода наплавлен слой меди, к которому припаяны трубки для пропускания охлаждающей воды. 4 ил.

Трансформатор, содержащий витой разрезной сердечник, обмотки и систему водоохлаждения, отличающийся тем, что сердечник выполнен в виде блока модулей, каждый из которых состоит из витого разрезного магнитопровода, выполненного из электротехнической стали, между слоями которого установлены медные радиаторные листы, а на один из торцов которого нанесен слой меди способом наплавки, к которому присоединены, в частности припаяны, трубки для пропускания охлаждающей воды.