СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2012 года по МПК H01F27/28 H01F27/10 

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к силовым трансформаторам, предназначенным для повышающих и понижающих электроподстанций.

Известен силовой трансформатор, содержащий активную часть, включающую магнитопровод с обмотками, размещенную в баке, заполненном охлаждающей жидкостью, причем бак снабжен крышкой, расширителем и навесными радиаторами, (см., например, рисунок 2.11 на с.65 в кн. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов», - М.: Энергоатомиздат, 1986 г.).

Данный силовой трансформатор не обладает достаточной устойчивостью к электродинамическим воздействиям, действующим на обмотки при возникновении короткого замыкания.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является силовой трансформатор, содержащий активную часть, включающую магнитопровод с обмотками, размещенную в баке, заполненном охлаждающей ферромагнитной жидкостью, причем бак снабжен крышкой, расширителем и навесными радиаторами, см. патент США №5462685 МПК H01F 29/02, 1995 г. Этот трансформатор выбран нами в качестве прототипа.

Обмотки данного силового трансформатора не обладают достаточной механической прочностью и могут деформироваться под действием электродинамических усилий при коротких замыканиях. Это - недостаток прототипа.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков в разработанной конструкции силового трансформатора.

Решение технической задачи достигается тем, что в силовом трансформаторе, содержащем активную часть, включающую магнитопровод с обмотками, размещенную в баке, заполненном охлаждающей ферромагнитной жидкостью, причем бак снабжен крышкой, расширителем и навесными радиаторами, согласно изобретению, проводники обмоток силового трансформатора выполнены полыми и заполнены ферромагнитной жидкостью.

Использование полых проводников обмоток трансформатора, заполненных ферромагнитной жидкостью, является признаком, определяющим новизну и существенное отличие заявленного технического решения.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг.1 изображен схематично общий вид силового трансформатора;

фиг.2 - поперечное сечение полого проводника обмотки высшего напряжения;

фиг.3 - поперечное сечение полого проводника обмотки низшего напряжения.

Силовой трансформатор (фиг.1) содержит активную часть 1, состоящую из магнитопровода 2 с обмотками 3. Активная часть силового трансформатора размещена в баке 4, заполненном охлаждающей ферромагнитной жидкостью 5. Бак 4 снабжен крышкой 6, расширителем 7 и навесными радиаторами 8. На крышке 6 расположены вводы высшего 9 и низшего 10 напряжений.

Поперечное сечение полого проводника 11 обмотки высшего напряжения силового трансформатора, внутренняя часть которого заполнена ферромагнитной жидкостью 5, показана на фиг.2. Электропроводящая часть полого проводника 11 обозначена позицией 12.

Поперечное сечение полого проводника 13 обмотки низшего напряжения силового трансформатора, внутренняя часть которого заполнена ферромагнитной жидкостью 5, представлена на фиг.3. Электропроводящая часть полого проводника 13 обозначена позицией 14.

Рассмотрим работу данного трансформатора в номинальном режиме и при возникновении короткого замыкания.

При подключении первичной обмотки силового трансформатора к источнику переменного напряжения на холостом ходу по всей обмотке потечет ток холостого хода, который создаст основной магнитный поток трансформатора, замыкающийся по магнитопроводу, и магнитный поток рассеяния, пересекающий только витки первичной обмотки. Магнитный поток рассеяния первичной обмотки при холостом ходе будет очень мал.

При подключении нагрузки по первичной и вторичной обмоткам потекут токи, значения которых близки к номинальным. Магнитный поток в магнитопроводе (основной) будет номинальным, а магнитные потоки рассеяния обеих обмоток будут также соответственно номинальными. Но значения магнитных потоках рассеяния, замыкающихся и через охлаждающую ферромагнитную жидкость, будут невелики. Ферромагнитная жидкость 5 (фиг.2 и фиг.3), протекающая внутри полых проводников 11 и 13, обеспечивает повышение эффективности охлаждения обмоток силового трансформатора.

При коротком замыкании значение основного магнитного потока падает почти в 2 раза, а значения магнитных потоков рассеяния обмоток силового трансформатора, замыкающихся преимущественно через охлаждающую жидкость внутри бака, увеличивается в 10-20 раз. Ферромагнитная жидкость внутри полых проводов обмоток трансформатора при этом затвердеет, сделает обмотки силового трансформатора более жесткими и не позволит деформировать обмотки возникшим электродинамическим усилиям. Внутри бака 3 затвердевшая охлаждающая ферромагнитная жидкость не вскипает, не переходит в газообразное состояние. Поэтому взрыв и пожар силового трансформатора становятся невозможными.

После срабатывания защиты восстанавливается обычное состояние ферромагнитной жидкости внутри проводов обмоток и в баке, силовой трансформатор готов к дальнейшей эксплуатации.

По сравнению с прототипом повышена жесткость обмоток силового трансформатора при коротких замыканиях, что снижает вероятность их деформации под действием электродинамических усилий.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве силового трансформатора на подстанциях, в том числе и на тяговых. Силовой трансформатор содержит активную часть 1, состоящую из магнитопровода 2 с обмотками 3, размещенную в баке 4, заполненном охлаждающей жидкостью 5. Бак 4 снабжен крышкой 6, расширителем 7 и навесными радиаторами 8. На крышке 6 расположены вводы 9 и 10 высшего и низшего +9 напряжения. Полые проводники 11 с электропроводящей частью 14 заполнены ферромагнитной жидкостью 5. Технический результат заключается в повышении жесткости обмоток при коротких замыканиях. 3 ил.

Силовой трансформатор, содержащий активную часть, включающую магнитопровод с обмотками, расположенную в баке, заполненном охлаждающей ферромагнитной жидкостью, причем бак снабжен крышкой, расширителем и навесными радиаторами, отличающийся тем, что проводники обмоток силового трансформатора выполнены полыми и заполнены ферромагнитной жидкостью.