СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2014 года по МПК H01F29/02 

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. Проводники обмоток силового трансформатора выполнены полыми и заполнены ферромагнитной жидкостью, см. патент на изобретение Российской Федерации №2457565, МПК H01F 29103, 2012 г. Этот трансформатор выбран 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 отмеченного недостатка 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, причем бак снабжен крышкой, расширителем и навесными радиаторами, проводники обмоток выполнены полыми и заполнены ферромагнитной жидкостью, согласно изобретению проводники обмоток силового трансформатора размещены внутри изоляционной оболочки, причем пространство между полыми проводниками и оболочкой заполнены ферромагнитной жидкостью.

Размещение полых проводников, заполненных ферромагнитной жидкостью, внутри изоляционной оболочки, причем пространство между полыми проводниками и оболочкой заполнено ферромагнитной жидкостью - эти признаки определяют новизну и существенное отличие данного технического решения.

Использование двух полых поверхностей 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:

на фиг.1 изображен схематично общий вид силового трансформатора;

на фиг.2 - поперечное сечение полого проводника обмотки силового трансформатора.

Силовой трансформатор (фиг.1) содержит активную часть 1, состоящую из магнитопровода 2 с обмотками 3. Активная часть силового трансформатора состоит из обмоток высшего и низшего напряжения, полые проводники которых заполнены охлаждающей ферромагнитной жидкостью. На крышке 4 трансформатора расположены вводы высшего 5 и низшего 6 напряжений.

Поперечное сечение полого провода 7 обмотки силового трансформатора показано на фиг.2.

Провод 7 содержит полый проводник 8, заполненный ферромагнитной жидкостью 9. Проводник 8 размещен внутри изоляционной оболочки 10, а пространство между оболочкой 10 и полым проводником 8 заполнены также ферромагнитной жидкостью 9.

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 первичной 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. Ферромагнитная жидкость 9 (фиг.2), протекающая внутри и снаружи полых проводников, 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 увеличиваются во много раз. Ферромагнитная жидкость внутри и снаружи полых проводов обмоток трансформатора при этом затвердеет, сделает обмотки силового трансформатора более жесткими и не позволит деформировать обмотки возникшим электродинамическим усилиям. Внутри и снаружи обмоток 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 и снаружи проводов обмоток и 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 подстанциях электрических железных дорог. Силовой трансформатор содержит активную часть 1, состоящую из магнитопровода 2 с обмотками 3. На крышке силового трансформатора 4 расположены вводы 5 и 6 высшего и низшего напряжения. Обмотки выполнены из полых проводников 8, заполненных ферромагнитной жидкостью 9, и размещены внутри изоляционных оболочек 10, а между изоляционными оболочками 10 и проводниками 8 также залита ферромагнитная жидкость 9. Технический результат состоит в повышении жесткости обмоток при к.з., что увеличивает электродинамическую устойчивость трансформатора. 2 ил.

Силовой трансформатор, содержащий активную часть, включающую магнитопровод с обмотками, размещенную в баке, заполненном охлаждающей ферромагнитной жидкостью, причем бак снабжен крышкой, расширителем и навесными радиаторами, проводники обмоток выполнены полыми и заполнены ферромагнитной жидкостью, отличающийся тем, что полые проводники обмоток размещены внутри изоляционной оболочки, причем пространство между полыми проводниками и оболочкой заполнены ферромагнитной жидкостью.