НЕПРЕРЫВНО ТРАНСПОНИРОВАННЫЙ ПРОВОД Российский патент 2016 года по МПК H01B7/08 

Область техники

Настоящее изобретение относится к расщепленным транспонированным проводам.

Предшествующий уровень техники

Непрерывно транспонированный провод, или НТП, состоит из группы из нескольких одинаковых элементарных проводников, обычно эмалированных проводников прямоугольного сечения, которые соединены параллельно по концам, причем каждый элементарный проводник последовательно и многократно занимает каждое возможное положение внутри всего поперечного сечения провода. Фиг.1 изображает известный расщепленный транспонированный провод 1, раскрытый, например, в US 6657122, причем упомянутый транспонированный провод 1 содержит множество плоских отдельных проводов 3 прямоугольного сечения, которые расположены в двух параллельных друг другу пакетах 4. Между двумя пакетами 4 может быть расположена бумажная полоса 5. Каждый элементарный проводник или отдельный провод 3 покрыт изолирующим эмалевым покрытием. Отдельные провода 3 полностью смещены посредством сгиба через предварительно определенные интервалы, так что их положение внутри всего поперечного сечения расщепленного параллельного провода 1 постоянно изменяется через относительно короткие интервалы. Точки смещения обозначены ссылочной позицией 7. Основной функцией транспозиции является уравновешивание распределения энергии внутри обмоток, уменьшая электрические потери, и, кроме того, обеспечение гибкости провода. В соответствии с техническими условиями заказчика элементарные проводники в целом могут быть обмотаны обычно лентами из бумаги, из чистой целлюлозы или другими лентами, лентами из сетчатого материала и моноволокнами, если непрерывно транспонированный провод не нуждается в изоляции. Основной функцией обмотки является обеспечение электрической изоляции и, кроме того, осуществление механического сопротивления и защиты во время работы.

Краткое изложение существа изобретения

Транспонированные провода обычно используются в обмотках мощных трансформаторов и других обмотках электрических устройств.

Действительно, для обмоток мощных трансформаторов существует необходимость в ограничении дополнительных потерь, обусловленных индуцированными вихревыми токами в медных проводах вследствие переменного магнитного потока рассеивания, окружающего обмотки. В случае непрерывно транспонированного провода дополнительные потери уменьшаются благодаря разделению медного поперечного сечения на большее количество отдельных эмалированных элементарных проводников одинакового поперечного сечения.

Однако в настоящее время только непрерывно транспонированный провод с максимальным количеством около 85 элементарных проводников может быть найден на рынке. Было бы необходимо увеличить количество элементарных проводников, используемых в непрерывно транспонированном проводе, чтобы дать возможность пользователям реализовывать новые или различные обмотки для повышения эффективности и улучшения других параметров трансформаторов и других электрических машин.

Увеличение количества элементарных проводников в непрерывно транспонированном проводе, как раскрыто ранее, было бы теоретически возможно, но потребовались бы более сложные и громоздкие машины для транспонирования, а также инвестиционные расходы.

Задачей настоящего изобретения является предложение новой структуры для непрерывно транспонированного провода с увеличенным количеством элементарных проводников, который можно легко изготовить без излишних дополнительных затрат.

Задача решается предоставлением непрерывно транспонированного провода или НТП, содержащего несколько идентичных элементарных проводников, которые соединены параллельно по концам, причем каждый элементарный проводник последовательно и многократно занимает каждое возможное положение внутри всего поперечного сечения провода, отличающегося тем, что каждый элементарный проводник является поднабором, содержащим по меньшей мере два проводника прямоугольного поперечного сечения, надежно объединенных вместе при помощи объединяющего покрытия для образования упомянутого поднабора.

Упомянутые по меньшей мере два проводника могут быть объединены вместе бок о бок или плоской поверхностью к плоской поверхности.

В первом варианте осуществления упомянутое объединяющее покрытие полностью окружает проводники каждого поднабора.

Как вариант, упомянутое объединяющее покрытие окружает проводники каждого поднабора за исключением внешних левого и правого краев каждой поднабора.

Как вариант, упомянутое объединяющее покрытие расположено только между двумя плоскими сторонами проводников, обращенными друг к другу в каждом поднаборе.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает расщепленный транспонированный провод предшествующего уровня техники;

Фиг. 2 изображает поперечное сечение транспонированного провода в соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 изображает в увеличенном виде поперечное сечение элементарного проводника в транспонированном проводе на фиг. 1;

Фиг. 4 изображает в увеличенном виде поперечное сечение элементарного проводника в транспонированном проводе в соответствии со вторым возможным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 изображает поперечное сечение третьего варианта осуществления непрерывно транспонированного провода в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6-9 изображают несколько других возможных вариантов осуществления поднабора, которые могут использоваться в непрерывно транспонированном проводе в соответствии с настоящим изобретением.

Описание предпочтительных вариантов

осуществления изобретения

Ссылаясь сначала на фиг. 2 и 3, будет описан первый вариант осуществления непрерывно транспонированного провода 2 в соответствии с настоящим изобретением. В данном варианте осуществления провод 2 содержит пять идентичных элементарных проводников 20, которые классически транспонированы для образования непрерывно транспонированного провода 2. Следовательно, как упомянуто выше, упомянутые элементарные проводники соединены параллельно по концам, и каждый элементарный проводник последовательно и многократно занимает каждое возможное положение внутри всего поперечного сечения провода для образования транспонированного провода.

Однако в то время как каждый из элементарных проводников известных транспонированных проводов соответствует эмалированной проводнику прямоугольного сечения, каждый элементарный проводник 20 в данном первом варианте осуществления является поднабором, содержащим два проводника 30a, 30b прямоугольного поперечного сечения, объединенных вместе при помощи объединяющего покрытия 50.

Как лучше показано на фиг. 3, каждый проводник 30a, 30b, обычно выполненный из меди, преимущественно покрыт одним или более слоями из разных лаков или изолирующих пленок для образования изолированного провода. Два проводника 30a, 30b объединены вместе бок о бок. Объединяющее покрытие может содержать разные типы лаков и быть нанесено целиком вокруг двух проводников и на стороне объединения. Каждый поднабор 20 образует здесь двойной провод.

Таким образом, непрерывно транспонированный провод 2 состоит из пяти двойных проводов, тогда может быть определена сумма из десяти проводников, в то время как классический непрерывно транспонированный провод имел бы только сумму из пяти проводников.

Хотя поднабор 20, показанный на фиг. 3, содержит два проводника, принцип настоящего изобретения может быть обобщен для любого поднабора, содержащего три или более проводников, объединенных вместе.

Кроме того, проводники в одном и том же поднаборе могут быть расположены плоской поверхностью к плоской поверхности вместо бок о бок. Компоновка этого варианта показана на фиг. 4, на которой поднабор 20′ содержит два проводника 30а и 30b, причем каждый покрыт изолированным слоем 40′а и 40b, которые объединены вместе плоской поверхностью к плоской поверхности при помощи объединяющего покрытия 50.

Благодаря настоящему изобретению, таким образом, можно реализовать непрерывно транспонированный провод с большим количеством проводов, обычно вдвое или втрое больше стандартного количества, в зависимости от состава поднабора (например, 85×2=170 проводников).

Выбор компоновки (бок о бок или плоской поверхностью к плоской поверхности) в поднаборе зависит от применения, для которого подразумевается использование каждого непрерывно транспонированного провода.

Например, в центральной части стержневых трансформаторов индуцированный электрический ток генерируется с максимальной интенсивностью, когда поперечное сечение витка провода расположено в осевом направлении (перпендикулярно) внутри силовых линий магнитного поля, в то время как интенсивность является минимальной, когда поперечное сечение провода является продольным внутри магнитного поля. По этой причине центральная часть стержневого трансформатора требует транспонированных проводов с толщиной проводника как можно меньшей (принимая во внимание фактический уровень техники, допускающий около 1,0-1,1 мм), в то время как ширина проводника не является исходной.

Однако на концах трансформатора поток рассеивания выходит на наружную сторону обмоток. В этом случае целесообразно уменьшить ширину вместо толщины.

Что касается первого применения (центральная часть стержневого трансформатора), преимущественно может использоваться компоновка плоской поверхностью к плоской поверхности проводников в одном поднаборе непрерывно транспонированного провода. В качестве примера по сравнению с непрерывно транспонированным проводом в соответствии с предшествующим уровнем техники, в котором каждый элементарный проводник (единственный проводник) может иметь минимальную толщину 1 мм, использование поднаборов из двух проводников толщиной 0,5 мм, объединенных плоской поверхностью к плоской поверхности, дает возможность удвоить для того же поперечного сечения отношение ширины к толщине для каждого проводника, что является преимуществом для магнитного потока.

Иначе, что касается второго применения (концевая часть стержневого трансформатора), компоновка бок о бок проводников в одном поднаборе непрерывно транспонированного провода будет предпочтительна. В качестве примера по сравнению с непрерывно транспонированным проводом в соответствии с предшествующим уровнем техники, в котором каждый элементарный проводник (единственный проводник) может иметь минимальную ширину около 2,8 мм, использование поднаборов из двух проводников толщиной 1,4 мм, объединенных бок о бок, дает возможность делить на два для того же поперечного сечения отношение ширины к толщине для каждого проводника.

Что касается других применений, пользователь провода может нуждаться в двух или более непрерывно транспонированных проводах, соединенных параллельно. В таких случаях отдельный непрерывно транспонированный провод покрыт бумажными или специальными лентами, излишне используя пространство. В случае настоящего изобретения множество непрерывно транспонированных проводов, соединенных параллельно, может быть преимущественно заменено единственным непрерывно транспонированным проводом, содержащим идентичные поднаборы с двумя или более проводниками, что позволяет выполнять ту же функцию, но более эффективным образом. Пример такого непрерывно транспонированного провода изображен на фиг. 5. Здесь непрерывно транспонированный провод 2 имеет такую же структуру, что и непрерывно транспонированный провод 2 на фиг. 2, с пятью идентичными поднаборами 20, причем каждый содержит два проводника, объединенные бок о бок. Однако, как указано или пунктирными линиями, или сплошными линиями, пять проводников, взятых справа, соответственно слева каждого поднабора, используются вместе, как будто они относятся к одному и тому же непрерывно транспонированному проводу. Другие корреляции возможны без отхода от объема настоящего изобретения. В этом случае бумага, необходимая для изоляции, будет сэкономлена, поскольку бумага требуется только для обертывания вокруг всего непрерывно транспонированного провода.

Хотя объединяющее покрытие 50 всегда показано на фиг. 2-6, как полностью окружающее проводники каждого поднабора, другие компоновки возможны для обеспечения прочного закрепления проводников вместе в одном и том же поднаборе. Фиг. 6-9 изображают несколько вариантных компоновок.

Фиг. 6 и 8 изображают, например, конфигурацию, в которой объединяющее покрытие 50 окружает проводники за исключением внешних левого и правого краев, соответственно, для расположений бок о бок и плоской поверхностью к плоской поверхности проводников.

Фиг. 7 изображает компоновку проводников бок о бок, где объединяющее покрытие 50 содержит два зазора в схеме объединения.

Фиг. 9 изображает компоновку проводников плоской поверхностью к плоской поверхности с объединяющим покрытием 50, расположенным только между двумя плоскими сторонами проводников, обращенными друг к другу.

Объединяющее покрытие может быть выполнено из любого материала со связующими свойствами при конкретных температурах, включая, но, не ограничиваясь этим, эпоксидные эмали, такие как эпоксидно-феноксидная эмаль, ароматические полиамиды, полиэфирные (РЕ) или полиэфиримидные (PEI) эмали, или поливинилформалевые (PVA) эмали.

Благодаря настоящему изобретению, таким образом, можно обеспечить пользователей непрерывно транспонированным проводом с увеличенным количеством проводников с большей гибкостью использования в зависимости от применения.

Изготовление такого непрерывно транспонированного провода является легким для осуществления. Только новый инструмент необходим для изготовления поднаборов из двух или более проводников, объединенных вместе при помощи объединяющего покрытия 50. Затем поднаборы располагают вместе для получения непрерывно транспонированного провода за счет некоторых модификаций известных машин для изготовления непрерывно транспонированного провода.

Изобретение относится к непрерывно транспонированному проводу (2), содержащему несколько идентичных элементарных проводников (20), которые соединены параллельно, причем каждый элементарный проводник (20) последовательно и многократно занимает каждое возможное положение внутри всего поперечного сечения провода. В соответствии с настоящим изобретением каждый элементарный проводник (20) представляет собой поднабор, содержащий по меньшей мере два проводника прямоугольного поперечного сечения, прочно объединенных вместе при помощи объединяющего покрытия, нанесенного по меньшей мере между упомянутыми двумя плоскими сторонами и на стороны упомянутых проводников, прилежащие к упомянутым плоским сторонам, для образования поднабора. Проводники внутри поднабора могут быть расположены или плоской поверхностью к плоской поверхности или бок о бок. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Непрерывно транспонированный провод или НТП (2; 2″), содержащий несколько одинаковых элементарных проводников (20; 20′), которые соединены параллельно по концам, причем каждый элементарный проводник (20; 20′) последовательно и многократно занимает каждое возможное положение внутри всего поперечного сечения провода, причем каждый элементарный проводник (20; 20′) представляет собой поднабор, содержащий по меньшей мере два проводника (30а, 30b; 30′а, 30′b) прямоугольного поперечного сечения с двумя плоскими сторонами двух проводников, обращенными друг к другу в каждом поднаборе, отличающийся тем, что по меньшей мере два проводника прочно объединены вместе при помощи объединяющего покрытия (50), нанесенного по меньшей мере между упомянутыми двумя плоскими сторонами и на стороны упомянутых проводников, прилежащие к упомянутым плоским сторонам, для образования упомянутого поднабора.

2. Непрерывно транспонированный провод (2; 2″) по п. 1, в котором по меньшей мере два проводника (30а, 30b) объединены вместе бок о бок.

3. Непрерывно транспонированный провод (2; 2″) по п. 1, в котором по меньшей мере два проводника (30′а, 30′b) объединены вместе плоской поверхностью к плоской поверхности.

4. Непрерывно транспонированный провод (2; 2″) по любому из пп. 1-3, в котором каждый из по меньшей мере двух проводников является изолированным проводом.

5. Непрерывно транспонированный провод по любому из пп. 1-3,
в котором объединяющее покрытие (50) полностью окружает проводники каждого поднабора.

6. Непрерывно транспонированный провод по любому из пп. 1-3, в котором объединяющее покрытие (50) полностью окружает проводники каждого поднабора за исключением внешних левого и правого краев каждого поднабора.

7. Непрерывно транспонированный провод по п. 1, в котором упомянутые по меньшей мере два проводника (30а, 30b) объединены вместе бок о бок, а упомянутое объединяющее покрытие (50) полностью окружает проводники каждого поднабора за исключением внешних краев, противоположных упомянутым плоским сторонам.

8. Непрерывно транспонированный провод по п. 4, в котором объединяющее покрытие (50) полностью окружает проводники каждого поднабора.

9. Непрерывно транспонированный провод по п. 4, в котором объединяющее покрытие (50) полностью окружает проводники каждого поднабора за исключением внешних левого и правого краев каждого поднабора.

10. Непрерывно транспонированный провод по п. 4, в котором упомянутые по меньшей мере два проводника (30а, 30b) объединены вместе бок о бок, а упомянутое объединяющее покрытие (50) полностью окружает проводники каждого поднабора за исключением внешних краев, противоположных упомянутым плоским сторонам.