ТРАНСФОРМАТОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2020 года по МПК H01F27/32 H01F41/12 

Область техники

[0001] Изобретение относится к области электротехники, в частности к трансформаторной техники и способу ее изготовления.

Уровень техники

[0002] В настоящее время существует множество трансформаторов и способов для их изготовления. Одним из примеров таких систем является литой трансформатор, описанный в источнике RU 2680 Ш. Данное решение предусматривает литой трансформатор, содержащий размещенные в литом корпусе магнитопроводы, низковольтную и высоковольтную обмотки, низковольтный и высоковольтный электропроводящие экраны, охватывающие соответственно низковольтную и высоковольтную обмотки, и дополнительный экран. При этом дополнительный экран выполнен полупроводящим, размещен между корпусом и низковольтным экраном, охватывает верхнюю часть последнего, а его нижний край расположен на уровне 1/5-2/5 высоты трансформатора от основания, которое заземлено.

[0003] Однако известному решению присущи недостатки. В числе недостатков известного решения имеется низкий уровень термостабильности обмоток в силу отсутствия вертикальных каналов охлаждения, что приводит к невозможности использования трансформатора в режиме длительных перегрузок. Также в числе недостатков имеется низкий уровень устойчивости к механическим повреждениям в силу отсутствия каких-либо защитных слоев, покрывающих сами обмотки. Все упомянутые недостатки, в целом, приводят к низкому уровню надежности работы самого трансформатора.

Раскрытие изобретения

[0004] Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

[0005] Техническим результатом при этом является повышение надежности работы трансформатора преобразования напряжения при обеспечении высокого уровня термостабильности и устойчивости к механическим повреждениям.

[0006] Для достижения данного технического результата предложен трансформатор преобразования напряжения, содержащий: обмотку низшего напряжения, являющейся винтовой, многопараллельной обмоткой с вертикальными каналами охлаждения, выполненной из прямоугольного провода с комбинированной изоляцией, где упомянутая изоляция состоит из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим, кремнийорганическим компаундом, при этом класс нагревостойкости провода равняется 200°С по ГОСТ 8865-93, а изоляция выдерживает данную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, выполнена с возможностью высокой термостабильности, устойчивости к воздействию химических веществ и является трудногорючей в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89; обмотку высшего напряжения, являющейся обмоткой слоевого типа с вертикальными каналами охлаждения, состоящей из провода с комбинированной полиимидно-стекловолокнистой изоляцией, где упомянутая изоляция состоит из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим, кремнийорганическим компаундом, при этом класс нагревостойкости провода равняется 200°С по ГОСТ 8865-93, а изоляция выдерживает данную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, выполнена с возможностью высокой термостабильности и устойчивости к воздействию химических веществ и является трудногорючей в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89; магнитопровод, являющийся магнитопроводом шихтованной сборки, трехстержневым и однорамным, где упомянутый магнитопровод выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали, при этом упомянутые магнитопровод, обмотка низшего напряжения и обмотка высшего напряжения располагаются на трансформаторной раме.

[0007] Дополнительно обмотки низшего и высшего напряжения содержат внешних слой трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмали.

[0008] Также для достижения заявленного технического результата предложен способ изготовления трансформатора преобразования напряжения, содержащий этапы, на которых: формируют обмотку низшего напряжения, где упомянутая обмотка состоит из провода прямоугольной формы, который имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей, при этом формирование обмотки низшего напряжения происходит посредством выполнения намотки с транспозицией упомянутого провода посредством намоточного станка, где в результате упомянутого формирования формируется обмотка низшего напряжения, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность, где сформированную обмотку низшего напряжения снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния; формируют обмотку высшего напряжения и одновременно обеспечивают намотку с транспозицией, по меньшей мере, одного провода обмотки высшего напряжения, где упомянутый провод выполнен прямоугольной формой и имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей, а при упомянутой намотке формируется обмотка высшего напряжения, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность, где сформированную обмотку низшего напряжения снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния; покрывают сформированные обмотки высшего и низшего напряжения кремнийорганическим компаундом путем полного погружения упомянутых обмоток в емкость с кремнийорганическим компаундом; и выполняют термическую обработку обмоток высшего и низшего напряжения, покрытых кремнийорганическим компаундом путем помещения в термическую печь, с достижением в печи температуры 180°С и выдерживании в печи в течении предварительно заданного периода времени; при этом этапы покрытия сформированных обмоток высшего и низшего напряжения кремнийорганическим компаундом и их термической обработки повторяются многократно для обеспечения требуемой монолитности обмоток и повышения их стойкости к механическим и электродинамическим воздействиям; окрашивают обмотки высшего и низшего напряжения после предыдущего этапа трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмалью, которая обладает высоким уровнем диэлектрических и физико-механических свойств; обеспечивают прессовку ярма магнитопровода посредством ярмовых балок, стянутых шпильками, которые создают дополнительную жесткость конструкции, что позволяет трансформаторам выдерживать неблагоприятные условия при перевозке и дальнейшей эксплуатации, где магнитопровод имеет шихтованную сборку, является трехстержневым и однорамным, при этом упомянутый магнитопровод выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали; и устанавливают упомянутые термически обработанные обмотки высшего и низшего напряжения и магнитопровод на трансформаторную раму.

[0009] Дополнительно способ включает этап термической обработки упомянутых обмоток, покрытых упомянутой эмалью.

[0010] Очевидно, что как предыдущее общее описание, так и последующее подробное описание даны лишь для примера и пояснения и не являются ограничениями данного изобретения.

Краткое описание чертежей

[0011] Фиг. 1А - схематичное изображение трансформатора преобразования напряжения, вид сверху.

[0012] Фиг. 1Б - схематичное изображение трансформатора преобразования напряжения, вид сбоку.

[0013] Фиг. 2 - схематичное изображение этапов способа изготовления трансформатора преобразования напряжения.

Осуществление изобретения:

[0014] Схематическое изображение заявленного трансформатора 100 преобразования напряжения показано на рисунках (Фиг. 1А, 1Б) в различных проекциях. Трансформатор 100 содержит, по меньшей мере, одну обмотку низшего напряжения 101, по меньшей мере, одну обмотку высшего напряжения 102, магнитопровод 103 и трансформаторную раму 104.

[0015] Обмотка низшего напряжения 101 является винтовой, многопараллельной обмоткой с вертикальными каналами охлаждения. Данная обмотка выполнена из прямоугольного провода с комбинированной изоляцией. Упомянутая изоляция состоит из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим, кремнийорганическим компаундом, при этом класс нагревостойкости провода равняется 200°С. Упомянутый класс нагревостойкости выполнен по ГОСТ 8865-93, а изоляция выдерживает данную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, выполнена с возможностью высокой термостабильности, устойчивости к воздействию химических веществ и является трудногорючей в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89. В альтернативе обмотка 101 может иметь внешних слой трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмали. Данная обмотка после изготовления устанавливается на трансформаторную раму 104.

[0016] Обмотка высшего напряжения 102 является обмоткой слоевого типа с вертикальными каналами охлаждения, состоящей из провода с комбинированной полиимидно-стекловолокнистой изоляцией. Упомянутая изоляция также состоит из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим, кремнийорганическим компаундом. Класс нагревостойкости провода равняется 200°С по ГОСТ 8865-93, а изоляция выдерживает данную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, выполнена с возможностью высокой термостабильности, устойчивости к воздействию химических веществ и является трудногорючей в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89. В альтернативе обмотка 102 может иметь внешних слой трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмали. Данная обмотка 102 после изготовления также устанавливается на трансформаторную раму 104.

[0017] Магнитопровод 103 является магнитопроводом шихтованной сборки, трехстержневым и однорамным. Данный магнитопровод 103 выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали. Прессовка ярма (не показано на фиг.) магнитопровода 103 выполняется посредством ярмовых балок, стянутых шпильками, которые создают дополнительную жесткость конструкции, что позволяет трансформаторам выдерживать неблагоприятные условия при перевозке и дальнейшей эксплуатации. Магнитопровод 103 также устанавливается на трансформаторную раму 104.

[0018] Далее со ссылкой на фиг. 2 будут описаны этапы способа изготовления трансформатора преобразования напряжения. На этапе 201 формируют обмотку низшего напряжения 101. Упомянутая обмотка 101 состоит из провода прямоугольной формы, который имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей. Формирование обмотки низшего напряжения 101 происходит посредством выполнения намотки с транспозицией упомянутого провода посредством намоточного станка. В результате упомянутого формирования формируется обмотка низшего напряжения 101, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность. Сформированную обмотку низшего напряжения 101 снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния.

[0019] На этапе 202 формируют обмотку высшего напряжения 102 и одновременно обеспечивают намотку с транспозицией, по меньшей мере, одного провода обмотки высшего напряжения. Упомянутый провод выполнен прямоугольной формой и имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей. При упомянутой намотке формируется обмотка высшего напряжения 102, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность. Сформированную обмотку низшего напряжения 102 снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния. Далее способ переходит к этапу 202.

[0020] На этапе 202 формируют обмотку высшего напряжения 102 и одновременно обеспечивают намотку с транспозицией, по меньшей мере, одного провода обмотки высшего напряжения. Упомянутый провод выполнен прямоугольной формой и имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей. При упомянутой намотке формируется обмотка высшего напряжения 102, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность. Затем на данном этапе сформированную обмотку низшего напряжения снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния. Далее способ переходит к этапу 203.

[0021] На этапе 203 сформированные обмотки высшего и низшего напряжения покрывают кремнийорганическим компаундом путем полного погружения упомянутых обмоток в емкость с кремнийорганическим компаундом. Далее способ переходит к этапу 204.

[0022] На этапе 204 выполняют термическую обработку обмоток высшего и низшего напряжения, покрытых кремнийорганическим компаундом путем помещения в термическую печь, с достижением в печи температуры 180°С и выдерживании в печи в течении предварительно заданного периода времени. При этом температура в печи может находиться в диапазоне 170°С-190°С, а этапы покрытия сформированных обмоток высшего и низшего напряжения кремнийорганическим компаундом и их термической обработки повторяются многократно для обеспечения требуемой монолитности обмоток и повышения их стойкости к механическим и электродинамическим воздействиям. Далее способ переходит к этапу 205.

[0023] На этапе 205 окрашивают обмотки высшего и низшего напряжения после предыдущего этапа трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмалью, которая обладает высоким уровнем диэлектрических и физико-механических свойств. Далее способ переходит к этапу 206.

[0024] На этапе 206 обеспечивают прессовку ярма магнитопровода 103 посредством ярмовых балок (не показано на фиг.), стянутых шпильками, которые создают дополнительную жесткость конструкции, что позволяет трансформаторам выдерживать неблагоприятные условия при перевозке и дальнейшей эксплуатации, где магнитопровод имеет шихтованную сборку, является трехстержневым и однорамным, при этом упомянутый магнитопровод выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали. Далее способ переходит к этапу 207.

[0025] На этапе 207 устанавливают упомянутые термически обработанные обмотки высшего и низшего напряжения и магнитопровод на трансформаторную раму 104.

[0026] Дополнительно способ может включать этап термической обработки упомянутых обмоток 101, 102, покрытых упомянутой эмалью.

[0027] Хотя данное изобретение было показано и описано со ссылкой на определенные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в нем, не покидая фактический объем изобретения.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам и их изготовлению. Технический результат заключается в повышении надежности работы при обеспечении высокого уровня термостабильности и устойчивости к механическим повреждениям. Трансформатор содержит многопараллельную винтовую обмотку низшего напряжения и обмотка высшего напряжения слоевого типа. Обе обмотки выполнены с вертикальными каналами охлаждения с проводами с комбинированной полиимидно-стекловолокнистой изоляцией, состоящей из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим кремнийорганическим компаундом, и обеспечивающей высокую термостабильность и устойчивость к воздействию химических веществ. Шихтованный трехстержневой и однорамный магнитопровод выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали. Магнитопровод, обмотки низшего и высшего напряжения размещены на трансформаторной раме. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трансформатор преобразования напряжения, содержащий:

- обмотку низшего напряжения, являющуюся винтовой многопараллельной обмоткой с вертикальными каналами охлаждения, выполненной из прямоугольного провода с комбинированной изоляцией, где упомянутая изоляция состоит из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим кремнийорганическим компаундом, при этом класс нагревостойкости провода равняется 200°С, а изоляция выдерживает данную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, выполнена с возможностью высокой термостабильности, устойчивости к воздействию химических веществ и является трудногорючей;

- обмотку высшего напряжения, являющуюся обмоткой слоевого типа с вертикальными каналами охлаждения, состоящей из провода с комбинированной полиимидно-стекловолокнистой изоляцией, где упомянутая изоляция состоит из полиимидно-фторопластовой пленки, покрытой двумя слоями стеклонити, пропитанными трудногорючим кремнийорганическим компаундом, при этом класс нагревостойкости провода равняется 200°С, а изоляция выдерживает данную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, выполнена с возможностью высокой термостабильности и устойчивости к воздействию химических веществ и является трудногорючей;

- магнитопровод, являющийся магнитопроводом шихтованной сборки, трехстержневым и однорамным, где упомянутый магнитопровод выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали, при этом

упомянутые магнитопровод, обмотка низшего напряжения и обмотка высшего напряжения располагаются на трансформаторной раме.

2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что обмотки низшего и высшего напряжения содержат внешних слой трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмали.

3. Способ изготовления трансформатора преобразования напряжения, содержащий этапы, на которых:

- формируют обмотку низшего напряжения, где упомянутая обмотка состоит из провода прямоугольной формы, который имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей, при этом формирование обмотки низшего напряжения происходит посредством выполнения намотки с транспозицией упомянутого провода посредством намоточного станка, где в результате упомянутого формирования формируется обмотка низшего напряжения, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность, где сформированную обмотку низшего напряжения снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния;

- формируют обмотку высшего напряжения и одновременно обеспечивают намотку с транспозицией, по меньшей мере, одного провода обмотки высшего напряжения, где упомянутый провод выполнен прямоугольной формой и имеет следующие слои изоляции: слой полиимидно-фторопластовой пленки, первый слой стеклянных нитей и второй слой стеклянных нитей, а при упомянутой намотке формируется обмотка высшего напряжения, являющаяся винтовой, многопараллельной и с вертикальными каналами охлаждения, обеспечивающими лучшее охлаждение обмоток и повышающими их перегрузочную способность, где сформированную обмотку низшего напряжения снаружи дополнительно покрывают стеклосодержащими лентами, пропитанными трудногорючим компаундом с высоким содержанием кремния;

- покрывают сформированные обмотки высшего и низшего напряжения кремнийорганическим компаундом путем полного погружения упомянутых обмоток в емкость с кремнийорганическим компаундом; и

- выполняют термическую обработку обмоток высшего и низшего напряжения, покрытых кремнийорганическим компаундом путем помещения в термическую печь, с достижением в печи температуры 180°С и выдерживании в печи в течении предварительно заданного периода времени;

- при этом этапы покрытия сформированных обмоток высшего и низшего напряжения кремнийорганическим компаундом и их термической обработки повторяются многократно для обеспечения требуемой монолитности обмоток и повышения их стойкости к механическим и электродинамическим воздействиям;

- окрашивают обмотки высшего и низшего напряжения после предыдущего этапа трудногорючей, кремнийорганической, электроизоляционной эмалью, которая обладает высоким уровнем диэлектрических и физико-механических свойств;

- обеспечивают прессовку ярма магнитопровода посредством ярмовых балок, стянутых шпильками, которые создают дополнительную жесткость конструкции, что позволяет трансформаторам выдерживать неблагоприятные условия при перевозке и дальнейшей эксплуатации, где магнитопровод имеет шихтованную сборку, является трехстержневым и однорамным, при этом упомянутый магнитопровод выполнен из холоднокатаной, рулонной, электротехнической стали; и

- устанавливают упомянутые термически обработанные обмотки высшего и низшего напряжения и магнитопровод на трансформаторную раму.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно включает этап термической обработки упомянутых обмоток, покрытых упомянутой эмалью.