ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ИМЕЮЩЕЕ ПРИЖИМНЫЕ ПЛИТЫ ДЛЯ СТЯГИВАНИЯ НАМАГНИЧИВАЕМОГО СЕРДЕЧНИКА Российский патент 2021 года по МПК H01F27/02 H01F27/06 H01F27/245 H01F27/26 H01F27/32 

Изобретение касается электрического устройства для подключения к линии высокого напряжения, имеющего намагничиваемый сердечник, по меньшей мере одну расположенную вблизи сердечника обмотку и наполненный изолирующей текучей средой корпус, в котором расположена по меньшей мере одна обмотка, при этом сердечник по меньшей мере отдельными участками расположен вне корпуса.

Такое электрическое устройство уже известно из WO 2016/038222 A1. Там раскрыт трансформатор, который имеет охлаждаемый воздухом железный сердечник, имеющий стержни сердечника, которые распространяются каждый сквозь непроницаемый для текучих сред корпус. Эти два стержня сердечника соединены друг с другом верхним и нижним ярмом с образованием замкнутой магнитной цепи. Обмотки трансформатора попарно расположены в лежащих рядом друг с другом корпусах, которые наполнены изолирующей текучей средой. Для стягивания обмоток на сердечнике предусмотрены две стяжные рамы, которые состоят каждая из двух противоположных друг другу прижимных балок. Эти две прижимные балки распространяются сбоку рядом с верхним или, соответственно, нижним ярмом, при этом путем поперечного стягивания прижимных балок стяжная рама прочно удерживается на сердечнике, и одновременно стягиваются прилегающие друг к другу поверхностями листы электротехнической стали. Посредством смонтированной таким образом прижимной рамы произведено также стабильное крепление обмоток на каждом стержне сердечника.

Из EP 2 929 551 B1 известен также трансформатор, имеющий охлаждаемый воздухом сердечник и стержневые закрытые обмотки.

Вышеназванное электрическое устройство имеет тот недостаток, что с представленным там креплением не могут применяться сердечники, которые состоят из двух половин.

Поэтому задачей изобретения является предоставить электрическое устройство вышеназванного вида, с помощью которого обеспечивается возможность также стабильного крепления сердечника, состоящего из двух половин.

Изобретение решает эту задачу таким образом, что сердечник полностью расположен между двумя противоположными друг другу прижимными плитами, между которыми распространяются стяжные элементы для стягивания сердечника.

В соответствии с изобретением сердечник целиком расположен между двумя противоположными друг другу прижимными плитами. Другими словами, весь сердечник распространяется всеми своими участками между прижимными плитами. Сила прижатия, которая передается через прижимные плиты в сердечник, ориентирована параллельно продольному направлению обмоток и участков сердечника, которые распространяются через обмотки. Таким образом можно также фиксировать сердечники, которые состоят из нескольких частей. При этом стянутые друг с другом части сердечника, например, половины сердечника, могут либо касаться друг друга своими наружными контурами, либо, при необходимости, удерживаться на расстоянии друг от друга, так чтобы между ними был ограничен воздушный зазор. С помощью соединенных друг с другом стяжными элементами прижимных плит создан стабильный удерживающий каркас, который пригоден для экономичной фиксации сердечника, корпуса и обмоток. Прижимные плиты и стяжные элементы могут, в принципе, состоять из любых материалов. Однако предпочтительным образом прижимные плиты и стяжные элементы состоят из не электропроводящего материала, например, упрочненного волокном пластика.

Благодаря предлагаемой изобретением концепции крепления можно обходиться без других монтажных компонентов для крепления электрического устройства. Таким образом создано эффективное и компактное электрическое устройство, которое может монтироваться быстро и просто.

По одному из предпочтительных вариантов изобретения сердечник имеет стержни сердечника, которые соединены друг с другом нижним и верхним ярмом, при этом верхнее ярмо опирается с торцевой стороны на верхнюю прижимную плиту, а нижнее ярмо с торцевой стороны на нижнюю прижимную плиту. Сердечник образует таким образом замкнутую магнитную цепь, которая оказалась особенно целесообразной. Стержни сердечника распространяются в продольном направлении, которое ориентировано параллельно силе прижатия.

В рамках изобретения он выполнен, например, в виде разрезного ленточного сердечника, который обычно фиксируется с помощью бандажей или хомутов. При этом бандаж кладется по периметру вокруг разрезного ленточного сердечника и там механически фиксируется. Для фиксации применяются бандажные замки. При стягивании с зажатием бандажа создаются необходимые механические удерживающие силы для обмотанного сердечника. В ином случае, по уровню техники применяются хомуты, имеющие упругие свойства, которые прижимают друг к другу половины разрезных ленточных сердечников. При этом часто находят применение обладающие проводимостью металлические элементы, в которых при эксплуатации электрического устройства индуцируются вихревые токи, вызывающие потери и негативно влияющие на коэффициент полезного действия электрического устройства.

Для упрощения монтажа в рамках изобретения предпочтительно, если по меньшей мере одна прижимная плита имеет выемку для помещения участка ярма сердечника. Эта выемка выполнена предпочтительным образом комплементарно по форме той области ярма, которая помещена в выемку. Благодаря этому комплементарному по форме исполнению, во-первых, обеспечена возможность более компактного исполнения предлагаемого изобретением электрического устройства. Помимо этого, упрощен также монтаж электрического устройства и повышена стабильность.

По одному из вариантов изобретения электрическое устройство представляет собой трансформатор, в частности трансформатор рельсового транспортного средства. В ином случае электрическое устройство выполнено в виде дросселя.

По одному из предпочтительных вариантов изобретения сердечник располагает двумя расположенными параллельно друг другу стержнями сердечника, при этом каждый стержень сердечника охвачен по меньшей мере двумя расположенными концентрично друг другу обмотками. По этому предпочтительному усовершенствованию электрическое устройство выполнено в виде трансформатора. Стержень сердечника служит для индуктивной связи расположенных концентрично друг другу обмоток. Обмотки предпочтительно расположены в охватывающем каждый стержень сердечника, непроницаемом для текучих сред корпусе, который наполнен текучей средой, например, эфиром или минеральным маслом. Изолирующая текучая среда обеспечивает, во-первых, необходимую электрическую изоляцию, а также охлаждение для обмоток.

Корпус состоит предпочтительно из не электропроводящего изолирующего материала, например, упрочненного волокном пластика или тому подобного.

Предпочтительно каждая обмотка расположена в корпусе.

По другому варианту изобретения по меньшей мере одна обмотка расположена между двумя плитами крышки корпуса, причем эти плиты крышки корпуса стянуты друг с другом с помощью стяжных элементов. Таким образом стяжные элементы служат не только для стягивания сердечника. Более того, стяжные элементы обеспечивают возможность также надежного крепления каждой обмотки в определенном положении относительно сердечника. Для этого стяжные элементы механически соединены с плитами крышки корпуса, между которыми расположена упомянутая обмотка. Предпочтительно по меньшей мере две расположенные концентрично друг другу обмотки каждой торцевой стороной прилегают к плите крышки корпуса. Плиты крышки корпуса, как и прижимные плиты, лежат напротив друг друга, так что они могут притягиваться друг к другу стяжными элементами. Таким образом для крепления обмотки к сердечнику в обмотки передается необходимое давление на обмотки.

Предпочтительным образом стяжные элементы представляют собой шпильки, тросы, сплошные стержни, трубы или плетеные тросы. Предпочтительно в рамках изобретения применяются шпильки, на которые могут навертываться зажимные гайки. При этом шпильки распространяются через отверстия в участках прижимных плит или, соответственно, плит крышки корпуса, так что путем затягивания винтов могут создаваться необходимые стягивающие или, соответственно, удерживающие силы.

По одному из предпочтительных вариантов изобретения стяжные элементы изготовлены из не электропроводящего материала. При этом возможны любые упрочненные волокном пластики, которые имеют необходимую механическую прочность.

Предпочтительным образом прижимная плита состоит из одной части. Однако в рамках изобретения возможно также, чтобы прижимная плита состояла из нескольких частей. Соответствующее относится к плитам крышки корпуса.

Предпочтительным образом сердечник имеет две половины сердечника, которые прилегают друг к другу или с помощью дистанционных элементов ограничивают воздушный зазор. По другому варианту сердечник представляет собой разрезной ленточный сердечник.

Другие целесообразные варианты осуществления и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров осуществления изобретения со ссылкой на фигуры чертежа, при этом одинаковые ссылочные обозначения относятся к одинаково действующим конструктивным элементам и при этом

фиг.1 поясняет один из примеров осуществления предлагаемого изобретением электрического устройства на виде сбоку, а

фиг.2 детальный вид механического каркаса электрического устройства в соответствии с фиг.1.

На фиг.1 показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением электрического устройства 1 на виде сбоку. Выполненное в виде трансформатора 1 электрическое устройство располагает сердечником 2, имеющим два стержня 3 и 4 сердечника, которые распространяются каждый через один из двух корпусов. Корпуса на фиг.1 изображены без боковых стенок, чтобы открыть вид на расположенные в корпусе наружные обмотки 5 и 6. Стержни 3 и 4 сердечника соединены друг с другом верхним 7 и нижним ярмом 8, так что создана замкнутая магнитная цепь. Сердечник 2 состоит из намагничиваемого материала, то есть, например, ферромагнитного материала, и выполнен в виде так называемого разрезного ленточного сердечника, который имеет несколько полос обмотки или электротехнической стали, прилегающих друг к другу. При этом полосы электротехнической стали представляют собой, например, полосы электротехнической стали или листы электротехнической стали с ориентированным зерном. В ином случае они состоят из аморфного материала.

В каждом изображенном без боковой стенки корпусе, который по всему периметру охватывает стержни 3 или, соответственно, 4 сердечника, концентрично друг другу расположены различимые снаружи обмотка 5 или, соответственно, 6 высокого напряжения и соответственно не изображенная на фигуре обмотка низкого напряжения. Концентричные обмотки индуктивно связаны друг с другом стержнями 3 и 4 сердечника. Корпус наполнен изолирующей текучей средой, которая служит для электрической изоляции обмотки 5 высокого напряжения и обмотки низкого напряжения, а также для их охлаждения. Обмотка 5 высокого напряжения включена последовательно с обмоткой 6 высокого напряжения. Соответствующее относится к расположенным внутри обмоток 5, 6 высокого напряжения обмоткам низкого напряжения. Корпус, наряду с не изображенной на фигуре боковой стенкой, которая выполнена цилиндрической и проходит вокруг обмоток, состоит из двух торцевых плит 9 и 10 крышки корпуса, которые непроницаемо для текучих сред соединены с не изображенной боковой стенкой.

Сердечник 2 полностью расположен между первой прижимной плитой 11 и второй прижимной плитой 12, которые лежат друг напротив друга и соединены друг с другом стяжными элементами 13. Стяжные элементы в показанном примере осуществления выполнены в виде распространяющихся в продольном направлении шпилек 13, которые снабжены наружной резьбой. То есть навертываемые на шпильки 13 зажимные гайки 14 могут навертываться на каждую шпильку 13 до тех пор, пока не будет прочно стянут сердечник 2, лежащий между прижимными плитами 11 и 12. Помимо этого, шпильки 13 распространяются через проходные отверстия, которые предусмотрены в плите 9 крышки корпуса и плите 10 крышки корпуса. При этом с помощью других зажимных гаек 14 могут также стягиваться друг с другом противоположенные друг другу плиты 9 и 10 крышки корпуса. При этом обмотки или непосредственно, или же через кольцо 15 обмотки или иной компонент прилегают к плитам 9 и 10 крышки корпуса, так что при стягивании плит 9 и 10 крышки корпуса в обмотки передается необходимое давление на обмотки, чтобы стабильно удерживать их в желаемом положении на каждом стержне 3, 4 сердечника. Таким образом, с помощью прижимных плит 11, 12, плит 9 и 10 крышки корпуса, а также стяжных элементов 13 создан удерживающий каркас.

Этот удерживающий каркас допускает простой, экономичный монтаж предлагаемого изобретением электрического устройства 1. Помимо этого, можно применять сердечники 2, которые состоят из двух половин. Эти две половины сердечника могут прилегать друг к другу, так чтобы была образована магнитная цепь. В ином случае между половинами сердечника предусмотрены не намагничиваемые дистанционные элементы, которые определяют воздушный зазор между половинами.

На фиг.2 показан детальный вид верхней первой прижимной плиты 11. Можно различить, что она соединена с нижней прижимной плитой всего шестью шпильками 13. В частности, можно различить, что верхняя прижимная плита 11 имеет выемку 16, которая выполнена комплементарно по форме наружному контуру верхнего ярма 7 в этой области. Эта выемка или вогнутость 16 упрощает монтаж и повышает механическую прочность трансформатора 1.

Изобретение относится к электрическому устройству (1), в частности к тяговому трансформатору, для подключения к линии высокого напряжения. Технический результат состоит в повышении надежности. Электрическое устройство (1) содержит намагничиваемый сердечник (2), по меньшей мере одну расположенную вблизи сердечника (2) обмотку (5, 6) и заполненный изолирующей текучей средой корпус (9, 10), в котором расположена по меньшей мере одна обмотка (5, 6). Сердечник (2), по меньшей мере, отдельными участками расположен вне корпуса (9, 10). Чтобы сделать возможным стабильное крепление состоящего из двух половин сердечника, сердечник (2) полностью расположен между двумя противоположными друг другу прижимными плитами (11, 12), между которыми распространяются стяжные элементы (13) для стягивания сердечника (2). 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрическое устройство (1) для подключения к линии высокого напряжения, имеющее

- намагничиваемый сердечник (2),

- по меньшей мере одну расположенную вблизи сердечника (2) обмотку (5, 6) и

- наполненный изолирующей текучей средой корпус (9, 10), в котором расположена по меньшей мере одна обмотка (5, 6),

при этом сердечник (2), по меньшей мере, отдельными участками расположен вне корпуса (9, 10),

отличающееся тем, что сердечник (2) полностью расположен между двумя противоположными друг другу прижимными плитами (11, 12), между которыми проходят стяжные элементы (13) для стягивания сердечника (2).

2. Электрическое устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что сердечник (2) имеет стержни (3, 4) сердечника, которые соединены друг с другом нижним (8) и верхним ярмом (7), при этом верхнее ярмо (7) опирается с торцевой стороны на верхнюю прижимную плиту (11), а нижнее ярмо (8) опирается с торцевой стороны на нижнюю прижимную плиту (12).

3. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере одна прижимная плита (11, 12) имеет выемку (16) для помещения ярма (7, 8) сердечника (2).

4. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что сердечник (2) имеет два расположенных параллельно друг другу стержня (3, 4) сердечника, при этом каждый стержень (3, 4) сердечника охвачен по меньшей мере двумя обмотками (5, 6).

5. Электрическое устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что каждая обмотка (5, 6) расположена в корпусе (9, 10) и стянута стяжными элементами (13).

6. Электрическое устройство (1) по п.5, отличающееся тем, что каждая обмотка (5, 6) расположена между двумя плитами (9, 10) крышки корпуса, причем плиты (9, 10) крышки корпуса стянуты друг с другом стяжными элементами (13).

7. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стяжные элементы (13) представляют собой шпильки, тросы, сплошные стержни, трубы или плетеные тросы.

8. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стяжные элементы (13) и/или прижимные плиты (11, 12) изготовлены из неэлектропроводящего материала.

9. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере одна прижимная плита (11, 12) состоит из нескольких частей.

10. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что сердечник (2) имеет две половины сердечника, которые прилегают друг к другу или с помощью дистанционных элементов ограничивают воздушный зазор.

11. Электрическое устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что сердечник (2) представляет собой разрезной ленточный сердечник.