Электромагнитное устройство Советский патент 1983 года по МПК H01F27/29 

1 Изобретение относится к электро технике, более конкретно - к силовы трансформаторам и токопроводам, для объединения которых в заявке исполь зуется понятие устройство электромагнитное (сокращенно: устройство Известны Силовые трансформаторы электромагнитных устройств, содержа щие обмотки, которые подключаются к внешней цепи с помощью токопроводов Отводы такой обмотки располагаются внутри бака трансформатора и выполняются в виде отдельно расположенны шин. Токопровод располагается вне трансформатора. Отводы и токопровод соединяются через выводы трансформатора 1 j. Недостатками указанного устройст ва являются наличие магнитного поля вокруг отводов, выводов и токопровода, которое вызывает потери электроэнергии в металлоконструкциях, их нагрев, а также электродинамичес кие усилия между токоведущими частя ми при коротких замыканиях. Наиболее близкими к предлагаемом являются трехфазные устройства, работающие совместно с мощными генераторами электростанций 21. В трансформаторах таких устройст имеется обмотка низшего напряжения (обмотка НИ), соединяемая в треугол ник. Эта обмотка часто выполняется двухслойной с разным направлением намотки слоев, Мто позволяет укоротить отводы и скомпенсировать магни .нов поле начала и конца обмотки, та как они расположены рядом и их токи направлены встречно. В токопроводах указанных устройств шины, несущие рабочий ток, пофазно экранированы трубчатыми(обы но алюминиевыми )кожухами. Концы трех фаз кожухов соединены токопроводящими связями. Кожух и связи образуют трехфазную электрическую цеп по которой протекают индуктированные токи, в значительной мере компенсирукюдие магнитное поле рабочих токов о В качестве связи со стороны трансформатора обычно используют воздуховод системы охлаждения токопровода. Известное устройство имеет следуюи(ие недостатки: а) магнитное поле отводов и выводов трансформатора, а также связей токопровода, нескомпеисирова66.2 но и вызывает потери .и нагревы а металлоконструкциях; б)имеются значительные электродинамические усилия между шинами отводов, а также на угловых участках и концах токопроврда; в)имеются значительные, возрастающие с ростом мощности трансформатора, трудности размещения отводов внутри бака, так как пространство, в котором они могут быть расположены, ограничено железнодорожным габаритом. Целью изобретения йвляется повыше ние КПД, уменьшение расхода матери- алов и повышение предельной мощности. Поставленная цель достигается тем что электромагнитное устройство, состоящее из трехфазного силового трансформатора, содержащего бак, обмотку, соединенную в треугольник, отводы и выводы этой обмотки токопроводов, заключенных в токопроводящие кожухи на каждой фазе, концы токопроводящего кожуха со стороны транс.форматора соединены между собой воздуховодами, а с другой с ороны - токопроводящими связями,, снабжено токопроводящими кожухами отводов, выполненными в виде труб на каждой фазе, гальванически соединенных между собой трубчатыми междуфазными перемычками, токопроводящие кожухи отводов, внутри которых расположены отводы, прикреплены к баку трансформатора и гальванически соединены с кожухами токопроводов. Для уменьшения транспортных габаритов трансформатора элементы креп ления кожухов отводов к баку и к кожухам токопроводов расположены по разные стороны междуфазных перемычек кожухов отводов. Для уменьшения объема момтажа на месте установки элементы крепления v кожухов отводов к баку и к к(жухам токопроводов расположены по одну стоону междуфазных перемычек кожухов тводов. Введение в устройство новых элементов - токопроводящих кожухов отводов, гальванически соединенных с кожухами токопроводов, приводит к тому, что по кожухам отводов протекают индуктированные токи. При расг положении отводов внутри кожУхов от 3 водов магнитное поле индуктированных токов, в отличие от прототипа, компенсирует не только поле шин токопровода, но и поля отводов и выводов. Тем самым в значительной мер устраняется недостаток, указанный в пункте а. При выполнении отводов разных фа и междуфазных перемычек в виде коак сиальных труб будет иметь место более полная компенсация указанных ма нитных полей (т.е. будет более пол но устраняться недостаток, указанны в пункте а )и уменьшение электродинамических усилий (т.е. в значительной мере устранится недостаток, указанный в пункте- б. При расположении разъемных элементов крепления кожухов отводов к баку и кожухам токопроводов по первому варианту, т.е. по разные стороны междуфазных перемычек, последние совместно с заключенными в них отводами располагаются вне полости бака. Этот признак исключает влияни железнодорожных габаритных ограничений, так как отводы могут быть вы полнены любых «нужных размеров, а на время перевозки трансформатора к месту установки отводы вместе с кожухами могут быть сняты с трансфо матора и отправлены отдельно. Тем самым устранится недостаток, указанный в пункте в. В будущем при освоении новых спо собов перевозки крупных трансформаторов, например, шоссейным или водным путем, габаритные ограничения могут значительно ослабнуть;или их не будет совсем. В этом случае недocYaтoк, указанный в пунте в исчезнет сам собой, в связи с чем не будет нужны выносить отводы с кожухами за пределы бака и демонтироват их на время перевозки, что по сравнению с первым вариантом приведет к уменьшению объема монтажа устройств на месте установки. В этом случае целесообразно использовать второй вариант расположения разъемных элементов крепления кожухов отводов в баку и к кожухам токопроводов, т.е. по одну сторону междуфазных перемычек. Полное или частичное устранение недостатков,указанных в пунктах а б и в:, повышает КПД устройства, снижает расход материалов, повышает 664 предельную мощность трансформатора, уменьшает его транспортные габариты. На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройстваj на фиг.2 - вариант выполнения устройства; на фиг.З разрез А-А на фиг.1 и 2;;на фиг. - разъемное изоляционное соединение; на фиг.5 пример конструктивного выполнения; на фиг.6 и 7 токопроводящее соединение; на фиг.8 и 9 - потенциальное соединение; на фиг.10-обозиачения и положительные направления то.ков; на фиг.11 - векторная диаграмма токов; на фиг. 12 и 13 - векторные диаграммы для определения полного тока отводов (и кожухов отводов); на фиг. 14 - блок отводов в транспортном состоянии. На изображениях и в описании цифровые обозначения (номера позиций), элементов конструкции при необходимости дополнены буквами, буквы а,б, с указывают на принадлежность данного элемента фазам А.В, или С , дополнения из двух букв -ав или всозначают, что данный элемент связывает фазы А и В соответственно. Электромагнитное устройство состоит из масляного трансформатора 1 и токопровода,2 с воздушным заполнением (фиг.1 и 2 ). Трансформа тор содержит первичную обмотку 3, соединенную в треугольник и подключенную к выводам k с помощью трубчатых отводов 5 и гибких связей 6 и 7 а также вторичную .обмотку 8, соединенную в звезду с нулевым проводоМ| что обеспечивает стандартную схему и группу соединений У(Д-11 Обмотка 3). Обмотка низшего напряжения (или обмотка НИ состоит, например.;: из двух слоев 9 и 10, в связи с ее йсонць сиг, Ьиу, аих расположены рядом в области ярмовой балки.. Электрюмагнитное устройство снабжено токопроводящими кожухами 11, внутри которых размещены отводы, выполненными в виде труб 11fli -11 в 11с на каждой фазе, соединенных между собой трубчатыми междуфазными перемычками ПА,. 11, Группы коаксиальных труб 5v, 5 X У 11вс фиксируются относительно друг друга, например, изоляционными рейками 12 (фиг.З). Токопроводы 2, соединятание выводы , трансформатора 1, расположенного баке 13 с выводами If4 генератора 15, содержат шины 16 и токопроводящие трубчатые кожухи 17, концы кото рых со стороны генератора 15 соединены токопроводящими связями 18, а со стороны трансформатора1 - воз духоводами 19. Кожухи 11 и 17)воздуховоды 19 и бак 13. связаны друг с другом с помощью фланцевых соединений, которые по признаку электропроводности деля ся на изоляционные (фиг, и 5) и . гальванические. Последние могут, быт токопрЬводяи йми(фиг.6 и 7 или поте циальными (фиг.8 и 3 ). Электрическа изоляция в соединении первого вида обеспечивается, например, с помощью втулок 20 из электроизоляционногб м териала, например из стеклопластика {фиг.5). Токопров1одяи1ие соединения предназначены для пропускания тока, близкого к линейному, например, по ги15ким шинам 21, равномерно распЬложенным по периметру фланца (фиг.7 Потенциальные соединения, содержа щие гибкую шину 22 (фиг.9), предназначены для заземления элементов 11, 17 и 19 на бак ТЗ. Принадлежность фланцевых соедине ний к тому или иному виду ясна из фиг. 1 и 2. . В первом варианте устройства(фиг фланцы 23, соединяющие кожух IV с баком 13, и фланцы 24, соединяющие кожух 11 с кожухами 17, расположены по разные стороны перемычек Пав и втором вариант устройства (фиг.2/указанные фланцевые соединения расположены по одну сторону перемычек Пде, ее Наличие гальванических токопрово дящих фланцевых соединений 2 обеспечивает создание трехфазной цепи, состоящей из кожухов 11, 17 и связе 18. При работе устройства под нагрузкой в этой цепи протекают индуктированные токи, примерно равные и противоположно направленные по отно шению к соответствующим токам шин 1 т.е. линейным токам стороны НН Обозначим: Ф фазные токи стороны .НН 3j,,Jp индуктированные токи в цепи кожухов; 5х.г5у 5с - токи соответствующих частей устрой l1o(Б ства (например, шины 5х) Устройство предназначено для работы в симметричном трехфазном режиме. Рассмотрим указанный режим, пренебрегая небольшими отличиями токов 3(Х2 -в1 82 с) -еЗ Принятые положительные направления токов во времени обозначены на фиг.10 стрелками, а положительное направление в пространстве - стрелкой со знаком плюс. Для определения полных токов групп труб 5v 51- «4 . С X, 52 вс определяющих результирующее магнитное поле, необходимо сложить токи труб, -используя соответствующие вектора из диаграммы , - ФИГ.11 и беря их со знаком плюс, если принятое положительное направление тока во времени совпадает с положительнь)м направлением в пространстве, и со знаком минус в противном, случае. Из построения (фиг. 12 и 13) видно, что в каждой из указанных групп труб век,тора токов образуют замкнутый треугольник, т.е. полный -. ток каждой группы равен нулю. Это означает, что при коаксиальном расположении труб в каждой группе магнитного поля вне кожуха 11 нет. Сочлененные- между собой выводы , отводы 5 и кожухи 11 составляют конструктивно единое целое, или блок отводов, который при выполнении устрой, ства по первому варианту (фиг.1) можно транспортировать с завода изготовителя на место установки отдельно от трансформатора. Для этого нужно отсоединить связи 6 и фланцы 23 и 2k, залить блок маслом и герметизировать его транспортными заглушками 25 и 26 (фиг.1. Отдельно транспортируются также элементы 16-18 В предлагаемом устройстве магнитные поля начал и концов обмоток, отводов, выводов и токопровода, Tve. всего тракта от обмотки НН до генератора ( за исключением перемычек кожухов токопровода,расположенных у генератора) ,оказываются полностью или в значительной мере скомпенсированными. В зависимости от объема исполы зоаания изобретения экономический эффект оцениваеч ся в пределах- 1050 тыс.руб. в год.

щ

Юс Пс

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО, состоящее из трехфазного силового трансформатора, содержацего бак, обмотку, соединенную в треугольник, отводы и ВБ1ВОДЫ этой обмотки токопроводов, заключенных в токопроводящие кожухи на каждой фазе, концы токопроводящего кожуха со стороны трансформатора соединены между собой воздуховодами, a с другой стороны - токопроводящими связями, о тлимающееся тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения расхода материалов и повышения предельной мощности, устройство снабжено токопроводящими кожухами отводов, вы полненными в виде труб на каждой фазе, гальванически соединенных между собой трубчатыми междуфазными перемычками, токопроводящие кожухи отводов, внутри которых расположены отводы .прикреплены к баку трансформатора, и гальванически соединены с кожухами токопроводов. 2.Устройство по п.1, о т ли чающееся .тем, что, с целью уменьшения транспортных габаритов трансформатора, элементы кре тления кожухов отводов к баку и к кожухам то(Л копроводов расположены по разные сто-. РОНЫ междуфазных перемычек кожухов отво/ рв. 3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения объема монтажа на месте OQ установки, элементы крепления кожуО 00 хов отводов к баку и к кожухам токопроводов расположены по одну сторону а неждуфазных перемычек кожухов отвоО5 дов.

-Щ.

Фа за С

Sc

/3

в

Па

mJ

Фаза В

Фаза А

i

1030866 z J iy J-X-LФаза С 1 cpwe.Z //ff

Фиг.

Фиг. 5

Фиг.6

Фиг. 7

.8

/.

Icr-I

Фиг.Ю

Фиг. 11

Фиг. 12

Фиг. 13

11

гв

Фиг.1