Трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H01F27/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трансформаторах с дисковыми чередующимися обмотками.

Известны трансформаторы с дисковыми чередующимися обмотками, содержащие активную часть, состоящую из магнитопровода; на стержнях которого размещены катушки дисковых чередующихся обмоток. Между катушками проложены плоские теплоотводящие элементы (пластины), выполненные из немагнитного материала, например алюминия. Свободные концы теплоотводяших элементов заходят в боковые гофры кожуха, в котором размещена активная часть. Для улучшения отвода тепла от активной части к кожуху свободный его объем заполняется твердым изоляционным негорючим -материалом, например кварцевым песком.

Выделяемое в активной части тепло от обмоток через плоские теплоотводящие элементы и слой кварцевого песка передается гофрам кожуха. От поверхности кожуха в окружающую среду тепло отводится конвекцией воздуха и излучением. Снизить перепад температурь между свободными концами пластин и стенками горф удается благодаря применению заполнителя 1.

Недостатком известной конструкции является существенный перепад температуры между активной частью и гофрами кожуха. По длине пластины перепад температуры составляет 20-25°С, а между пластиной и гофрами, кожуха 6-8°С. Монтаж активной части затруднен из-за необходимости обеспечения соосности гофр и теплоотводящих элементов, которая должна быть выполнена на стадии изготовления. Для повышения удобства монтажа толщину гофр приходится увеличивать, увеличивая таким образом тепловое сопротивление между теплоотводящей пластиной и кожухом.Для выдерживания необходимого размера требуется производить корректировку расстояния между геплоотводящими пластинами путем увеличения толщины изоляции, что также приводит к ухудшению теплоотдачи.

Известно также устройство для отвода тепла в трансформаторах, где применены теплообменники в виде двух параллельных пластин из немагнитного материала с размещенными между ними тепловыми трубами. Использование такого устройства для охлаждения трансформатора позволяет снизить перепад температуры вдоль теплообменника до 5-8°С и не требует изменения конструкции трансформатора в целом 2.

Однако такое устройство не позволяет снизить тепловое сопротивление между теплообменниками и гофрами кожуха. Трудоемкость изготовления теплообменников повышена по сравнению с изготовлением пластин из-за необходимости применения двух пластин для каждого теплообменника, тепловых трубок и| скрепления их между собой. Усложнен также монтаж и демонтаж активной части трансформатора из-за увеличения толщины теплообменника и повышения его жесткости. Для устранения этого недостатка приходится увеличивать ширину гофр, что приводит к уменьшению расстояния между стенками соседних гофр и ухудшению отвода тепла в окружающую среду конвекцией воздуха. Необходимость обеспечения соосности теплообменников и гофр за счет добавления изоляции в конструкции не устранена.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения трансформатора с одновременным снижением металлоемкости и трудоемкости монтажа и демонтажа.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе, содержащем активную часть, представляющую собой магнитопровод с насаженными на его стержни чередующимися обмотками, размещенную в кожухе с боковыми гофрированными стенками, между катушками обмотки размещены тепловые трубы, тепловоспринимающая часть которых размещена между катушками обмотки, а теплоотдающая часть - в гофрах кожуха, тепловая труба выполнена плоской, в ее тепловоспринимающей части выполнен полукруглый вырез для размещения стержня магнитопровода, а теплоотдающая часть выполнена из упругого металлического листово-го материала.

Выполнение свободных (теплоотдающих) частей теплообменников упругими позволяет свести к минимуму перепад температуры между теплообменниками и гофрами дает возможность уменьшить ширину гофр кожуха и приводит к повышению мощности трансформатора. Кроме того, снижается металлоемкость теплообменников, трудоемкость монтажа и демонтажа активной части в кожухе трансформатора.

На фиг. 1 показан трансформатор, общий вид; на фиг. 2 - вариант выполнения тепловой трубы с параллельными боковыми сторонами; на фиг. 3 - то же, со скошенной боковой стороной.

Трансформатор (фиг. 1) состоит из кожуха 1, в котором размещена активная часть, состоящая из магнитопровода 2, на стержни которого насажены катушки 3 дисковых чередующихся обмоток. Ярмовые балки 4 служат для стягивания ярм магнитопровода 2 стяжными шпильками 5 и прессования обмоток и тепловых труб 6, заходящих тепловоспринимающей частью 7 между катушками 3 обмоток, а теплоотдающей частью 8 - в гофрЫ9 кожуха 1.

Тепловая труба 6 (фиг. 2) выполняется плоской. Тепловоспринимающая часть 7 выполняется жесткой со стенками 10 такой толщины, чтобы выдержать усилие прессования активной частн и не допустить деформации при нагреве трансформатора и соответствующем повышении внутреннего давления.Стенки 11 теплоотдающей части 8 тепловой трубы 6 выполняются из упрутого металлического листового материала. Стенки 10 тепловоспринимающей 7 и стенки 11 листового материала теплоотдающей 8 частей тепловой трубы 6 соединены по шву 12, например, при помощи сварки. В холодном состоянии стенки 11 теплоотдающей части 8 соприкасаются между собой, так как во внутреннем объёме 13 тепловой трубы 6 давление уменьшается и теплоноситель 14 находится в жидком состоянии.

На фиг. 3 приведен вариант выполнения и установки тепловой трубы относительно обмотки трансформатора. В этом теплообменнике нижняя боковая сторона 15 выполнена скошенной под углом не менее 15°. Предусматривается также применение фитиля 16 для более равномерного распределения жидкости-теплоносителя в зоне испарения, размещенной между катушками 3 обмотки.

Тепловые трубы 6 размещаются в трансформаторе под некоторым углом к горизонтальной плоскости, чтобы жидкостьтеплоноситель 14 находилась в тепловоспринимающей части тепловой трубы 6.

Исходя из допустимого угла отклонения от рабочего положения трансформатора до 15° (ГОСТ 15542-79 «Трансформаторы рудничние силовые взрывобезопасные. Общие технические условия), теплообменники в трансформаторе устанавливаются под углом к горизонтальной плоскости не менее

15°. При выполнении тепловой трубы в соответствии с фиг. 3 соблюдение этого условия не является обязательным.

Монтаж и демонтаж части в кожухе 1 облегчен, так как теплоотдающая часть 8 тепловой трубы 6, заходящая в гофры 9, гибкая и в холодном состоянии имеет толщину, равную двойной толщине стенки 11.

При работе трансформатора выделяющаяся в активных материалах энергия приводит к закреплению и испарению жидкости теплоносителя 14, повышению внутреннего давления и теплоотдающая часть 8 тепловой трубы 6, увеличиваясь в объеме, упругими стенками 11 прижимается к стенкам гроф 9 тем сильнее, .чем выще температура. Тепловое сопротивление на участке теплообменник - гофры снижается, и перепад температуры составляет 1-2°С.

Предлагаемая конструкция обеспечивает по сравнению с известными повышение эффективности охлаждения за счет уменьшения теплового сопротивления между тепловыми трубами и гофрами кожуха при работе трансформатора, уменьщения ширины гофр и увеличения расстояния между ними; снижение металлоемкости за счет применения упругого металлического листового материала, снижение трудоемкости монтажа и демонтажа активной части в кожухе за счет гибкости и уменьшения толщины теплоотдающих частей теплообменников; снижение трудоемкости изготовления, так как не требуется строго выдерживать соосность теплообменников и гофр путем добавления изоляции.

Использование изобретения позволяет повысить мощность трансформатора на 5-8%.

I--Я

.2 7 2

ТРАНСФОРМАТОР,- содержащий активную часть, представляющую собой магнитопровод с насаженными на его стержни чередующимися обмотками, размещен(Л ю 00 ную в кожухе с боковыми гофрированными стенками, между катущками обмотки размещены тепловые трубы, тепловоспринимающая часть которых размещена между катущками обмотки, а теплоотдающая часть в гофрах кожуха, отличающийся тем, что с целью повыщения эффективности охлаждения, повыщения экономии металла и упрощения эксплуатации, тепловая.труба выйолнена плоской, в ее тепловоспринимающей части выполнен полукруглый вырез для размещения стержня магнитопровода, а теплоотдающая часть тепловой трубы выполнена из упругого металлического листового материала.