Трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками Советский патент 1984 года по МПК H01F27/22 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству индукционных аппаратов, преимущественно взрывозащищенных трансформаторов с дисковыми чередующимися обмотками мощностью 100-1600 КВ.А.

Известен трансформатор с дисковыми чередующими обмотками, активная,, часть которого, размещаемая в кожухе, представляет собой магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками, состоящими из дисковых чередующихся катушек,

Магнитопровод расположен таким образом, что стержни его размещены горизонтально, а друг относительного друга - в вертикальной плоскости. Между катушками обмоток размещены плоские теплоотводящие элементы (пластины), свободные концы которых заходят в гофры кожуха. Теплоотводящие элементы служат для развития поверхности охлаждения активной части, а гофры кожуха для увеличения поверхности его охлаж дения и интенсификации отвода тепла в окружающее пространство. Кожух с 13азмещенной в нем активной частью заполняется кварцевым песком, обеспечивающим взрывозащиту и снижающим тепловое сопротивление между теплоотводящими элементами и гофрированной поверхностью кожуха 1J .

Недостатком известного трансформатора является наличие большого те лового сопротивления на участке отвода тепла между теплоотводящими пластинами и гофрами кожуха из-за нличия промежутка между ними, которы заполняется песком. Вертикальное расположение стержней магнитопроводов друг относительно друга приводи к неравномерному нагреву обмоток по высоте. Сравнительно низкая теплопроводность песка и наличие воздуха между песчинками приводит к существенному перепаду температуры на участке между поверхностью пласт и внутренней поверхностью гофр. При общем перепаде температуры между об моткой и поверхностью кожуха в 3040 С на этот промежуток приходится 17-22 С. Это приводит к снижению эффективности охлаждения активной части, а следовательно, к снижению мощности трансформатора.

В этой конструкции усложнена технология изготовления трансформат082

ра из-за необходимости выполнения боковых поверхностей кожуха гофрированными, что приводит также к повышенному расходу конструкционных материалов. Гофрированная поверхность при длине гофр в 250-300 мм оказывает недостаточное сопротивление давлению взрыва, из-за чего засыпка песком кожуха обусловлена также необходимостью обеспечения взрывозащнты (.кварцевой) . Наличие песка приводит к существенному увеличению массы трансформатора.

Существенным недостатком известной конструкции трансформатора является размещение стержней магнитопровода вертикально друг относительно друга, что приводит к увеличению габаритного размера по высоте, являющегося нежелательным при применении таких трансформаторов особенно в горных выработках, где условия для доставки и передвижки стеснены.

Болтовые соединения, крепящие крышку кожуха к фланцам, требуют периодического контроля ширины щели между ними для исключения нарушения взрывозащитных свойств трансформатора.

Известен также взрывозащищенный трансформатор, содержащий корпус со съемными крьш1ками, к двум противоположным съемным крышкам закреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние плоские теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен Магнитопровод с насаженными на его стержни расположенными в вертикальной плоскости дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположена контактная поверхность теплоотводящих пластин 2j.

Однако известньй трансформатор имеет ухудшенные условия охлаждения.

Цель изобретения - улучшение условий охлаждения и повьш1ение надежности трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе с дисковыми чередующимися обмотками, представляющем собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен Магнитопровод с насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, корпус выполнен со съемной крьш1кой, к которой прикреплены внеш3ние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной, образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отве стием, через которое проходит стержень магнитопровода, соединительные пластины прикреплены к крышке корпу са с помощьюсоединительных элементов. На фиг.1 представлен трансформат с дисковыми чередующимися обмотками, обпщй вид; на фиг.2 - трансформатор с внутренними теплоотводящими пластинами, соединенными попарно соединительными пластинамиJ на фиг. и 4 - конструкция попарно соединенных пластин, выполняемых для однойи для трех фаз трансформатора соответственно, на фиг.З - выполнение теплоотводящих элементов с отверстием, повторяющим сечение стержней Трансформатор с дисковыми череду щимися обмотками (фиг.1) содержит активную часть, представляющую собой магнитопровод 1 с насаженными на его стержни 2 дисковыми чередующ ми обмотками, состоящими из отдельных катушек 3. Между катушками 3 ра мещены внутренние плоские теплостводящиё элементы 4. Активная часть размещена в кожухе 5 трансформатора,содержащем крышку 6 с прикреплен ными на ней внешними охлаждающими элементами 7 (ребрами). Свободные концы 8 внутренних теплоотводящих элементов 4 прикреплены к внутренней стороне крышки 6 кожуха 5. Ярма 9 магнитопровода 1 трансформатора стянуты при помощи ярмовых балок 10 и 11. Верхние ярмовые балки 10 свои попками прижаты к внутренней сторон крышки 6. На крьш1ке 6 смонтированы кабельные коробки 12, содержащие ка бельные вводы 13, служащие для подв да и закрепления в них силовых кабелей. Стенки 14 кабельных коробок используются в качестве теплоотводя 1ЦИХ элементов. На фиг.2 внутрнние теплоотводящие элементы 4 соединены попарно соединительной пластиной 15, образу единый элемент с П-образным сечение и могут выполняться как на одну фаз так и на все фазы одновременно (фиг.З и 4). Для исключения коротко замкнутых витков при их размещении 84 между катушками 3 в полках теплоотводящих элементов 4 выполнены разрезы. Соединительные пластины 15 прикреплены к крышке 6 кожуха 5, например при помощи болтовых соединений 16. Верхние ярмовые балки 10, стягивающие ярма 9, своими верхними полками по всей их поверхности прижаты к крьш1ке 6 кожуха трансформатора. Теплоотводящие элементы 4 фиксируют стержни 2 магнитопровода 1 с насаженными на них катушками 3 в горизонтальном положении. Равномерное распределение фиксации стержней в горизонтальном положении исключает их прогиб и соответственно повреждение катушек из-за неравномерного распределения усилий прижатия их к теплоотводящим элементам 4. На фиг.5 приведено выполнение теплоотводящих элементов с отверстиями, повторяющими сечения стержней 2 с обеспечением технологического и изоляционного зазоров 17 (показаны одной позицией ввиду их малости). Выполнение в теплоотводящих элементах отверстий по форме стержней позволяет удерживать магнитопровод строго в горизонтальном положении и одновременно повысить эффективность отвода тепла за счет сближения тепловыделяющих (стержни магнитопровода) и тепловоспринимающих (теплоотводящие элементы) частей общей системы теплоотвода. На фиг.6 показано, что применение равномерно распределенного фиксатора исключает прогиб стержней и предотвращает возникновение факторов, приводящих к повреждению изоляции катушек обмотки. Такое крепление активной части трансформатора позволяет также обеспечить зазор между нижней частью кожуха трансформатора и таким образом улучшить конвекцию воздуха внутри кожуха. Крепление активной части на теплоотводящих элементах к крьш1ке кожуха позволяет в продолжение всего периода эксплуатации обеспечить требуемый зазор между фланцами кожуха и крьш1кой за счет массы самой активной части. При этом может быть уменьшено количество крепящих элементов и за счет этого упрощена конструкция и технология изготовления с одновременным повышением надежности взрыво защиты. Отвод тепла от катушек 3 дисковы чередующихся обмоток к крьшке 6 осу ществляется теплопроводностью через внутренние теплопроводящие элементы В окружающую среду тепло отводится при помощи внещних теплоотводящих элементов 7, Отвод тепла от ярм магнитопровод осуществляется при помощи теплопроводности через верхние ярмовые балк 10 и стенки кабельных коробок 12. Остальная часть тепла отводится кон векцией воздуха и излучением. Трансформатор работает следующим образом. Напряжение к обмоткам, состоящим из катушек 3 трансформатора, подводится и отводится при помощи кабелей через кабельные коробки 12, содержащие кабельные вводы 13. Выделя мое при прохождении тока в катушках тепло отводится теплопроводностью через внутренние теплоотводящие эле менты 4 к крышке 6 с внешними охлаж дающими элементами 7. От ярм 9 частично тепло отводится теплопроводностью через ярмовые балки 10, крышку 6 и сопряженные с ярмовыми балками стенки 14 кабельных коробок 12. Остальная часть тепла от активной части отводится к кожуху 5 и крышке 6 при помощи конвекции и излучения. От крышки 6 и кожуха 5 в окружающую среду тепло отводится конвекцией воздуха и излучением Прогиб стержней 2 магнитопровода исключается за.счет равномерного распределения вдоль их длины теплоотводящих элементов 4, которые являются одновременно фиксатора ми стержней 2 в горизонтальной плоскости. Р.авномерная фиксация сте ней 2 в горизонтальной плоскости ис ключает повреждение изоляции катушек 3 от механических усилий из-за их равномерного распределения по всей поверхности соприкосновения катушек с теплоотводящими элементами. На крыщку,6 постоянно действует усилие, определяемое массой активной части, что обеспечивает на протяжении всего периода эксплуатации минимальный взрывонепроницаемый зазор между крышкой 6 и фланцами кожуха. В случае взрыва внутри кожуха 5 масса активной части трансформатора, которая может достигать нескольких тонн, также препятствует увеличению зазора и прорыву продуктов взрыва в окружающую среду вследствие постоянно действующего усилия на крышку 6, что повышает надежность взрывозащиты предложенного трансформатора и применения его в условиях взрывоопасных производств. Осмотр и ремонт активной части осуществляется путем извлечения ее из кожуха совместно с крышкой. Выполнение трансформатора с дисковыми чередующимися обмотками в соответствии с предложенным техническим решением позволяет обеспечить уменьшенные размеры по высоте примерно на одну четверть, исключить прогиб стержней магнитопровода за счет равномерного их фиксирования и одновременно упростить конструкцию, исключив необходимость выполнения гофр для увеличения поверхности охлаждения. Непосредственное соединение теплоотводящих элементов с крышкой трансформатора позволяет повысить эффективность охлаждения активной части за счет снижения теплового сопротивления между теплоотводящими элементами и крышкой кожуха. Выполнение теплоотводящих элементов односторонними приводит к уменьшению их массы приблизительно в полтора-, два раза. В целом мощность трансформатора в заданных габаритных размерах может быть увеличина на 5-8%. Активная часть трансформатора, постоянно воздействуя через теплоотводящие элементы своей массой на крьшку кожуха, создает между нею и фланцами кожуха минимальный зазор, повьш1ая тем самым надежность его взрывозащиты.

Фиг.2

ТРАНСФОРМАТОР С ДИСКОВЫМИ ЧЕРЕДУЮЩИМИСЯ ОБМОТКАМИ, представляющий собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, отличающийся тем, что, с цеттью улучшения условий охяаждения и повышения надежности трансформатора, корпус выполнен со съемной крышкой, к которой прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной, образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отверстием, через которое проходит стержень магнитопровода, соединительные пластины прикреплены к крышке с помощью соединительных элементов. О) tc | о эо

/

8

Q

15

/