Нерезонирующий однофазный трансформатор Советский патент 1938 года по МПК H01F27/34 H01F27/36 H01F27/38 

К трансформаторам напряжением порядка 380 kV для наибольшей надежности их работы, а также для удовлетворения условиям железнодорожного габарита должны быть предъявлены следующие требования:

1. Наибольшая экономия изоляции, для чего емкостное распределение напряжения внутри трансформатора должно приближаться к индуктивному (нерезонирующая система),

2.Конструкциядолжна укладываться в габарит, наиболее подходяш.ий к условиям железнодорожной перевозки: трансформатор должен быть растянут в одном измерении и ограничен в двух других.

3.Усложнение изоляционной конструкции нежелательно. Наиболее простая конструкция не только явится наиболее дешевой, но и наиболее надежной. Число предварительных исследований при усложнении конструкции увеличивается, тем не менее необходимые запасы прочности возрастают.

4.При малых коэфициентах трансформации обмотки низшего напряжедия также должны удовлетворять условиям равномерного емкостного распределения („нерезонирования).

5. Изоляция трансформатора должна быть скоординирована не только в отношении воздействий со стороны линейного конца, но (при нейтрали, не заземленной глухо) также и на случай перекрытия нейтрального конца, когда могут возникнуть большие перенапряжения между катушками.

Предлагаемая конструкция четырехсердечникового однофазного броневого перезонируюш.его трансформатора имеет своею целью удовлетворить всем поставленным требованиям.

Сущность изобретения, заключаюшаяся в особом расположении и электрическом соединении кольцевых экранов между катушками трансформатора, поясняется чертежом, на котором фиг. 1 изображает схематически предлагаемый трансформатор в разрезе, а фиг. 2-емкостную схему замещения.

На фиг. 1 имеются следующие обозначения: ВН-обмотка высшего напряжения; НН-обмотка (или обмотки) низшего напряжения;/С - компенсационные обмотки /, 2, 3... 2, 4, 5...-экраны (емкостные кольца) между обмотками.

Электрические соединения показаны пунктиром.

Каждая из двух параллельных ветвей обмотки ВН высшего напряжения (ввод в середину сердечника) располагается последовательно на двух сердечниках. Над обеими половинами обмотки располагается по кольцевому экрану 7 и 5, из которых каждый имеет потенциал ввода. Обмотки - дисковые. Обмотки низшего напряжения распо.лагаются у ярм. Два дополнительных сердечника превраш,ают трансформатор в броневой.

Благодаря малой высоте и большой ширине катушек поперечный электростатический ноток мал в сравнении с продольным. В первом приближении можно пренебречь влиянием емпотенциала точки а получим:

ея

где Сэ - емкость экрана правого сердечника на обмотку.

Если- -- 1,2, что вполне достижимо, то пренебрегая влиянием С„, получим:

Если учесть С„, то - нриближается к 0,75. Потенциал нейтрали

-С-Г-С7

Если учесть емкость С„, то приходим к

(0,4-0,5) Е.

Таким образом, по сравнению со стержневым трансформатором с изолированной нейтралью без импидора, имеем то отличие, что первоначальное распределение ближе к конечному (которое характеризуется е Е).

Поэтому предлагаемая конструкциятрансформатора имеет перспективы

костей относительно сердечника и тогда получится емкостная схема замеш;ения по фиг- 2.

Прежде всего надо оценить требуемые относительные прочности иаоляции в долях напряжения Е линейного конца обмотки.

Пусть в промежутке (1-2) суммарная изоляция соответствует 0,5 Е, в промежутке () - 0,5 Е, в промежутке (а - 4) - 0,5 , в проме жутке (4 - б) - при наличии импидора 0,5 Е, в промежутке (2-5) - при наличии импидора 0,.

Исходя из этих величин, относительные значения емкостей представлены на схеме фиг, 2.

Обозначим через С продольную емкость обмотки НИ низшего напряжения.

С + с.

Е,

0,660 . 0„0,5 С . С„

0,66 сТс7 Х5 с-{-с„

- 0,655.

0,5 (j.

+ стс:

для применения импидора без большой емкости, когда при этой конструкции можно приблизиться к тому, чтобы межкатушечную изоляцию можно было рассчитывать. на разность напряжений между концами обмотки, равную

(-0,5 ) 0,5 Е. При наличии обычного импидора Тогда: С + С + (при А 1,2).

Индуктивное же распределение характеризуется -7 0,5.

Следовательно, трансформатор-нерезонирующий.

Увеличение числа витков в каждой катушке не приведет к увеличению витковых градиентов. Максимальное напряжение между витками:

е ,АС - ./9 V л

V/2

(см. журнал „Электричество, 1934 г., jNb 3, статья автора), где

бк - напряжение на катушке,

С - емкость между двумя витками

через канал, К-емкость между соседними

в катушке витками. Следовательно от числа витков теоретически не зависит, практически же зависит очень мало.

Для снижения рассеяния могут быть применены компенсационные обмотки К. Эти обмотки могут быть также использованы для приключения синхронного компенсатора.

Обмотки НН низшего напряжения, благодаря экранам 5, б, также являются практически нерезонируюшими.

При срезе на нейтрали напряжение распределяется в обмотке 4cL равномерно, причем обмотка /-2 также принимает на себя значительную часть падения напряжения.

Конструкция изоляции и условия охлаждения такие же, как в обычных мощных высоковольтных броневых трансформаторах.

Предмет изобретения.

Нерезонирующий однофазный трансформатор с кольцевыми экранами и обмоткой высшего напряжения, расположенной на двух сердечниках, имеющей ввод на середине одного из сердечников и состоящей из двух параллельных ветвей, отличающийся тем, что один кольцевой экран, соединенный с вводом, расположен над катущкой, приключенной к вводу, а второй экран, также соединенный с вводом, помещен над половиной обмотки, находящейся на другом сердечнике. нейтраль 4 нужно считать заземленной. ., 0,57. 0,66 с С„ С + 0,66 с -f Cj,

СГЗиг. 1

cDvir. 2

//eumpf7/T