Обмотка индукционного аппарата Советский патент 1979 года по МПК H01F27/28 

Изобретение относится к электротех нике, в частности, к конструкции обмо- ток индукционных аппаратов, и может быть использована в производстве трансформаторов и реакторов напряжением 6-750 кВ. Известны обмотки, содержащие образованные витками изолированного провода катушки, разделенные изоляционными промежутками, в которых для повышения устойчивости при грозовых воздействиях используются экранирующие устройства l, либо емкостные экранирующие устройства, встроенные в изоляционные промежутки , либо переплетение или вмот ка холостых витков в катушки З. Недостатками известных обмоток являются: сложность изготовления необходимых дополнительных устройств, увели чение габаритов обмотки, снижение коэффициента заполнения активным проводом. Известна также обмотка, содержащая выполненные из витков изолированного провода катушки, разделенные изаляционными промежутками, размер которых (высота) увеличивается по мере удаления от первой катушки, подключенной к линейному выводу (вводу) трансформатора 4. Недостаток известной обмотки - сни-. женный коэффициент заполнения а1{тнвным проводом вследствие необходимости уве личеи ш изоляционных промежутков между катрткамн. Такая конструкция позволяет снизить импульсиое напряжение на H3O3nw ционных промежутках между катушками всего лишь в 1,15 раза в среднем. Целью изобретения являются повышение импульсной прочности и снижение материалоемкости и потерь. Для этого в известной обмотке, содержащей образованные витками изолированного провода катушки, разделенные изоляционнымк промежутками, размеры катушек и провода, межкатушечной и межвитковой ПЭОПЯЦШ1, а также число витков в катушке взаимосвязаны соотношением: 7,S11 ,7511, где t) - размер провода по высоте; 5 - высота изоляционного промежутка между катушками; Y - размер катушки по ширине (радиальный размер); д. - удвоенная толщина изолящии провода или толщина изоляции между смежными витками;Y - число витков в катушке. На фиг. 1 представлена предлагаемая обмотка; фиг. 2 вариант обмотки, выполненной из сложного (транспонированного) провода; фиг. 3 - вариант обмотки из двух параллельных проводов; фиг. 4 - график, поясняющий достигаемый эффект. Обмотка содержит катушки 1, разделенные изоляционными промежутками 2 (высота промежутка ) и витки 3 в катушках (высота витка , количество ), примыкающие один к другому боковыми поверхностями и изолированные друг от друга изоляцией 4 провода (удвоенная толщина изоляции провода, т. е. толщина изоляции между смежными витками ). Указанные катушки (ширина или радиальный размер) соединены переходами 5. А и X - выводы обмотки. Указанные размеры (величины) находятся во взаимосвязи, выражающейся следующим соотношением: 7,5П ,-75-Y Для дополнительного снижения импуль сного напряжения на изоляционных проме жутках между катушками от линейного вывода толщина изоляции провода на второй катушке может быть увеличена в 1,2-1,4 раза по сравнению с толщиной изоляции провода первой , а толщина изоляции- провода третьей катушки во столько же по сравнению с; толщиной изоляции провода второй катушки.. Предлагаемая обмотка может быть выполнена к из сложного, например, тран спонированного провода (фиг. 2). Виток 6. из сложного провода состоит из элеме тарных проводников 7 и имеет общую изо ляцию 8. С обеих сторон витка 6 размещены параллельные витки 9, изолированные изоляцией 1О (удвоенная толщинаД на которую действует ЭДС витка. Таким образом,- каждый виток из сложного про- вода имеет с обеих боковых сторон парал лельные витки малого сечения из простого провода, имеющие равную со сложным проводом высоту и подключенные к слож ному проводу в начале намотки. Указанный сложный провод из-оа выступов на боковой поверхности самостоятельно не образует электрической емкости межцу соседними примыкающими один к другому внутри катушки витками, но подключенные вспомогательные витки, имея плоскую поверхность,, создают необходимый физический эффект роста продольной емкости катушки и снижения импульсного напряжения между катушками. На фиг. 3 представлен вариант обмотки из двух параллельных проводов, намотанных отдельно (параллельные катушки 11) и разделенные изоляцией, например, полосой электрокартона 12. В этой обмотке эффект максимального снижения импульсного напряжения между катушками достигается за счет существенного увеличения параметра продольная межвит }совая емкость, так как параллельное расположение витков одного и второго проводов в 2 раза увеличивает названный пара- метр и дополнительно снижает импульсное напряжение между катушками. При вышеуказанном соотношении размеров существенно возрастает продольная межвитковая электрическая емкость катушки, что увеличивает ее общую продольную емкость и соответственно снижает импульсное перенапряжение на изоляционном промежутке между катушками. По мере уменьшения . Д до 0,2-О, О5 мм увеличивается не только рабочая электри- ческая напряженность в витковой изоляции от индуктируемой ЭДС витка, но и растет допустимая величина напряженности этой изоляции. При этом также увеличивается отношение электрической прочности промежутка между катушками к импульсному напряжению на этом промеж; утке, т. е. коэффициент запаса электрической прочности. Использование изобретения обеспечивает снижение напряжения, возникающего на межкатушечных изоляционных промежутках при грозовых воздействиях, повышается коэффициент заполнения обмотки активным проводом, что увеличивает удельную мощность трансформатора в единице объема, снижает вес и потери энергии в обмотке примерно на 1,8%. Кррме того, обеспечивается снижение трудоемкости изготовления приблизительно на 5%. Проведенные исследования показали, что в предлагаемой конструкции толщина может быть принята О,О5-0,2 мм (при этой толщине допустимая электрическая прошюсть максимальна) вместо применяемой толщины 1 мм - в обмотках 110 кВ, 1,36 мм - в обмотках 220 кВ, от 1, 1,36 до 2 мм - в обмотках 330 кВ и не менее 2 мм - обмотках 500 кВ. Изоляция на проводе для пpeдлaгae ioй обмотки может быть выполнена из конденсаторной бумаги толщиной 0,ОО7 - 0,01 мм: или из кабельной - толщиной 0,015 мм. На фиг. 4 представлен график изменения относительной продольной емкости катушки в зависимости от отношения раз меров, в том числе и от толщины меж- витковой изоляции А (кривая 13), и график изменения относительного импуль сного напряжения, действующего на изоляционный промежуток между катушками в зависимости от тех же параметров (кривая 14). По горизонтали отложены значения отношения -Вт ч отдельно Л в мм (снизу оси); по вертикальной оси - значения относительной продольной емкости катушки и относительные значения импульсного напряжения на межкатушеч- ном промежутке. Графики, отражающие влияние одного из параметров Л в пред лагаемом соотношении построены для еле дующих конкретных размеров: 5 6,36 мм, 13 10 мм, г 100 м tl 10, Д ,085. Из графиков видно, что изменение отношения размеров в область значений 1,27 и ниже ( Д в пределах 0,5 мм) не влияет на параметры обмотки, но при увеличении отношения 6,36 и уменьшении Л (например до О,О5 мм), ее параметр продольная емкость резко возрастает, а импульсное напряжение на изоляционных промежутках между -катушсками резко снижается. Верхний предел отношения (7,5Tl) обусловлен реальными соотношениями раэ™ меров применяемых проводниковых w изоляционных материалов. Формула изобретен 1-я Обмотка индукционного аппарата, со держащая образованные витками изолированного провода катуи ки, разделенные изоляционными промежутками, отличающаяся тем, что, с целью повышения импульсной прочности при грозовых воздействиях и снижения материалоемкости и потерь, размеры катушек и, провода, межкатушечной и межвитковой изоляции, а также число витков в катушке взаимосвязаны соотношением: 0,75П,; I) - размер провода по высоте; S - высота изоляционного промежутка катушка h - размер катушки по (радиальный размер); / - удвоенная толщина провода или толщина иза1я«ции между смежными витками;Y - число витков в катушке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Автррркое свидетельство СССР № 456310, кл. Н 01Р 27/36, 1975. 2.Сиротинский Л. И., Техника высоких напряжений, ч. 3, ГЭИ, 1959, с. 145-148, 1955. 3.Патент Англии 1О30013, кл. Н 1 Т, 1971. 4.Авторское свидетельство СССР № 506913, кл. Н О1 F 27/36, 1976.

OD

at&

DDODD

f,, r-.f-.l

-fri /TTTi I iirAi ;

1

л 4.

to 7 (

DDDDDD

DDiDDDD

ff Фиг.З

DDOD

11

2,0

1,5щ

f

f2,72 5,J5

1272

0,0

о

0.1 .

0,5 0,D8t

BS

B,3f8 Гй -42,0

д