Дисковая обмотка трансформатора Советский патент 1980 года по МПК H01F27/28 

Изобретение относится к электронике, а именно к дисковым переплетенным обмоткам высокого напряжения силовых тра сформаторов и реакторов, которые подвер гаются в эксплуатации и при испытаниях действию грозовых импульсов перенапряжений.. Известен ряд конструкций переплетенных обмоток, общими признаками для которых являются наличие переходов между парами катушек и переходов между катуш ками пары, при этом внутренняя поверхность обмотки образуется лишь витками, примыкающими к переходам между катушками пары. В частности известны обмотки, наружная поверхность которых образована витками, примыкающими к переходам между парами катушек 1 . Недостатки такой обмотки - большая амплитуда межкатушечных перенапряжений в середине радиального размера обмотки, увеличенное напряжение Между противолежащими вит-1 ками пар катушек, которое равно трем ---у--- -,.v--; - -.j- . ... катушечным напряжениям, что -требует увеличения межк&тушечных промежутков. . Известнь обмотки, наружная поверхность которых образована витками, примыкающими к переходам между катушками пары 2 . Недостатки этих обмоток те же - большая амплитуда межкатушечных перенапряжений в середине радиального размера обмотки, увеличенное напряжение между прямо противолежащими витками пар катушек.. Известна также дисковая обмотка трансформатора, состоящая из псследовательно соединенных пар переплетенных катушек, внутренняя поверхность которой образована витками, примыкающими к переходам между катушками пар, а Наружная - витками, примыкающими к переходам между парами катушек и к переходам между .катушками пар 3j . Такая обмотка является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту. Недсхгтатки обмотки - увеличенное нап ряжение между противопежвшими витками пар катушеК( раличие незаполненного вит ком npocTpaHctfla в середине катушки каждой пары, что снижет заполняемость объема обмотки активным материалом. ; Цель изобретения - увеличение коэффициента заполнения обмотки витками и уменьшение величинь продольной изоляции за счет уменьшения напряжения меж ду противолежащими витками пар катушек и С1гажения амплитуды межкатушечных перенапряжений. Указанная цель достигается тем, что в дисковой обмотке трансформатора, состоящей из последовательно соединенных пар переплетенных катушек, внутренняя поверхность которой образована витками, примыкающими к переходам между катушками пар, а наружная - витками, примыкающими к переходам между парами катушек и к переходам между катушками пар, пары катушек, наружные витки которых примыкают к переходам между парами, чередуются с парами катушек, наружные витки которых примыкают к переходам между катушками пар. На фиг. ,1 изображена схема переплетения витков в катушках; на фиг. 2 - схе ма расположения наружных витков в паре катушек обмоткщ на фиг. 3 - схема расположения наружных витков соседней пары катушек обмоткщ на фиг. 4,5,6,7 - схем объяснякщие взаимодействие перенапряжений в парах катушек. Обмотка состоит из последовательно соединенных пар пере плетенных катушек, каждые две из которых содержат витки , переход. 33 и переход 34. На фиг. 1 видно, что в верхней паре/ катушек наружными являются витки 1 и 16, примыкающие к переходам 33, а в с седней нижней паре наружные витки 24 и 25 примыкают к переходу 34. На фиг. 2 видно, что наружные витки 1 и 16 примыкают к переходам 33 и поверхность пары катушек образуется, в основном, названными витками; 35 средняя точка витка 1; 36 - средняя точка витка 16. На 4мг. 3 наружные витки 25 и 24 пр мыкают в переходу 34 и поверхность этой соседней пары катушек образуется, в основном, данными витками; 37 - средняя гочка витка 25; 38 - .средняя .точка витка 24. На фиг. 1 также видно, что стационарные напряжения между прямопротиволежащими витками между парами катушек не 7 54 ревышают напряжения двух катушек (разости 20-5 15, 28-13 15, , , , 26-15 11, , V. , 25-16 9, напряжение двух катушек равно витковым напряжениям). Незаолненные места внутри и снаружи катушек отсутствуют. Для объяснения полученного физического эффекта дана схема (фиг. 4) замещения пары катушек, от которой отключены полувитки 1-35 и 16-36 для придания схеме симметрии. На этой схеме жирной линией обозначены витки одной ветви, показанъ емкости витков через промежуток между катушками и емкости между витками внутри катушки; 39 и 40 - импульс ЭДС Е. . . Схема на фиг. 4 райделена на две подсхемы (фиг. 5 и 6) путем разделения исход11ь х ЭДС на два воздействия, одно из воздействий дано на фиг. 5, другое на фиг, 6 (41-ЭДС 0,5 Е; 42-ЭДС - 0,5 Е). На фиг. 5 получаем первую составляющую перенапряжений, здесь ёмкости внутри катушек iffe участвуют в процессе, так как напряжения на них равны нулю, направление тока 0 показано стрелками. На фиг. 6 получаем вторую составляющую перенапряжений , здесь токи Э имеют противоположные направления в ветвях (ОДНОЙ и той же катушки и их магнитные потоки бзаимно компенсируются. На фиг. 7 показана схема замещения, воспроизводящая первую составляющую перенапряжений в предложенной обмотке. Эта схема состоит из схем фиг. 5, к которой добавлены возбужденные токами U 2 полувитки 1-35, 16-36, 25-37, 24-38 (схемы фиг. 4,5,6 отражают процесс в паре катушек без этих полувитков, на фиг. 7 эти полувитки возвращены вместе с токами, в полувитках представлена основная составлякнцая тока). Полувитки 1-35 и 16-35 образуют виток, в котором 9 протекает от начала к концу и создает положительный магнитный поток, охватывающий все витки обеих пар катушек; полувитки 25-37 и 24-38 образуют виток с током, протекающим от конца к началу и создающим :-грицательный магнитный поток, также пронизывающий витки обеих пар катушек. В результате напряжения от действия потоков этих витков вычитаются, что приводит к снижению перена пр1жений в обеих парах катушек. Для осуществления переходов, как видно на фиг. 2 и 3, внутренние витки также выходят на поверхность малыми участками. В предложенной конструкции в пределах . 573 2-4-х пар катушек сумма наруяшых частей витков, примыкающих к переходам между парами катушек, равна сумме частей витков, примыкавэщих к переходам между катушками пары. Физическим эффектом определяется, и технико-экономический результат, который заключается в уменьшении межкатушечных промежутков, увеличении заполнения витками объема обмотки на 2-3%, снижении веса трансформатора на 5-10% и снижении потерь в обмотках. Формула изобретения Дисковая обмотка трансформатора, состоящая из последовательно соединенных пар переплетенных катушек, внутренняя поверхность которой образована витками, примыкающими к переходам между катушками пар, а наружная - витками, примыкающими к переходам между парами ка5тушек и к переходам между катушками пар, отяичающ аяс я тем, что, с целыр увеличения коэффициента заполнения обмотки внггками и уменьшения величины продольной изоляции за счет уменьшения напряжения между прямо противолежоцими витками пар катушек и снижения амплитуды межкатушечных перенапряжений, пары катушек, наружные витки которых примыкают к переходам между парами, чередуются с парами катушек, наружные витки которых примыкают к переходам катушками пар. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ N 1563349, кл. 21(3 49, 1966. 2.Патент ФРГ № 1613693, кп. 21 , 1967. 3.РТМ 16-800 376-76 Трансформаторы силовые общего назначениями. Параметрьг Продольной изоляции обмоток ЦО-75О вК, черт. 8.

15

X

/Л

/3

--

25 1 2ff

II ДIllHiiii,iiii ..ii.iiif i.i...iiii,iA.i«..

t9 128

Фии

739665

а JL ± ± ± ± ± J.

9

TTTJLrJlT

а

TTTTTTT Т

л

w/l т TT т ТТГ т

/

S

X

S

J.

.|А

X

а

bd

111 I I I. , -

rJ« nJ.-a « л - вкля .

9utk

Фмг5