Винтовая обмотка индукционного аппарата Советский патент 1981 года по МПК H01F27/28 

154) ВИНТОВАЯ ОБМОТКА ИНДУКЦИОННОГО АППАРАТА

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности обмоткам индукционных аппаратов, например транс- форматоров и реакторов.

Известна винтовая обмотка, виток которой состоит из нескольких параллельных прямоугольных проводников. Изоляцией такой обмотки служит поясная изоляция проводников, например, из полос кабельной бумаги, котораяналожена на каждый паргшлельный проводник отдельно. Толщина поясной изоляции выбирается по классу напря}1сения обмотки и лежит в пределах 0,55-1,35 мм tl.

Недостатком такой обмотки является низкий коэффициент заполнения обмотки проводниковь материгизом изза того, что каждый паргшлельный проводник имеет большую толщину поясной изоляции, и это приводит к увеличению массы и потерь индукционного аппарата. Кроме того, для уменьшения добавочных потерь от магнитного поля рассеяния при намотке обмотки, необходимо выполнять транспозицию проводников, что повышает трудоемкость обмотки.

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является винтовая обмотка индукционного аппарата, выполненная из транспонированного провода, состоящего из элементарных изолированных проводниковой имеющая по ясную изоляцию из бумаги на транспонированном проводе.

В этих обмотках обеспечивается увеличение заполнения обмотки провод10никовым материалом за счет того, что параллельные (элементарные) провод-.. НИКИ транспонированного провода имеют тонкую эмалевую изоляцию (0,1 мм), а поясная изоляция (0,7-2,0 мм) ох15ватывает все параллельные проводники транспонированного провода (фиг.1). Кроме того, резко уменьшается количество транспозиций при изготовлении обмотки, а если обмотки выполня20ются из одного транспонированного провода, транспозиций в ней не требуется Г2.

Недостатком известных обмоток из транспонированного провода является

25 то, что поясная изоляция обмотки изза больших размеров транспонированного провода накладывается неплотно и поэтому разбухает. Из-за разбуха-i ..ния поясной изоляции увеличивается 30 «е толщина, образуются масляные проСЛОЙКИ меяадУ поясной изоляцией и проводом. .

Разбухание поясной изоляции,боль шая ее толщина и масляные прослойки приводят к значительному ухудшению охлаждения обмотки (перегрев повышаeтcя на 8-15 С) . Это вызывает необ ходимость увеличивать охлаждающие каналы между соседними витками сверх требуемых размеров (в 1,5-2 раза), а также снижать плотность тока в обмотке (на 20-40%) за счет-дополнительного расхода проводникового материала. На выполнение поясной избляции расходуется дорогая кабельная бумага. Кроме того, из-за выступающего за прямоугольни-к элементарного проводника, торцы транспонированного провода имеют негладкую поверхность по периметру сечения, в результате чего на боковой поверхности обмотки повышается напряженность электрического поля и поэтому приходится увеличивать изоляционные расстояния от обмотки до заземленных частей и других, обмоток индукционного аппарата. Транспонированный провод из-за. частой перестановки элементарных проводников имеет низкую механическую прочность. Поэтому для обеспечения устойчивости обмотки от радиальных усилий приходится увеличивать расход проводникового материала.

Указанные Недостатки приводят к увеличению массы, нагрева и потерь электроэнергии электроиндукционного аппарата.

Цель изобретения - уменьшение массы, нагрева и потерь электроэнергии индукционного аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в известной винтовой обмотке индукционного аппарата, выполненной из транспонированного провода, состоящего из элементарных изолированных проводников, и имеющей поясную изоляцию, например, из бумаги, обмотка снабжена дополнительным элементарным проводником с поясной изоляцией расположенным по крайней мере на одной боковой поверхности обмотки. Кроме того, дополнительные проводники выполнены из высокопрочного материала, например из маломагнитной стали или из сплава цветных металлов.

Благодаря дополнительным элементарным проводникам с поясной изоляцией требуемой толщины обеспечивается электрическая прочность главной и продольной изоляции обмотки. Этому способствует также гладкая поверхность дополнительных проводников. При этом отпадает необходимость в выполнении ПОЯСНОЙ изоляции собствен- но на транспонированном проводе.

На фиг.1 изображена известная об мотка,, осевое сечение; на фиг.2 редлагаемая обмотка, осевое сечеие.

На боковой поверхности 1 обмотки (фиг.2) транспонированный провод 2 акрыт дополнительным элементарным роводникам 3 с поясной изоляцией 4. При этом поясная изоляция 4 (фиг.1) на траГнспонированнрм проводе 2 отсутствует.При известном решении (фИг.1) из-за разбухания поясной изоляции- и между поясной изоляцией и транспонированным проводом 2 образуется масляная «прослойка 5, а поясная изоляция 4 перекрывает межвитковый канал б.

При необходимости снизить добавочные потери в дополнительном проводнике 2 от радиальной составляющей магйитного поля рассеяния проводник 2 может быть расщеплен вдоль оси обмотки, как показано на фиг.2 (виток 5 )

Для обеспечения механической прочности транспонированного провода без поясной изоляции целесообразно наложить на него бандаж, например из стекловолокнистой ленты. Чтобы бандаж не ухудшал охлаждение транспонированного провода, предпочтительно выполнять его из тонкой ленты и накладывать с зазором между соседними бандажами. Бандаж может выполняться в виде колец, наматываемых вокруг п: овода. Для упрощения технологии нане.сения бандажа целесообразно наносить его по винтовой линии с зазором между винтами. I

Толщина бандажной ленты может быть

0,06-0,1 мм, ширина 3-5 мм, шаг между бандажами 30-60 мм.

Такой бандаж обеспечит достаточную механическую прочность и практически не ухудшает охлаждение, так как он имеет малую толщину и закрывает, незначительную поверхность .провода.

Для уменьшения циркулирующих токов 6т несовершенства транспозиции целесообразно выполнить транспозицию дополнительных проводников относительно транспонированных проводов.

Для снижения циркулирующих токов дополнительно провода можно также соединить с транспонированными проводами через сопротивление, например, из высокоомной проволоки, которое достаточно установить на одном из концов обмотки. Сопротивлением можно уменьшить циркулирующие токи между дополнительнь1ми транспонированными проводами до любой требуемой величины.

При использовании сопротивления дополнительные проводники практически исключаются из пропускания нагрузочного тока и используются только для упрочнения изоляции и повышения механической стойкости обмотки.

Благодаря отсутствию поясной изоляции на транспонированном проводе резко улучшаются условия охлаждения обмотки. Это позволяет уменьшить меж витковые каналы, но повысить плотность тока в обмотке, из-за чего уменьшатся ее размеры. При винтовой обмотке, когда между соседними витками действует напряжение одного витка, эмалевой изоляции элементарных проводников транспонирован ного провода достаточно для прочности продольной изоляции обмотки. За счет указанных преимуществ предлагаемой обмотки снижается масса, нагрев и потери электроэнергии индукционного аппарата. Изобретение позволяет также повысить нагрузочную способность и увели чить единичную мощность индукционного аппарата, повышает динамическую стойкость обмотки от радиальных меха нических усилий. Формула изобретения 1. Винтовая обмотка индукционного аппарата, выполненная из траснпониро ванного провода, состоящего из элементарных изолированных проводников, и имеющая поясную изоляцию, например, из бумаги, отличающаяся ем, что, с целью уменьшения,массы, нагрева и. потерь электроэнергии индукционного аппарата, обмотка снабжена дополнительным элементарным проводником с поясной изоляцией расположенным, по крайней мере на одной боковой поверхности обмотки. 2. Обмотка ПОП.1, отличающаяся тем, что дополнительные проводники выполнены извысокопрочного материгша, например маломагнитной стали или сплава цветных металлов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тихомиров П.М, Расист трансформаторов. М., Энергия, 1968, рис.5-20. 2.Герасимова л.С. и др. Технология и механизация производства обмоток и изоляции силовых трансформатрров. М., Энергия, 1979, рис.3-1.