Электрическая обмотка Советский патент 1981 года по МПК H01F27/28 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕС1САЯ ОБМОТКА

I

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции обмоток, рассчитанных на большие токи, для электроиндукционных аппаратов, например для электропечных трансформаторов и трансформаторов для ртутных выпрямителей.

Сильноточные .обмотки низкого нац- ряжения указанных аппаратов обычно выполняются из проводника большого сечения в вида листа и могут иметь всего один, два или несколько витков. При числе витков и обмотке более двух, располагающихся концентрически в радиальном направлении,.возникает проблема осуи;ествления перехода мелоду витками в определенной зоне их периметра с целью последовательного соединения витков и их частей, или выполнения транспозиции между шинами, образующими отдельные параллельные витки.

Конструктивное исполнение переходов должно отвечать нескольким треоованиям. Переходы, по возможности, должны вписываться в размеры, обусловленные внешними размерами листового или шинного проводника и необходимыми изоляционными расстояниями между витками обмотки и между данной обмоткой, и другими частями аппарата, не вызывая их увеличения. Переходы от внутреннего витка к наружному и от наружного к внутреннему

10 осуществляются в одной зоне по пе-риметру витков, как бы перекрещиваясь, так что проводник, образующий часть внутреннего витка, последовательно соединяется с проводником,

ts образующим часть наружного витка. При этом сечение перехода должно быть достаточным, чтобы не вызывать значительной концентрации электрического тока большой величины (до

20 десятков тясяч ампер) и чрезмерную плотность тока местных нагревов. Одновременно переход должен обладать достаточной механической прочностью для восприятия электродинамических усилий, возникающих в обмотке при различных режимах работы аппарата и достигающих, например, в трансформаторах мощностью свьше 50 MBA величины порядка 100 Т.

Известна обмотка, содержащая концентрически расположенные витки, выполненные из листового материала, где переходы от витка к витку в радиальном направлении осуществляются с помощью токопроводящей вставки треугольной формы, приваренной или припаянной к концам соединяемых между собой проводников, при

нем каждый из концов выполнен остроугольным. Такое выполнение встазкй обеспечивает расположение переходов в пределах размеров проводников и, .одновременно, необходимую, поверхность соприкосновения концов с вставкой за счет их частичного перекрытия и при этом частичную компенсацию уменьшения сечения срезанных проводников pj.

Однако из-за необходимости соблюдения и технологических расстояний между проводниками, в местах перехода, начало и конец треугольной вставки (вдоль оси проводника) не совпадают с началом наклонного среза в одном из соединяемых проводников и с началом среза в другом проводнике.

Следствием этого является уменьшение сечения витка в месте перехода из внутреннего витка в наружный, что ведет к увеличению потерь мощности, местных нагревов и уменьшению механической прочности при действии радиальных сил от короткого замыкания. Кроме того, ограничена площадь сечения перехода, что требует ограничения плотности рабочего (номинального) тока до определенной величины (для ограничения по.терь мощности в месте пайки)

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является электрическая обмотка, содержащая не менее дву концентрически расположенных в радиальном н-аправлении витков из листового или шинного проводника,-между которыми в пределах высоты проводни.ка осуществлены переходы через токопроводящую вставку, имеющую равную ширине канала между витками, и соединяющую противолежащие концы

ступенчато разрезанных в поперечной плоскости проводников соседних витков, в которой переход между проводниками внутреннего и наружного витк в радиальном направлении .выполнен ткопроводящей. вставкой прямоугольной формы. Витки имеют соответственно прямоугольнь:й вырез,.

Достаточно большая протяженность прямоугольной вставки обеспечивает низкое переходное сопротивление и плотность тока через .вставку и примыкающие поверхности соединяемых проводников, а также механическую прочность соединения непосредственно в зоне вставки 2.

Основным недостатком этой конструкции является значительное уменьшение сечения витка (более, чем на

50%) в начальной части прямоугольного выреза в проводнике, не перекрываемого вставкой, что ведет к увеличению потерь мощности, местных нагревов или к невыгодному занижению допустимой рабочей плотности тока всей обмотки и нежелательному снижению электродинамической стойкости обмотки (более чем в 2 раза).

Цель изобретения - повьшхение величины допустимого тока, термической и электродинамической стойкости об мотки.

с этой целью в электрической обмотке, содержащей не менее двух концентрически расположенных в радиальном направлении витков из листового или шинного проводникаJ между которыми в пределах высоты проводника осуществлены переходы через токопроводящую вставку, имеющую толщину, равную ширине канала между витками, и соединяющую противолежащие концы ступенчато разрезанных в поперечной плоскости проводников соседних витков, плоскости вставки, ирилегаюш.ие к поверхностям соединяемых проводников, имеют форму равнобедренной трапеции и параллельно смещены вдоль оси проводников, так что поперечное сечение вставки в плоскости витка имеет форму параллелограмма, поперечные разрезы в проводнике имеют одинаковый с одной из бо новых сторон трапеции наклон к оси проводника, а противоположные концы скошенных боковых граней вставки перекрьюают начала поперечных разрезов в соединяемых проводниках. На фиг, 1 изображена витковая обмотка с переходами между проводниками внутреннего и внешнего витка; на фиг. 2 - соединения между кон центрическими витками обмотки; на фиг. 3 - перекрещивающиеся переходы между проводниками внутреннего и внешнего витков, расположенных один над другим, Проводники 1-4 имеют ступенчатые поперечные разрезы (проводник 1 по линии ABCD, проводник 3 по линии EFKL).Между концами ступенчато разрезанных в поперечной плоскости проводников 1 и 3 размещена токопроводящая вставка 5. Плоскости 6 и 7 прилегают к поверхностям .соединяемых проводников 1 и 3, имеют форму равно бедренной трапеции и параллельно сме щены вдоль оси проводников 8 так, что поперечное сечение вставки в пло кости витка (перепендикулярной оси обмотки) имеет форму параллелограмма. Поперечные разрезы проводников имеют одинаковый с одной из боковых сторон трапеции наклон к оси проводника (АВ и СО); ( EF и KL)Длина MN вставки за счет скошенных боковых граней несколько больше длины АЕ между началами поперечных разрезов в соединяемых проводниках. При этом постепенное уменьшение поперечного сечения проводника в зоне поперечного разреза АВ или EF компенсируется постепенным увеличением добавляющегося поперечного сечения прилегающей скошенной части вставки. Выполнение перекода между проводниками смежных витков с помощью пред лагаемой конфигурации позволяет получить равнопрочную обмотку по сече ниям витков, уменьшить потери и нагрев. Использование переходов предлагаемой конструкции в обмотках, например мощных электропечных транс-, форматоров, позволяет расширить диапазон применения шинных обмоток, в . TOW числе в случаях, когда листовая обмотка при числе витков два и более становится чрезмерно тяжелой и трудо емкой в технологическом отношении. Разработка однофазного электро печного трансформатора мощностью 27 MBA для ферросплавных печей с секционными обмотками низшего напряжения из шинного материала, в которых использована предлагаемая конструкция переходов,, обеспечивает экономический эффект 3000 руб, на один трансформатор. Изобретение применимо также и в других электропечных трансформаторах и аппаратах с сильноточными обмотками. Формула изобретения Электрическая обмотка, содержащая не менее двух концентрически расположенных в радиальном направлении витков из листового или шинного проводника, между которыми в пределах высоты проводника осуществлены переходы через токопроводящую вставку, имеющую толщину, равную ширине канала между.витками, и соединяющую противолежащие концы ступенчато разрезанных в поперечной плос-: кости проводников соседних витков, отличающаяся тем, что, с целью повьшгения величины допустимого тока, термической и электродинамической стойкости обмотки, плосЧости вставки, прилегающие к пЬверхностям соединяемых проводников, имеют форму равнобедренной трапеции и параллельно смещены вдоль оси проводников, так что поперечное сечение вставки в плоскости витка имеет форму параллелограмма, поперечные разрезы в проводнике имеют одинаковый с ..-. одной из боковых сторон трапеции наклон к оси проводника, а противопололсные концы скощенных боковых граней вставки перекрывают начала поперечных разрезов в соединяемых проводниках. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1220031, л. 2, , 1967. 2.Трансформаторный агрегат Э01ЩК-16000/10-К, .выпускаемый Электр.опромремонтом. ЮТП, 1977.

Фиг.1