Взрывобезопасный трансформатор Советский патент 1982 года по МПК H01F27/08 

(54) ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может быть использовано при разработке мощных взрывобезопасных трансформаторов для электроснабжения шахт.

Известны сухие взрывобезопасные трансформаторы с вертикальным расположением стержней магнитопровода и концентрически установленными на них обмотками высшего и низшего напряжения 1.

В данной конструкции трансформаторов охлаждение активной части осуществляется только за счет естественной конвекции воздуха внутри герметичной оболочки, вследствие чего по сравнению с другими конструкциями она имеет более напряженный тепловой режим. Для улучшения эффективности охлаждения магнитопровод трансформатора имеет охлаждающие каналы в центрах стержней и ярем. Однако эффективность охлаждения, несмотря на это, попрежнему остается сравнительно низкой, так как сечение каналов строго ограничивается допустимой толщиной стержней, является недостаточным, каналы имеют значительную длину и циркуляция охлаждающего агента в них при естественном охлаждении наблюдается весьма незначительная. Известен также сухой трансформатор с вертикально расположенными стержнями и концентрически установленными обмотками,

5 в активной части которого установлены охлаждающие элементы, работающие на принципе тепловой трубы. Тепловоспринимающие части указанных охлаждающих элементов расположены в каналах обмоток в зо(j нах наибольшего их нагрева, а теплоотводящие - выступают за пределы обмоток и смываются воздухом внутри оболочки 2. При указанной конструкции системы охлаждения тепло, выделяющееся в обмотках за счет испарительно-конденсационного эффекта, хорошо передается только изнутри обмоток наружу, а далее, в окружающую среду, передается значительно хуже (обычным способом - за счет естественной конвекции).

Цель изобретения - увеличение эффек20тивности охлаждения активной части.

Поставленная цель достигается тем, что взрывобезопасный трансформатор, содержащий расположенную в оболочке активную часть со встроенными охлаждающими элементами в виде тепловых труб, каждая из которых включает теплоотводящую часть, снабжен продольными шинами, теплоотводяшие части выполнены V-образной формы, при этом продольные шины жестко скреплены с оболонкой.и V-образными теплоотводящими частями тепловых труб. На фиг. 1 приведена схема трансформатора с цилиндрическими обмотками, вертикально расположенными стержнями и предлагаемой системой охлаждения, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - вариант конструкции и установки тепловых труб в обмотках. В герметичной оболочке 1 трансформатора (см. фиг. 1 и 2) помещается активная часть 2. В стержни и ярмо магнитопровода 3 (в каналы) встроены вертикально охлаждающие элементы 4 в виде тепловых труб, работающих на принципе испарительно-конденсационного охлаждения. Во внутрь герметичных элементов 4 залит хладагент. Им может быть спирт, ацетон, фреоны и др. жидкости с температурой кипения 40-80С. Тепловоспринимающие части указанных тепловых труб располагаются в зонах наибольшего нагрева стержней, ярма (и обмоток), а теплоотводящие части выполнены разветвленными V-образной формы, выступают наружу за пределы магнитопровода и обмоток, имеют на концах контактные пластины 5 и жестко скреплены с оболочкой 1 с помощью продольных сборных шин 6, установленных внутри оболочки. Изготовление теплоотдающих частей разветвленными позволяет значительно увеличить зону конденсации паров хладагента, залитого внутрь тепловых труб, и тем самым интенсифицировать процесс теплопередачи с помощью тепловых труб. V-образная форма обеспечивает надежный тепловрй контакт тепловых труб с оболочкой 1. Снаружи оболочка 1 имеет охлаждающие ребра 7. Теплоотдача в трансформаторе с предлагаемой системой охлаждения осуществляется на известном принципе тепловой трубь следующим образом. Тепловые потери в стержнях и обмотках нагревают тепловоспринимающие части охлаждающих элементов в стержнях, ярмах, обмотках. При достижении температуры кипения хладагент начинает испаряться, поглощая при этом на скрытую теплоту парообразования значительное количество тепловой энергии. Пары хладагента расходятся по всему объему тепловых труб и конденсируются в их разветвленной теплоотдающей части, которая находится вне магнитопровода и обмоток жестко скреплена с оболочкой и имеет с ней непосредственный тепловой контакт. При конденсации паров полученная энергия передается теплоотдающим частям тепловых труб и посредством теплопроводности выносится на стенки кожуха, трансформатора и далее в окружающую среду. Конденсат под действием сил гравитации возвращается к тепловоспринимающей части элементов. Процесс протекает непрерывно в течение всей работы трансформатора, расход жидкости отсутствует, система практически не требует ухода. Отсутствие вращающихся деталей и трущихся поверхностей (насоса, привода и т.д.), простота конструкции делают систему надежной в эксплуатации. Внедрение предлагаемого изобретения позволяет увеличить эффективность охлаждения трансформатора, снизить максимальные температуры, уменьшить перепады температур, снизить разницу между максимальной и средней температурой обмоток. Экономический эффект по пре.1варвтельным подсчетам составит порядка 50 тыс. руб. на годовую программу выпуска 2000 щт трансформаторов и подстанция типа ТСШВ и ТСШВП. Формула изобретения Взрывобезопасный трансформатор, содержащий расположенную в оболочке активную часть со встроенными охлаждающими элементами в виде тепловых труб, каждая из которых включает теплоотводящую часть, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности охлаждения, он снабжен продольными щинами, теплоотводящие части выполнены V-образной формы, при этом продольные щины жестко скреплены с оболочкой и с V-образными теплоотводящими частями тепловь1х труб. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Селицев А. Н. Шахтные сухие трансформаторы и передвижные подстанции. М., «Недра, 1968у с. 61. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2611231/24-07, кл. Н 01 F 27/08, 1978.

«М

s

Фиг. 2

U2.J