Трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками

 

ТРАНСФОРМАТОР С ДИСКОВЫМИ ЧЕРЕДУЮЩИМИСЯ ОБМОТКАМИ, представляющий собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, отличающийся тем, что, с цеттью улучшения условий охяаждения и повышения надежности трансформатора , корпус выполнен со съемной крышкой, к которой прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной, образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отверстием, через которое проходит стержень магнитопровода , соединительные пластины прикреплены к крышке с помощью соединительных элементов. О) tc | о эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(51) Н 01 F 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ (21) 3604925/24-07 (22) 25.04.83 (46) 30. 10.84, Бюл. № 40 (72) М.А.Нагорный, В.М.Грушко, В.Н.Колчак, Г.A.Êóòåëåâ и Л.И.Сердюк (53) 62! 314.213.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 193607, кл. Н 01 F 27/22, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 1016663, кл. Н 01 F 27/22, 28.09.81. (54)(57) ТРАНСФОРМАТОР С ДИСКОВЫМИ

ЧЕРЕДУЮЩИМИСЯ ОБМОТКАМИ, представляющий собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, отличающийся тем

У что, с целью улучшения условий охлаждения и повышения надежности трансформатора, корпус выполнен со съемной крышкой, к которой прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной

7 образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отверстием

Э через которое проходит стержень магнитопровода, соединительные пластины прикреплены к крышке с помощью соединительных элементов.

112)708

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству индукционных аппаратов, преимущественно взрывозащищенных трансформаторов с дисковыми чередующимися обмотками мощностью 100-1600 KB.А.

Известен трансформатор с дисковыми чередующими обмотками, активная,.часть которого, размещаемая в кожухе, представляет. собой магнито- 10 провод с насаженными на его стержни обмотками, состоящими из дисковых чередующихся катушек.

Магнитопровод расположен таким образом, что стержни его размещены 15 горизонтально, а друг относительного друга — в вертикальной плоскости. Между катушками обмоток размещены плоские теплоотводящие элементы (пластины), свободные концы ко- 20 торых заходят в гофры кожуха. Теплоотводящие элементы служат для раз— вития поверхности охлаждения активной части, а гофры кожуха— для увеличения поверхности его охлаж-25 ,цения и интенсификации отвода тепла в окружающее пространство. Кожух с размещенной в нем активной частью заполняется кварцевым песком, обеспечивающим взрывозащиту и снижающим тепловое сопротивление между теплоотводящими элементами и гофрированной поверхностью кожуха (1) .

Недостатком известного трансформатора является наличие большого теп-З5 лового сопротивления на участке отвода тепла между теплоотводящими пластинами и гофрами кожуха из-за наличия промежутка между ними, который заполняется песком. Вертикальное 40 расположение стержней магнитопроводов друг относительно друга приводит к неравномерному нагреву обмоток по высоте. Сравнительно низкая теплопроводность песка и наличие 45 воздуха между песчинками приводит к существенному перепаду температуры на участке между поверхностью пластин и внутренней поверхностью гофр. При общем перепаде температуры между об- 50 моткой и поверхностью кожуха в 3040 С на этот промежуток приходится о

17-22 С. Это приводит к снижению

0 эффективности охлаждения активной части, а следовательно, к снижению 55 мощности трансформатора.

В этой конструкции усложнена технология изготовления трансформатора из-за необходимости выполнения боковых поверхностей кожуха гофрированными, что приводит также к повышенному расходу конструкционных материалов. Гофрированная поверхность при длине гофр в 250-300 мм оказывает недостаточное сопротивление давлению взрыва, из-за чего засыпка песком кожуха обусловлена также необходимостью обеспечения взрывозащиты (кварцевой). Наличие песка приводит к существенному увеличению массы трансформатора.

Существенным недостатком известной конструкции трансформатора является размещение стержней магнитопровода вертикально друг относительно друга, что приводит к увеличению габаритного размера по высоте, являющегося нежелательным при применении таких трансформаторов особенно в горных выработках, где условия для доставки и передвижки стеснены.

Болтовые соединения, крепящие крышку кожуха к фланцам, требуют периодического контроля ширины щели между ними для исключения нарушения взрывозащитных свойств трансформатора.

Известен также взрывозащищенный трансформатор, содержащий корпус со съемными крышками, к двум противоположным съемным крышкам закреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние плоские теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни расположенными в вертикальной плоскости дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположена контактная поверхность теплоотводящих пластин (2) .

Однако известный трансформатор имеет ухудшенные условия охлаждения.

Цель изобретения — улучшение условий охлаждения и повышение надежности трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе с дисковыми чередующимися обмотками, представляющем собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, корпус выполнен со съемной крышкой, к которой прикреплены внеш1121708 4 ние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной, образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отверстием, через которое проходит стержень магнитопровода, соединительные пластины прикреплены к крышке корпуса с помощью соединительных элемен- 10 тов.

На фиг.1 представлен трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками, общий вид; на фиг.2 — трансформатор с внутренними теплоотводящими пластинами, соединенными попарно соединительными пластинами, на фиг.3 и 4 — конструкция попарно соединенных пластин, выполняемых для одной. и для трех фаз трансформатора соот- 20 ветственно; на фиг.5 — выполнение теплоотводящих элементов с отверстием, повторяющим сечение стержней.

Трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками (фиг.1) содержит 25 активную часть, представляющую собой магнитопровод 1 с насаженными на его стержни 2 дисковыми чередующими обмотками, состоящими из отдельных катушек 3. Между катушками 3 раз-30 мещены внутренние плоские теплоотводящие элементы 4. Активная часть размещена в кожухе 5 трансформатора,содержащем крышку 6 с прикрепленными на ней внешними охлаждающими элементами 7 (ребрами). Свободные концы 8 внутренних теплоотводящих элементов 4 прикреплены к внутренней стороне крышки 6 кожуха 5. Ярма 9 магнитопровода 1 трансформатора стянуты при помощи ярмовых балок 10 и 11. Верхние ярмовые балки 10 своими полками прижаты к внутренней стороне крышки 6. На крышке 6 смонтированы кабельные коробки 12, содеРжащие ка- 45 бельные вводы 13, служащие для подвода и закрепления в них силовых кабелей. Стенки 14 кабельных коробок 12 используются в качестве теплоотводях элементов.

На фиг.2 внутрнние теплоотводящие элементы 4 соединены попарно соединительной пластиной 15, образуя единый элемент с П-образным сечением, и могут выполняться как на одну фазу,55 так и на все фазы одновременно (фиг.3 и 4). Для исключения короткозамкнутых витков при их размещении между катушками 3 в полках теплоотводящих элементов 4 выполнены разрезы.

Соединительные пластины 15 прикреплены к крышке 6 кожуха 5, например при помощи болтовых соединений 16. Верхние ярмовые балки 10, стягивающие ярма 9, своими верхними полками по всей их поверхности прижаты к крышке 6 кожуха трансформатора. Теплоотводящие элементы 4 фиксируют стержни 2 магнитопровода 1 с насаженными на них катушками 3 в горизонтальном положении.

Равномерное распределение фиксации стержней в горизонтальном положении исключает их прогиб и соответ— ственно повреждение катушек из-за неравномерного распределения усилий прижатия их к теплоотводящим элементам 4.

На фиг.5 приведено выполнение теплоотводящих элементов с отверстиями, повторяющими сечения стержней 2 с обеспечением технологического и изоляционного зазоров 17 (показаны одной позицией ввиду их малости). Выполнение в теплоотводящих элементах отверстий по форме стержней позволяет удерживать магнитопровод строго в горизонтальном положении и одновременно повысить эффективность отвода тепла за счет сближения тепловыделяющих (стержни магнитопровода) и тепловоспринимающих (теплоотводящие элементы) частей общей системы теплоотвода.

На фиг. 6 показано, что применение равномерно распределенного фиксатора исключает прогиб стержней и предотвращает возникновение факторов, приводящих к повреждению изоляции катушек обмотки.

Такое крепление активной части трансформатора позволяет также обеспечить зазор между нижней частью кожуха трансформатора и таким образом улучшить конвекцию воздуха внутри кожуха.

Крепление активной части на теплоотводящих элементах к крышке кожуха позволяет в продолжение всего перио— да эксплуатации обеспечить требуемый зазор между фланцами кожуха и крышкой за счет массы самой активной части. При этом может быть уменьшено количество крепящих элементов и за счет этого упрощена конструкция и технология изготовления с одновре1121708 менным повышением надежности взрывоПрогиб стержней 2 магнитопровода 1 40 исключается за счет равномерного распределения вдоль их длины теплоотводящих элементов 4, которые являются одновременно фиксаторами стержней 2 в горизонтальной

45 плоскости. Равномерная фиксация стержней 2 в горизонтальной плоскости исключает повреждение изоляции катушек 3 от механических усилий из-за их равномерного распределения по всей поверхности соприкосновения катушек с теплоотводящими элемен50 тами. защиты.

Отвод тепла от катушек 3 дисковых чередующихся обмоток к крышке 6 осуществляется теплопроводностью через внутренние теплопроводящие элементы 4.

В окружающую среду тепло отводится при помощи внешних теплоотводящих элементов 7.

Отвод тепла от ярм магнитопровода осуществляется при помощи теплопроводности через верхние ярмовые балки

10 и стенки кабельных коробок 12.

Остальная часть тепла отводится конвекцией воздуха и излучением. 15

Трансформатор работает следующим образом.

Напряжение к обмоткам, состоящим из катушек 3 трансформатора, подводится и отводится при помощи кабе- 20 лей через кабельные коробки 12, содержащие кабельные вводы 13. Выделяемое при прохождении тока в катушках тепло отводится теплопроводностью через внутренние теплоотводящие элементы 4 к крышке 6 с внешними охлаждающими элементами 7. От ярм 9 частично тепло отводится теплопроводностью через ярмовые балки 10, крышку 6 и сопряженные с ярмовыми 30 балками стенки 14 кабельных коробок 12.

Остальная часть тепла от активной части отводится к кожуху 5 и крышке 6 при помощи конвекции и излучения. От крышки 6 и кожуха 5 в окружающую среду тепло отводится конвекцией воздуха и излучением, На крышку;.6 постоянно действует усилие, определяемое массой активной части, что обеспечивает на протяжении всего периода эксплуатации минимальный взрывонепроницаемый зазор между крышкой 6 и фланцами кожуха.

В случае взрыва внутри кожуха 5 масса активной части трансформатора, которая может достигать нескольких тонн, также препятствует увеличению зазора и прорыву продуктов взрыва в окружающую среду вследствие постоянно действующего усилия на крышку 6, что повышает надежность взрывозащиты предложенного трансформатора и применения его в условиях взрывоопасных производств.

Осмотр и ремонт активной части осуществляется путем извлечения ее из кожуха совместно с крышкой.

Выполнение трансформатора с дисковыми чередующимися обмотками в соответствии с предложенным техническим решением позволяет обеспечить уменьшенные размеры по высоте примерно на одну четверть, исключить прогиб стержней магнитопровода за счет равномерного их фиксирования и одновременно упростить конструкцию, исключив необходимость выполнения гофр для увеличения поверхности охлаждения.

Непосредственное соединение теплоотводящих элементов с крышкой трансформатора позволяет повысить эффективность охлаждения активной части за счет снижения теплового сопротивления между теплоотводящими элементами и крышкой кожуха.

Выполнение теплоотводящих элементов односторонними приводит к уменьшению их массы приблизительно в полтора-.два раза.

В целом мощность трансформатора в заданных габаритных размерах может быть увеличина на 5-8Х.

Активная часть трансформатора, постоянно воздействуя через теплоотводящие элементы своей массой на крышку кожуха, создает между нею и фланцами кожуха минимальный зазор, повышая тем самым надежность его взрывозащиты. г ов

А/2. Z

Фиг. z

1121708

ВНИИПЦ Заказ 7989/40 Тираж 682 По сное

Филиал ППП Иатент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Г, м

Юн