Трансформатор силовой

 

(72) Авторы изобретения

А. Ф. Горбунцов, И. Ю. Мелешко, Н. В. Попович, А. А. Жгутов, К. И. Попович, Г. И. Биер и Ю. Н, Шафнр (7I ) Заявнтель (54) ТРАНСФОРМАТОР СИЛОВОЙ

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к обмо кам силовых трансформаторов, Известен трансформатор, обмотка ко торого содержат параллепьные ветвн.

В таких обмотках применяют транспоэищпо ветвей, которые способствуют бопее равномерному распределению тока .по сечению витка $1) .

Однако, токи отдецьных ветвей обычно превышают токи соответствукидие равномерному распределению, что вызывает добавочные потери и нагревы в обмотке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достнгаемэму реэупьтату является трансформатор силовой, содержащий установленную на стержне магнитопровода многоходовую вантовую двухслойную обмотку с обшей транспоэицией ходов на переходе мемфу слоями s радиальным расположением от водов, снаружи которой расположена, по крайней мере, еше одна обмотка. При

2 ! этом соседнне пары отводов образуют практически одинаковые центральные yr лы 723 .

Недостаток устройства - сушественно неравномерное распределение тока по ходам, несмотря на применение транспознций. Укаэанный недостаток ведет к увепнчению потерь электроэнергии, снижвнию динамической стойкости трансфор» матора прн коротких замыканиях, к по10 вышению местных нагревов и, как след ствие, к уменьшению срока службы трансформатора.

Для компенсацни указанных недостат ков прн проектировании трансформаторов прнходнтся увеличивать вложение матервалов в конструкцию, Бель изобретения - снижение потерь эпектроэнергни и расхода материалов

ЗО эа счет более равномерного распределения тока между ходами обмотки.

Поставленная цепь достигается тем, что в известном трансформаторе силовом, содержащем установленную на стерж

883084 не магнитопровода многоходовую винтовую двухслойную обмотку с общей транспоэицней ходов на переходе между слоями и радиальным расположением отводов, снаружи которой расположена, по крайней мере, еще одна обмотка, угол cL между радиусами, по которым направлены отводы двух ближайших к переходу ходов внутреннего слоя обмотки, выполнен большим, чем угол *0, образуемый радиусами других соседних отводов. При этом отношение углов определяется из условия где В - составляющая индукции магнитного поля рассеяния, нормаль ная к поверхности контура отводов и усредненная по этой поверхностии;

D nDy- средние диаметры внутреннего и наружного слоев данной обмот ки;

g - наружный диаметр наружной обмотки

Я:.„- ЭДС, индуктируемая в контуре двух указанных ходов магнитным полем рассеяния в области обмотки; (e — угловая частота тока, На фиг. 1 приведена принципиальная схема обмоток одного стержня трансформатора; на фиг, 2 схематически показано поперечное сечение стержня; на фиг. 3 обмотка, вид сверху; на фиг. 4 - контуры, образуемые отводами обмотки; на фиг. 5 — распределение тока -по ходам обмотки.

На стержне магнитопровода 1 расположена многоходовая винтовая дву слойная обмотка 2, а снаружи — обмотка 3 (фиг. 1-3). Обмотка 2 имеет общую транспоэицию ходов 4 на переходе

5 между слоями (фиг. 2) и радиальное расположение отводов 6 (фиг. 3).

Ходы 4, заканчивающиеся отводами

6, соединяются параллельно перемычкам 7. Нумерация ходов 4 на фиг, 2 и 5 (- номер хода) соответствует нумера» ции ОТВОдов на фиг. 3 и 4е

На фит . 4 обозначено aL — централь ный угол между отводами двух ближайших к переходу ходов внутреннего слоя (седьмого и восьмого); с(. - центральный угол между любыми другими соседними отводами; В.,и Р,1- средние диа о

15 го г5 зо

35 ю

4 метры слоев обмотки 2; Qa- наружный диаметр обмотки 3.

Параллельные ветви обмотки (ходы 4, заканчивающиеся отводами 6 н перемычками 7) образуют систему замкнутых контуров, в которых магнитное поле рассеяния индуктирует ЭДС. Под действием этих ЭДС в указанных контурах возникают циркулирующие токи, которые, накладываясь на основные, являются причиной неравномерного распределения рм ультирующих токов по ветвям. Это распределение может быть рассчитано по известной методике и измерено в опыте. . Изменяя соотношение между углами

cL ид.о, можно изменять размеры указанных контуров и тем самым влиять на распределение тока. Необходимым условием реализации этого положения является наличие снаружи винтовой обмотки с отводами еще хотя бы одной Обмотки, так как лишь в этом случае в области отводов магнитное поле будет достаточНо сильным. Это требование практически всегда выполняется, так как рассмат риваемая обмотка обычно не бывает наружной.

Качество распределения тока в обмотке характеризуется относительным то« ком наиболее нагруженной ветви2» Э JQp, где — реальный ток ветви, р - ток, соответствующий равномерному распределению.

Чем ближе ток И. к единице, тем меньше добавочные потери и нагрев и выше электродинамическая стойкость обмотки. На фш. 5 приведено типичное распределение тока в обмотке в виде зависимости тока + от номере хода т для нескольких значений отношения cL/c .g.

Для aL/ е з 1; соответствующего реаль» ной конструкции известного устройства, приведены опытные (пунктир) и расчеч ные (сплошные линии) значения токов, а для остальных значений cL/с о - расчетные. С увеличением aL/cLo ток .1/9 наиболее нагруженного восьмого хода заметно уменьшается (фиг. 5), а токи

Остальных ходов несколысо увеличиваются. При dl або 3 токи Jz ИЗвуравниваются, а при больших значениях dJ cLa наиболее нагруженным становится седьмой ход, ток которогоЗ в отличие ат тока 3g с увеличением aL aL@ не умень шается, а растет, при некотором значении еб/ о о достигает исходного значения тока й, а при дальнейшем увеличении cL/cL о превысит его.

883984 Ь

Ycnoaae oL /с(.о З будет выполнено, если

Е =

„= (Dg- „) BcLo

Введем обозначения:

- число параллельных ветвей; „ „д токи ветвей с номерамй и и w - 1)

4 пО - исходное значение тока )п (при

+ /о О 1) е (Ь1 - значение * / alO при котором

a m - Vm-1

9 1- значение с(,/*o при котором e-w =- mo

Тогда результаты приведенного анализа графиков (фиг. 5) м жно обобщить следующим образом. Положительный эффект, т. е. снижение тока наиболее нагруженной ветви, имеет место 1ф»

Э < Ы )с(,O < )Ъ, причем максимальный эффект наступает при d./DL O )Ь, . Для реализации целесообразно испольэовать областьд« do < )Ь„, так как при

P> < aL/с o < Pg, эффект не выше, а габариты отводов больше..

2Ф

Выразим величину g1 через параметры обмотки и магнитного поля. Имеем

Е (1-1) Eo+E +(-1)(Ео- Ро) Е 1оБм (q)

25 где Е g - ЭДС ветви 1.; Е„,=ь E»„, или с учетом (2) o E E0- E(- )ока- Eтам ®

После рассеяния в области отводов можно считать осесимметричным, тогда где В - составляющая индукции поля рассеяния, нормальная z поверхности контура отводов и усредненная по этой поверхности. Кроме того, M. -ь (m- )обм Ето м - - =Е1 (о)

Еoпяи i re

О юи

so где

1 Обм 1оЮм m „" обМ. àC в контуре в a о (фиг, 4) 3

E,eO- SaC в у д 1 М д р соответственно (фиг. 4)

1ООМ (E" - Ч „- ЭДС и потокосцепление вооб ..

1О Иi } ражаемого контура образованного ветвью 3 и некоторой базисной линией в области обмотки;

w - угловая частота; (i-1)s(m-1) — множители, отражающие наличие обшей транспоэиции ходов 4 на переходах 5 (фиг. 2) и соответствующие выбору в .1 качестве базисных линий оъвода номер 1 во внутреннем слое и отвода номер 8 в наружном (фиг. 3 и 4).

Мерой циркулирующего тока ветви 50 является отклонение ЭДС от средней:

tTl

ЬЕ =Š— — +E -(li-ю-1)Е +Ет-(E-E. )1 щ, „g о щ

+вЕ;о м

55 где Ч вЂ” потокосцепление контура, образуемого ходами mи n1 — 1, в области обмотки, Подставляя (4) и (5) в (3), получаем

S ((Dy-D )do+(D -D )k) Е, откуда

/8 Е (> о о g< 1)Я юЬе о 3 1/

Положительный эффект от использования настоящего изобретения состоит в том, что распределение тока и, следовательно, потерь в обмотке трансформатора становится более равномерным, в связи с чем заданные температура наи более нагретой точки обмотки, уровень динамической стойкости и срок службы трансформатора могут быть обеспечены при меньших потерях электроэнергии и расходе материалов. Например, как видно иэ графика (фиг. 5) при eL/aLo 3 ток наиболее нагруженной ветви обмотки известного устройства снижается,с

1,14 до 1,07, это означает, что перегрузка этой ветви по току снижается с

14 до 7%, а добавочные потери с (1, 14) 1 - 13 ° 100 = 30% до (1,07) - 1) 100 14%.

883984 8 где E„- ЭДС, индуктнруемая в контуре двух указанных ходов магнитным подем рассеяни», в области обмотки, 5 Мг - угловая частота тока;

В - составляющая индукции маго- нитного поля рассеяния, нормадьная к поверхности контура отводов и усредненная по о этой поверхности;

9, и D - средние диаметры внутреннего и наружного слоев данной обмотки

Qg- наружный диаметр наружной обмотки

Трансформатор силовой, содержащий установленную на стержне магнитопровода многоходовую винтовую двухслойную обмотку с общей транспозицией ходов на переходе между сдоями и радиальным раси дожением отводов, снаружи которой расподожена, по крайней мере, еше одна обмотка, о т д и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь электроэнергии и расхода материалов за счет более равномерного распределения тока между ходами обмотки, угол а . между радиусами, по которым направлены отводы двух бдижайших к переходу ходов внутреннего сдоя обмотки, выполнен бодь, шим, чем угол д 0, образуемый радиуса: ми других соседних отводов, цричем отношение угдов а. и < о ограничено сде дующим условием

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1: Лейтес Л. В. Токи в паралдедьных вельях обмоток трансформаторов и реакторов. "Электричество, 1973, % 4.

2. Трансформатор ОРЫ-417000/750.

Чертеж активной части 60ВВ 522 037, лист. 2. а х 4