ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Настоящая полезная модель относится к электротехнике и энергетике и может быть использована для дополнительного охлаждения масляных трансформаторов.
Известно устройство охлаждения масляного трансформатора, содержащее радиатор с минеральным маслом и узел нагнетания потока хладагента (воздуха), представленный вентилятором, установленным вертикально, при этом крыльчатка вентилятора помещена в обечайку [см. патент RU 143913, H01F 27/12, 2013].
Недостатком полезной модели является малая поверхность теплообмена и, как следствие, невысокая эффективность охлаждения.
Известно охлаждающее устройство трансформатора с жидким диэлектриком, содержащее верхний и нижний металлические коллекторы с патрубками для сообщения с баком трансформатора и прямые металлические трубы круглой или овальной формы, сообщающиеся с коллекторами и вваренные своими концами в нижнюю стенку верхнего коллектора и в верхнюю стенку нижнего коллектора [см. патент RU 2308109, H01F 27/10, 2006]. Внутри указанных труб соосно с ними установлены металлические трубы меньшего диаметра, проходящие через коллекторы и вваренные своими концами в верхнюю стенку верхнего коллектора и нижнюю стенку нижнего коллектора. При этом внутренние трубы сообщаются с окружающим воздухом, а между наружными и внутренними трубами образуются кольцевые каналы для циркуляции жидкости.
Недостатками устройства являются сложность конструкции и относительно невысокая поверхность теплообмена.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для охлаждения электрического аппарата, содержащее верхний и нижний горизонтально расположенные коллекторы, соединенные с баком электрического аппарата с помощью патрубков, вертикально расположенные охлаждающие трубы, гидравлически соединенные с верхним и нижним горизонтальными коллекторами [см. А.с. СССР №1517070, H01F 27/12, 1987]. Кроме того, устройство снабжено дополнительными коллекторами и дополнительными охлаждающими трубами, расположенными горизонтально или наклонно в сторону движения жидкости и гидравлически соединенными с верхним и нижним горизонтальными коллекторами. При этом дополнительные коллекторы с дополнительными трубами размещены между вертикальными трубами под горизонтальным верхним коллектором.
Недостатком устройства является относительно невысокая степень эффективности охлаждения вследствие того, что в дополнительных коллекторах в качестве охлаждающего агента используется воздух, имеющий низкий коэффициент теплоотдачи.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения масляного трансформатора за счет дополнительного жидкостного охлаждения нижнего горизонтального коллектора.
Поставленная задача решается термоэлектрическим устройством для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, содержащее верхний и нижний горизонтально расположенные коллекторы, соединенные с баком трансформатора с помощью патрубков, вертикально расположенные охлаждающие трубы, гидравлически соединенные с верхним и нижним горизонтальными коллекторами. Над нижним горизонтальным коллектором размещена теплопередающая поверхность емкости, установленная на отдельной опоре, заполненная жидким теплоносителем и имеющая тепловую изоляцию. При этом к одной из стенок емкости прикреплены термоэлектрические модули, образующие батарею, холодная сторона которой использована для теплопередачи охлаждаемой жидкости, находящейся внутри емкости, а для отвода тепла в окружающую среду с нагретой стороны термоэлектрической батареи установлены теплоотводящие ребра.
Техническим результатом полезной модели является дополнительное жидкостное охлаждение нижнего горизонтального коллектора и, как следствие, повышение эффективности охлаждения масляного трансформатора.
Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:
- на фиг. 1 изображено предлагаемое термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора.
Термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора содержит вертикальные трубы 1, соединенные с верхним 2 и нижним 3 горизонтальными коллекторами, которые в свою очередь гидравлически соединены с баком трансформатора патрубками 4 и 5 соответственно. Над нижним горизонтальным коллектором 3 размещена теплопередающая поверхность емкости 6, установленная на отдельной опоре 7 и имеющая тепловую изоляцию 8. При этом к одной из стенок емкости 6 прикреплены термоэлектрические модули 9, образующие батарею, холодная сторона которой использована для теплопередачи охлаждаемой жидкости, находящейся внутри емкости 6, а для отвода тепла в окружающую среду с нагретой стороны термоэлектрической батареи установлены теплоотводящие ребра 10 (фиг. 1).
Термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора выполнено на основе термоэлектрических модулей 9, представляющих собой элементы Пельтье, холодные поверхности которых являются генератором холода и используются для охлаждения жидкости, а горячие поверхности снабжены системой отвода тепла. Предлагаемое термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора работает следующим образом. Нагретая жидкость поступает из верхней части бака трансформатора через патрубок 4 в верхний горизонтальный коллектор 2 откуда попадает в охлаждающие трубы 1. При охлаждении жидкости ее плотность увеличивается, и она, опускаясь по трубам 1 вниз, попадает в нижний горизонтальный коллектор 3, верхняя стенка которой является поверхностью теплопередачи от охлажденной жидкости, находящейся внутри емкости 6. Теплопередающая поверхность емкости 6 обеспечивает наиболее равномерное охлаждение жидкости, находящейся в нижнем горизонтальном коллекторе 3. Охлаждение жидкости в емкости 6 происходит от холодной стороны термоэлектрических модулей 9, прикрепленных к одной из ее стенок, при этом естественная циркуляция жидкости обеспечивается за счет разности плотностей нагретых и охлажденных объемов жидкости. Указанная на фиг. 1 форма емкости 6 позволяет непрерывно отводить нагретые потоки жидкости сразу в верхние ее слои. Для максимального сохранения холода емкость 6 (кроме стенки с прикрепленными термоэлектрическими модулями 9) имеет тепловую изоляцию 8. Достаточный отвод тепла в окружающую среду с горячей стороны термоэлектрических модулей 9 обеспечивают теплоотводящие ребра 10. Таким образом, дополнительно охлажденная жидкость по патрубку 5 поступает в нижнюю часть бака трансформатора.
В предлагаемом термоэлектрическом устройстве для дополнительного охлаждения масляного трансформатора по сравнению с прототипом обеспечивается более эффективное охлаждение жидкости, так как в качестве охлаждающего агента используется дополнительная жидкость, находящаяся в емкости, например, вода. При этом коэффициент теплоотдачи от воды к стенке при свободном ее движении выше коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании труб турбулентного потока воздуха в 3,57-9 раз. Кроме того, в наиболее жаркое время суток эффективность охлаждения жидкости, находящейся в нижнем горизонтальном коллекторе повышается вследствие того, что с повышением ее температуры увеличивается конвективная теплоотдача.
Таким образом, дополнительное жидкостное охлаждение нижнего горизонтального коллектора приводит к повышению эффективности охлаждения масляного трансформатора.