УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Настоящая полезная модель относится к электротехнике и энергетике и может быть использована для 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 [патент RU № 143913, H01F 27/12, 2013].
Недостатком полезной модели является малая поверхность теплообмена и, как следствие, невысокая эффективность охлаждения.
Известно термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора [патент RU № 165628, H01F 27/12, 2016], 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.
Недостатком устройства является относительно невысокое количество тепла, передаваемое нижнему горизонтальному коллектору от дополнительной емкости вследствие использования естественной конвективной теплоотдачи в ней.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является система охлаждения трансформатора, содержащая теплообменники, металлический бак с маслом, в котором размещены магнитопроводы и обмотки с отводами [патент RU№ 2349979, H01F 27/12, 2007]. Металлический бак выполнен расширенным в нижней части с образованием по периметру бака горизонтальной площадки над дном, в которой выполнены отверстия и закреплены равномерно по периметру бака теплообменники в виде цилиндрических тепловых труб с зонами нагрева и охлаждения. При этом в зоне охлаждения тепловых труб выполнено оребрение.
Недостатком изобретения является относительно невысокая степень эффективности охлаждения масла в баке трансформатора вследствие недостаточного отвода тепла в зоне охлаждения тепловых труб.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения масляного трансформатора за счет более эффективного отвода тепла из зоны охлаждения тепловых труб.
Поставленная задача решается устройством для охлаждения масляного трансформатора, содержащим металлический бак с крышкой и дном, выполненный расширенным в нижней части с образованием по периметру бака над дном горизонтальной площадки с отверстиями. В них равномерно по периметру бака закреплены теплообменники, выполненные в виде вертикальных тепловых труб квадратного или прямоугольного сечения с зонами нагрева и охлаждения. В зоне охлаждения по периметру тепловых труб установлены термоэлектрические преобразователи, прикрепленные холодной стороной к тепловым трубам, а для отвода тепла в окружающую среду с нагретой стороны термоэлектрических преобразователей установлены теплоотводящие ребра.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности охлаждения масляного трансформатора за счет использования наиболее эффективного способа отвода тепла из зоны охлаждения тепловых труб.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено предлагаемое устройство для охлаждения масляного трансформатора.
Устройство для охлаждения масляного трансформатора содержит металлический бак 1 с крышкой 2 и дном, выполненный расширенным в нижней части с образованием по периметру бака 1 над дном горизонтальной площадки 3 с отверстиями. В отверстиях равномерно по периметру бака 1 закреплены вертикальные тепловые трубы 4 квадратного или прямоугольного сечения с зонами нагрева 5 и охлаждения 6. В зоне охлаждения 6 по периметру тепловых труб 4 установлены термоэлектрические преобразователи 7, прикрепленные холодной стороной к тепловым трубам 4, а для отвода тепла в окружающую среду с нагретой стороны термоэлектрических преобразователей 7 установлены теплоотводящие ребра 8 (фиг. 1).
Устройство для охлаждения масляного трансформатора выполнено на основе термоэлектрических преобразователей 7, представляющих собой элементы Пельтье, холодные поверхности которых являются генератором холода и используются для охлаждения наружной поверхности тепловых труб 4, а горячие поверхности снабжены системой отвода тепла.
Предлагаемое устройство для охлаждения масляного трансформатора работает следующим образом. Масло, нагретое в металлическом баке 1, непрерывно, омывает нижнюю часть наружной поверхности тепловых труб 4. При подводе тепла в зону нагрева 5 жидкий теплоноситель, находящийся внутри тепловых труб 4, нагревается и испаряется. При этом за счет теплоты парообразования передается значительная часть тепла, которая транспортируется паровой фазой теплоносителя в зону охлаждения 6. За счет работы термоэлектрических преобразователей 7 происходит интенсивное охлаждение наружной поверхности тепловых труб 4 и, как следствие, конденсация паровой фазы теплоносителя. Далее сконденсированная жидкость под действием капиллярных сил возвращается из зоны охлаждения 6 в зону нагрева 5 тепловых труб 4. Достаточный отвод тепла в окружающую среду с горячей стороны термоэлектрических преобразователей 7 обеспечивают теплоотводящие ребра 8.
В предлагаемом устройстве для охлаждения масляного трансформатора, по сравнению с прототипом, обеспечивается более низкая температура на наружной поверхности тепловых труб в зоне охлаждения за счет установки термоэлектрических преобразователей. Это приводит к увеличению разности температур и движущей силы процесса теплопередачи, следовательно, увеличивается количество отводимого тепла с поверхности тепловых труб при прочих равных условиях. Кроме того, анализ процесса теплопередачи в прототипе показывает, что, несмотря на оребренную поверхность теплообмена, лимитирующей стадией является теплоотдача от поверхности тепловых труб к окружающему воздуху вследствие низких значений коэффициентов теплоотдачи. В связи с этим в настоящей полезной модели предлагается наиболее простой и эффективный способ отвода теплоты из зоны охлаждения тепловых труб.
Таким образом, использование термоэлектрических преобразователей для отвода тепла с наружной поверхности тепловых труб приводит к повышению эффективности охлаждения масляного трансформатора.