ТОРОИДАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при изготовлении тороидальных трансформаторов высокой мощности с жесткой характеристикой и большим значением тока вторичной обмотки. Технический результат состоит в улучшении охлаждения обмоток, упрощении конструкции и увеличении к.п.д. трансформатора.
Уровень техники:
Известны конструкции тороидальных трансформаторов, в которых для увеличения эффективности охлаждения водятся дополнительные медные шины в виде разомкнутых колец, расположенных на поверхности кольцевого сердечника и находящиеся с ним в тепловом контакте (патент РФ 2364973). Недостатком такой конструкции является сложность изготовления и недостаточная эффективность охлаждения внешних силовых обмоток. Наиболее близким по технической сущности является трансформатор по патенту РФ №1821821, содержащий тороидальный магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, одна из которых выполнена в виде объемного витка и охватывает магнитопровод с возможностью теплового контакта с его поверхностью.
Существенными недостатками устройства, взятого в качестве прототипа, являются:
1) сложность изготовления объемного витка для трансформаторов большой мощности;
3) невозможность изменения числа витков одной из обмоток что ограничивает функциональные возможности.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является улучшение охлаждения сильноточных обмоток, а также упрощение конструкции трансформатора и снижение его массогабаритных характеристик.
Поставленная цель достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора собирается из предварительно сформированных водоохлаждаемых сегментов на уже собранном сердечнике с намотанной первичной обмоткой. Такая конструкция трансформатора позволяет эффективно охлаждать и первичную и вторичную обмотки трансформатора. При этом первичная обмотка охлаждается как за счет теплового контакта с водоохлаждаемыми сегментами вторичной обмотки, так и с помощью принудительной воздушной вентиляции. Дополнительным преимуществом такой конструкции является возможность производства на базе стандартного сердечника с намотанной первичной обмоткой широкой линейки сильноточных понижающих трансформаторов с различным выходным напряжением и током, заданной габаритной мощности путем простого изменения числа и сечения сегментов вторичной обмотки.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 представлен заявляемый трансформатор в разрезе.
Тороидальный трансформатор содержит кольцевой сердечник (1), первичную (2) и вторичную обмотки. Первичная обмотка выполнена медной шиной с термостойкой стеклотканевой изоляцией, например - ПСДКТ. Вторичная обмотка выполнена из сегментов плоской медной шины, соединенных между собой последовательно с помощью болтов (5).
Каждый виток вторичной обмотки представляет собой П-образный сегмент (3), с наружной стороны которого припаяна медная трубка для водяного охлаждения (6). Межвитковые соединения и выводы выполнены с помощью Г-образных сегментов (4). Вся поверхность сегментов кроме контактных площадок защищена электроизолирующей обмоткой, сформированной из четырех слоев стеклоленты толщиной 0.2 мм, пропитанной кремнийорганическим лаком.
2
2
2
В качестве примера исполнения изготовлен понижающий трансформатор мощностью 20 кВт для установки искрового плазменного спекания. На фигуре 2 (а) представлен вид сбоку, (б) - вид сверху, а (в) общий вид в сборе, трансформатора, приводимого в качестве примера исполнения. Кольцевой сердечник наружным диаметром 340 мм, внутренним диаметром 200 мм и высотой 140 мм выполнен методом навивки из электротехнической стали Э320 толщиной 0.35 мм. Первичная обмотка трансформатора рассчитана на напряжение 380 В и состоит из 300 витков медной шины сечением 18 мм (6×3 мм). Вторичная обмотка состоит из четырех витков, выполненных в виде водоохлаждаемых П-образных сегментов из медной шины сечением 640 мм (80×8 мм). Соединительные Г-образные сегменты и водоохлаждаемые профилированные выводы от вторичной обмотки также выполнены из медной шины сечением 640 мм. Трансформатор выполнен в виде законченного блока в корпусе с принудительной вентиляцией (фиг. 2в) и обеспечивает поддержание на низкоомной нагрузке напряжения в 4 В при токе до 5000 А.