ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
THREE-PHASE TRANSFORMER

Изобретение относится к электрическим трансформаторам, а более конкретно к трехфазным силовым масляным трансформаторам, предназначенным для использования в передвижных трансформаторных подстанциях.
В мелиорации широкое применение находят передвижные электронасосы с трансформаторами, позволяющими производить подключение электрооборудования к сетям напряжением выше 1000 В. Выбор места установки трансформатора и коммутационных устройств представляет проблему, если вблизи опоры линии электропередачи (ЛЭП) нет свободного места. Выходом из положения был бы трансформатор, расположенный внутри опоры ЛЭП (металлической или железобетонной специальной конструкции). Однако типовые конструкции трансформаторов имеют размеры, не позволяющие разместить их внутри опоры ЛЭП.
Известен трансформатор по патенту RU 2144229 C1, H01F 30/12, Трехфазный симметричный трансформатор (опубликовано 10.01.2000), у которого магнитная система содержит три одинаковых магнитопровода с прямоугольным окном, которые можно располагать один над другим для изменения пропорций трансформатора.
Известен патент RU 2407089 C2, H01F 27/06, H01F 27/26, Зажимная, уплотняющая, подъемная система для электрических трансформаторов и реакторов, где в трансформаторе конструктивно совмещаются детали разного назначения:
стягивающая сердечник балка снабжается транспортными отверстиями для крановых крюков.
Наиболее близким к заявленному устройству является броневой трехфазный трансформатор (Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. - М.: Высш. Шк.; Логос; 2000, - с.163).
Активная часть трансформатора содержит сердечник с ярмами, закрывающими фазные обмотки, охватывающие сердечник, при этом фазные обмотки расположены друг над другом, благодаря чему трансформатор получается вытянутой в вертикальном направлении формы с малыми размерами проекции на горизонтальную плоскость. Ярма сердечника имеют внутреннюю и наружную части. Активная часть трансформатора помещается в бак с охлаждающей жидкостью (трансформаторное масло, совтол или др.). Бак герметично закрыт крышкой, на которой размещены проходные изоляторы высшего и низшего напряжения и другие конструктивные части трансформатора (расширительный бак, переключатель напряжения и др.).
Недостатком такого трансформатора является увеличение размеров проекции трансформатора на горизонтальную плоскость за счет размеров наружной части ярма.
Техническим результатом является снижение габаритных размеров горизонтальной проекции трансформатора.
Технический результат достигается тем, что трехфазный трансформатор, состоящий из броневого трехфазного магнитопровода с центральным стержнем и ярмами, имеющими внутреннюю и наружную части, закрывающими фазные обмотки высшего и низшего напряжения, которые охватывают центральный стержень и присоединены к проходным изоляторам, размещенным на крышке бака, при этом магнитопровод и обмотки помещены в бак, заполненный охлаждающей жидкостью, герметично закрывающийся крышкой, имеет наружное ярмо совмещеное со стенкой бака, выполненое в виде полого цилиндра, внутренние ярма имеют форму дисков с отверстиями для прохождения проводников обмоток к проходным изоляторам и циркуляции охлаждающей жидкости, верхняя и нижняя крышки также составляют часть магнитопровода, на них установлены проходные изоляторы соответственно высшего и низшего напряжения, при этом крышки, внутренние и наружное ярма и центральный стержень сочленены с минимальными зазорами и составляют замкнутый магнитопровод трансформатора.
Полезный эффект заключается в уменьшении размеров горизонтальной проекции и увеличении теплоотдачи трансформатора и достигается главным образом за счет изменения конструкции магнитопровода и совмещения его функций со стенкой и крышками бака.
Сущность изобретения поясняет представленная на чертеже конструктивная схема трансформатора.
Магнитопровод трансформатора содержит центральный стержень 1, верхнюю 2 и нижнюю 3 крышки бака, два внутренних ярма 4, отделяющих фазные обмотки 5 и наружное ярмо 6 в виде полого цилиндра (трубы). Все описанные детали магнитной системы выполнены из тонкокатаной листовой электротехнической стали с изоляционным покрытием: наружное ярмо 6 выполнено навитым (свернутым) в многослойный рулон, внутренние ярма 4 и центральный стержень 1 выполнены из плоских пластин. Зазоры в местах сопряжения деталей магнитной системы выполняются минимальными. Сочленение крышек 2 и 3 и наружного ярма трансформатора герметизировано. Наружное ярмо одновременно выполняет функцию стенки бака. Внутренние ярма 4 имеют отверстия 7 для прохождения проводников обмоток к проходным изоляторам 8 и 9 и циркуляции масла. На верхней крышке 2 размещены проходные изоляторы высшего напряжения 8; на нижней крышке 3 размещены проходные изоляторы 9 низшего напряжения. Фазные обмотки 5 высшего и низшего напряжения охватывают центральный стержень 1, располагаясь одна над другой. Обмотки соединены по трехфазной схеме (звезда, треугольник или зигзаг) и присоединены к проходным изоляторам соответственно 8 или 9. Внутрь бака заливается охлаждающая жидкость (устройства для заливки и слива охлаждающей жидкости, расширительный бак и другие элементы конструкции трансформатора на схеме не показаны).
Замкнутая магнитная цепь трансформатора образуется частью центрального стержня 1, крышками 2 и 3, внутренними ярмами 4 и наружным ярмом 6.
Принцип действие заявленного трансформатора заключается в следующем. Обмотки высшего и низшего напряжения 5 проводниками через соответствующие проходные изоляторы 8 и 9 присоединены к внешним электрическим цепям (через соответствующие коммутационные аппараты). Первичная обмотка присоединяется к источнику питания (питающей сети); ко вторичной обмотке присоединяются электроприемники. При подаче трехфазного напряжения на первичную обмотку 5 трансформатора в ней возникают ток намагничивания и магнитное поле в магнитопроводе. Расположенная в верхней части трансформатора фазная обмотка 5 создает магнитный поток, замыкающийся в основном по верней части центрального стержня 1, верхней крышке 2, верхней части наружного ярма 6 и верхнему внутреннему ярму 4; расположенная в средней части трансформатора фазная обмотка 5 создает магнитный поток, замыкающийся по средней части центрального стержня 1, верхнему и нижнему ярму 4 средней части наружного ярма 6; расположенная в нижней части трансформатора фазная обмотка 5 создает магнитный поток, замыкающийся по нижней части центрального стержня 1, нижнему ярму 4, нижней части наружного ярма 6 и нижней крышке 3.
Трехфазный магнитный поток наводит в обмотках 5 электродвижущую силу, пропорциональную их числу витков. Коэффициент трансформации определяется отношением числа витков обмоток высшего и низшего напряжения и схемой соединения фазных обмоток. При присоединении ко вторичной обмотке электроприемников в образовавшейся цепи возникает вторичный ток, обеспечивающий работу электроприемника и трансформирующийся в первичную обмотку.
Размеры проекции трансформатора на горизонтальную плоскость определяются наружным диаметром обмоток 5, толщиной наружного ярма 6 и зазором между ними. Они уменьшены за счет исключения размеров наружной части ярма конструкции прототипа. При конструктивном размещении над трансформатором распредустройства высшего напряжения, а под ним - низшего напряжения конструкция трансформаторной подстанции приобретает вытянутую вертикально форму, позволяющую размещать подстанцию внутри опор линий электропередачи (специальной конструкции) или навешивать ее на опору и избежать отвода земли под ее установку.