ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению и может найти применение в однофазных трансформаторах, предназначенных для установки на земле.
Известен однофазный трансформатор, содержащий обмотки, остов с магнитопроводом, межобмоточную и торцевую изоляцию, а также изоляцию между одной из обмоток и магнитопроводом, и электропроводящие элементы, предназначенные для передачи магнитопроводу потенциала относительно земли, при этом остов заземлен [Л. 1].
Недостатком описанной в [Л. 1] конструкции однофазного трансформатора является необходимость высокого уровня главной изоляции, приводящая к значительному расходу материалов, а также повышенным потерям короткого замыкания и холостого хода.
Полезной моделью решается задача создания однофазного трансформатора, лишенного указанных выше недостатков, характеризующегося отсутствием высокого уровня главной изоляции, а, следовательно, незначительным расходом материалов, а также сведением к минимуму потерь короткого замыкания и холостого хода.
Для решения поставленной задачи в однофазный трансформатор, содержащий обмотки, остов с магнитопроводом, межобмоточную и торцевую изоляцию, а также изоляцию между одной из обмоток и магнитопроводом, и электропроводящие элементы, предложено, согласно настоящей полезной модели, ввести опорную изоляцию, на которую оперт остов с магнитопроводом, соединенный, по крайней мере, с одной из обмоток посредством электропроводящих элементов; при этом трансформатор может содержать защитный кожух.
Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежами, на которых соответственно схематично изображены различные варианты реализации заявляемого однофазного трансформатора, в частности: на фиг.1 представлен вариант выполнения трансформатора без защитного кожуха; на фиг.2 представлен вариант выполнения трансформатора с защитным кожухом.
Однофазный трансформатор содержит остов 1 с магнитопроводом, на котором размещены обмотка высокого напряжения 2 и обмотка низкого напряжения 3. Электропроводящий элемент 4 соединяет остов 1 с точкой 5 обмотки высокого напряжения 2.
Между обмоткой высокого напряжения 2 и обмоткой низкого напряжения 3 размещена изоляция 6, а между обмоткой высокого напряжения 2 и остовом 1 с магнитопроводом размещена изоляция 7. В каждой из торцевых зон обмоток однофазного трансформатора между торцами обмоток и магнитопроводом размещена торцевая изоляция: в верхней части трансформатора - торцевая изоляция и соответственно изоляционный промежуток 8, в нижней части трансформатора - торцевая изоляция и соответственно изоляционный промежуток 9.
В нижней части однофазного трансформатора размещены опорные изоляторы 10, выполняющие функцию опорной изоляции.
В однофазном трансформаторе по первому варианту, не содержащим защитного кожуха, остов с магнитопроводом 1 установлен на опорных изоляторах 10 (фиг.1).
Однофазный трансформатор по второму варианту содержит защитный кожух 11, при этом остов с магнитопроводом 1 установлен на опорных изоляторах 10 (фиг.2).
Обмотка высокого напряжения 2 имеет ввод А, вывод X, обмотка низкого напряжения 3 имеет ввод а, вывод - х.
Однофазный трансформатор работает следующим образом.
В результате электрического соединения посредством электропроводящего элемента 4 остова 1 с магнитопроводом с точкой 5 обмотки высокого напряжения 2 магнитопровод приобретает потенциал точки 5 обмотки высокого напряжения 2.
Например, обмотка высокого напряжения 2 имеет фазное напряжение 67 кВ (при линейном напряжении 110 кВ). В этом случае ввод А этой обмотки также будет иметь потенциал 67 кВ относительно земли, а точка 5 обмотки высокого напряжения 2, являющаяся ее серединой, будет иметь потенциал относительно земли 33,5 кВ. Обмотка низкого напряжения 3 имеет напряжение фазное 35 кВ. В этом случае разность потенциалов, приложенная к главной изоляции, будет составлять:
- в зоне, прилегающей к верхнему торцу изоляции 6 между обмотками высокого напряжения 2 и низкого напряжения 3:67-35=32 кВ;
- в зоне, расположенной в средней по высоте зоне изоляции 6 между обмотками высокого напряжения 2 и низкого напряжения 3:33,5-17,5=16 кВ;
- в зоне, прилегающей к нижнему торцу изоляции 6 между обмотками высокого напряжения 2 и низкого напряжения 3:0-0=0 кВ;
- в зоне, прилегающей к верхнему торцу изоляции 7 между магнитопроводом и обмоткой высокого напряжения 2:67-35=32 кВ;
- в зоне, расположенной в средней по высоте зоне изоляции 7 между магнитопроводом и обмоткой высокого напряжения 2:33,5-33,5=0 кВ;
- в зоне, прилегающей к нижнему торцу изоляции 7 между магнитопроводом и обмоткой высокого напряжения 2:0-35=35 кВ;
- в верхней торцевой изоляции 8:67-35=32 кВ;
- в нижней торцевой изоляции 9:35-0=35 кВ.
Следовательно, главная изоляция однофазного трансформатора, имеющая обмотку высокого напряжения на 110 кВ, оказывается подверженной
воздействию напряжения, равного 35 кВ, а не 67 кВ, как это имеет место в известных аналогичных однофазных трансформаторах, имеющих обмотку высокого напряжения на 110 кВ.
Вследствие того, что остов имеет потенциал относительно земли 33,5 кВ, он устанавливается на опорных изоляторах, обеспечивающих изоляцию трансформатора относительно земли.
Однофазный трансформатор по второму варианту помещен в защитный кожух, при этом остов с магнитопроводом установлен на опорных изоляторах, что справедливо для первого варианта, и расчеты значений напряжения, приведенные выше, остаются справедливыми и для этого варианта реализации полезной модели.
Реализация заявляемого технического решения позволит значительно снизить размеры главной изоляции, а, следовательно, и расход активных материалов и свести к минимуму потери как короткого замыкания, так и холостого хода.
В соответствии с заявляемым решением на одном из предприятий г.Екатеринбурга разработана техническая документация однофазного трансформатора. Изготовлен и испытан опытный образец этого трансформатора. Проведенные испытания подтвердили работоспособность однофазного трансформатора и широкие возможности его практического применения в будущем.
Литература:
1. Сапожников А.В. /Конструирование трансформаторов/, Госэнергоиздат, М. - Л., 1959 г., с.85, рис.2-55.