ТРАНСФОРМАТОР ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использована при конструировании трехфазных высоковольтных малогабаритных трансформаторов.
Известен трехфазный трансформатор (свидетельство на полезную модель RU №71811, опубликовано 2008.03.20, МПК: Н01F 30/12, H01F 27/34), содержащий плоскую магнитную систему, состоящую из трех О-образных магнитопроводов, навитых из ленты трансформаторной стали и расположенных в одной плоскости, трех первичных и трех вторичных обмоток, расположенных на каркасе, причем навитые магнитопроводы выполнены цельными, а каркас для обмоток выполнен составным.
К недостаткам конструкции данного трансформатора можно отнести недостаточные компактность, электрическую и механическую прочность.
Известен трехфазный трансформатор (заявка RU №2001114198, опубликована 2003.05.10, МПК: H01F 27/25, H01F 30/12), содержащий магнитную цепь и три катушечных блока. Магнитная цепь содержит два разнесенных в пространстве параллельных пластинообразных элемента и три разнесенные в пространстве параллельные колоннообразные элементарные цепи, причем колонны практически перпендикулярны пластинообразным элементам и заключены между ними. Каждая колонна выполнена с возможностью несения одного из трех катушечных блоков и обслуживания одной из трех фаз, образуя структуру пространственно-симметричную относительно центральной оси трансформатора.
К недостаткам конструкции данного трансформатора можно отнести ее ограниченное применение из-за недостаточно эффективного теплоотвода.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является трансформатор (патент на изобретение RU №2396625, опубликован 2010.08.10, МПК: H01F 30/12), содержащий плоский магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами четырех стержней, каждый из которых расположен на равном расстоянии друг от друга и охвачен одинаковыми первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, причем площадь сечения крайних стержней вдвое меньше площади сечения стержней, расположенных между ними, а все обмотки, охватывающие один крайний стержень, включены последовательно и согласно с одинаковыми обмотками, охватывающими другой крайний стержень.
К недостаткам конструкции данного трансформатора можно отнести ее ограниченное использование из-за недостаточных теплоотвода, электрической и механической прочности.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности за счет обеспечения эффективного теплоотвода, повышенной электрической и механической прочности при обеспечении компактной конструкции.
Технический результат достигается тем, что в трансформатор трехфазный высоковольтный, содержащий магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами стержней, каждый из которых охвачен первичной обмоткой и одной или более вторичной обмоткой, введены верхний и нижний радиаторы, выполненные с окнами воздуховода и углублениями на внутренних поверхностях. Радиаторы соединены крепежными элементами, а магнитопровод размещен между радиаторами и выполнен пространственным с тремя равноудаленными стержнями, охваченными одним или более катушечными блоками. Первичная обмотка каждого катушечного блока выполнена в виде бескаркасной катушки проводом прямоугольного сечения, установленным на малое ребро, с равномерным зазором между витками, заполненным изолятором. Концентрично ей размещены одна или более вторичных обмоток, выполненных в виде монолитного корпуса обтекаемой формы с возможностью соединения между собой, при этом зазоры между стержнем и первичной обмоткой, между первичной и одной или более вторичными обмотками заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом. Ярма одной из сторон размещены в занижениях торцевых поверхностей катушечных блоков, а другой стороной установлены в углубления радиаторов на теплопроводный компаунд.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид трансформатора трехфазного высоковольтного;
Фиг.2 - вид сверху Фиг.1;
Фиг.3 - вид сверху Фиг.2 (без верхнего радиатора);
Фиг.4 - вид сверху Фиг.3 (без ярма);
Фиг.5 - общий вид радиатора;
Фиг.6 - стержень магнитопровода;
Фиг.7 - бескаркасная катушка первичной обмотки со стержнем;
Фиг.8 - вид А Фиг.7;
Фиг.9 - монолитные корпуса вторичных обмоток;
Фиг.10 - сечение Б-Б Фиг.9.
Трансформатор трехфазный высоковольтный содержит верхний 1 (фиг.1-2) и нижний 2 (фиг.1, 3, 4) радиаторы, размещенный между ними пространственный магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами 3 (фиг.1-4) трех равноудаленных стержней 4 (фиг.3, 4, 6-8), каждый из которых охвачен одним или более катушечными блоками 5 (фиг.1-3). Крепежные элементы 6 (Фиг.1, 2), выполненные, например, в виде шпилек с гайками, стягивают верхний 1 и нижний 2 радиаторы и размещенный между ними пространственный магнитопровод с катушечными блоками 5.
Верхний 1 и нижний 2 радиаторы в виде кронштейнов из теплопроводного материала имеют центральное окно воздуховода 7 (фиг.1, 2, 5), и углубление 8 (фиг.4-5) на внутренней поверхности, например, цилиндрической формы, предназначенное для установки ярма 3, а также отверстия 9 (фиг.5) для крепежных элементов 6. В радиаторах могут быть выполнены отверстия 10 (фиг.5) для установки промежуточных контактов 11 (Фиг.1). В опорных выступах верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов могут быть выполнены отверстия 12 (Фиг.1), предназначенные для крепления трансформатора в изделии.
Ярма 3 выполнены в виде равностороннего треугольника со скругленными вершинами и соразмерны углублениям 8 на внутренней поверхности радиаторов. Ярма 3 установлены в углубления 8 на теплопроводный компаунд.
Стержни 4 магнитопровода выполнены набором пластин различной ширины, образуя ступени 13, 14 и 15 (фиг.6) вдоль его боковой поверхности для обеспечения минимального зазора между стержнем 4 и охватывающей его первичной обмоткой.
Каждый катушечный блок 5 состоит из концентрично расположенных первичной обмотки, охватывающей стержень 4 магнитопровода, и одной или более вторичных обмоток, охватывающих первичную.
Первичные обмотки 16 (фиг.7) выполнены в виде однорядных бескаркасных катушек проводом 17 (фиг.8) прямоугольного сечения, установленным на малое ребро с целью увеличения количества витков при обеспечении компактности, с равномерным зазором между витками. Зазор заполнен изолятором 18 (фиг.8) методом намотки изоляционного шнура цилиндрического сечения с последующей его пропиткой.
Стержни 4 магнитопровода расположены внутри бескаркасных катушек, а зазор между ними заполнен электроизоляционным теплопроводным компаундом 19 (фиг.8).
Вторичная или вторичные обмотки 20 (Фиг.10) выполнены в виде секционной катушки, залитой в отдельный монолитный корпус обтекаемой формы из электроизоляционного теплопроводного компаунда, например, в форме цилиндра с усеченными клиновидными выступами, направленными в противоположные стороны, для обеспечения лучшего теплоотвода от обмоток трансформатора. Монолитные корпуса секционных катушек могут быть выполнены с возможностью их соединения, например, в виде верхней 21 и нижней 22 секции (фиг.9, 10), посредством фиксирующих элементов. Фиксирующие элементы, например, соразмерные друг другу пазы 23 и выступы 24 (фиг.9), могут быть расположены на взаимодействующих друг с другом торцевых поверхностях монолитных корпусов со стороны усеченных клиновидных выступов.
На торцевых поверхностях катушечных блоков 5, например, верхней 21 и нижней 22 секций (Фиг.9), взаимодействующих с ярмами 3 магнитопровода, выполнены занижения 25 и 26 (фиг.4, 9), захватывающие область центрального отверстия 27 (фиг.9), предназначенные для размещения и фиксирования скругленных вершин ярем 3 магнитопровода (Фиг.3) и обеспечения их контакта со стержнями 4.
Между торцевыми поверхностями секционных катушек, обращенных друг к другу, размещены шайбы 29 (Фиг.9, Фиг.10) из электроизоляционного материала, которые служат изоляторами и одновременно являются регулирующими элементами, обеспечивающими установку торцов стержня 4 в одной плоскости с поверхностью занижений 25 и 26 для обеспечения необходимой плотности контакта стержней 4 с поверхностью ярем 3.
В центральное отверстие 27 монолитных корпусов секционных катушек устанавливают бескаркасные катушки первичной обмотки 16 со стержнем 4, а зазор заполняют электроизоляционным теплопроводным компаундом, образуя катушечные блоки 5.
Катушечные блоки 5 трансформатора трехфазного высоковольтного устанавливают между ярмами магнитопровода таким образом (Фиг.1, Фиг.4), что выступы усеченной клиновидной формы направлены вовне трансформатора, при этом воздушному потоку через окна воздуховода 7 (Фиг.2) верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов доступны боковые поверхности катушечных блоков 5, обращенные к центральной оси трансформатора, и внутренняя поверхность ярем 3, что позволяет обеспечить беспрепятственное прохождение воздушных потоков через внутреннюю область трансформатора как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях и, тем самым, его эффективное охлаждение.
Высоковольтные разъемы 28 (Фиг.1, 3, 9) катушечных блоков служат для внешнего электрического подсоединения трансформатора, могут быть соединены, например, при помощи кабелей (на чертежах не показаны) с промежуточными контактами 11 и расположены на боковых гранях выступов усеченной клиновидной формы.
Сборка трансформатора трехфазного высоковольтного осуществляется следующим образом.
Выполняют первичные обмотки 16 в виде однорядных бескаркасных катушек проводом 17 прямоугольного сечения, установленным на малое ребро, обеспечивая равномерный зазор между витками. Заполняют зазор изолятором 18 с последующей его пропиткой. Размещают стержни 4 магнитопровода внутри бескаркасных катушек и заполняют зазор между ними электроизоляционным теплопроводным компаундом 19.
Выполняют вторичные обмотки 20 в виде секционных катушек, для чего производят намотку обмоток, заливают их в отдельные монолитные корпуса из электроизоляционного теплопроводного компаунда, которые затем соединяют при помощи фиксирующих элементов 23 и 24 (если секционных катушек более одной на одном стержне), разместив шайбы 29 между торцевыми поверхностями соединяемых секционных катушек.
Размещают бескаркасные катушки первичной обмотки 16 со стержнями 4 в центральных отверстиях 27 монолитных корпусов секционных катушек и заполняют зазор электроизоляционным теплопроводным компаундом, образуя катушечные блоки 5.
Устанавливают ярма 3 магнитопровода в углубления 8 верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов на теплопроводный компаунд.
Устанавливают катушечные блоки 5 между ярмами 3 магнитопровода, разместив вершины ярем 3 в занижениях 25 и 26 на верхней и нижней торцевых сторонах, и стягивают верхний 1 и нижний 2 радиаторы при помощи крепежных элементов 6. Подключают высоковольтные разъемы 28 обмоток, например, посредством высоковольтных кабелей, распаивая их на промежуточные контакты 11, размещенные в отверстиях 10 верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов.
Примером использования заявляемого устройства может служить трансформатор трехфазный высоковольтный малогабаритный, применяемый в высоковольтном выпрямителе радиоэлектронной аппаратуры с величиной линейного выходного напряжения на каждой из его вторичных обмоток 10 кВ. Составная конструкция многосекционной катушки с возможностью их соединения при помощи фиксирующих элементов, позволяет упростить замену секций в случае их неисправности и обеспечить ремонтопригодность трансформатора.