КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению и может найти применение в производстве обмоток трансформаторов и токоограничивающих реакторов.
Известен токоограничивающий реактор, содержащий фазу в виде катушки индуктивности, выполненной посредством n параллельных проводов, образующих m слоев, при этом каждый из n параллельных проводов подсоединен в соответствующем торцевом сечении катушки одним концом к общему началу катушки, а другим концом - к общему концу катушки, при этом начала отводов n параллельных проводов соответствующего торцевого сечения равномерно распределены по периметру этого торцевого сечения, а концы отводов n параллельных проводов соединены, образуя соответственно общие начало и конец катушки, предназначенные для подключения к электрической сети, при этом общие начало и конец катушки расположены в центральной точке соответствующего торцевого сечения катушки, где n - число параллельных проводов, любое целое число n≥2; m - число слоев, любое целое нечетное число m≥1 [Л.1].
Описанный в [Л.1] токоограничивающий реактор характеризуется следующими недостатками:
- расположение общих начала и конца катушки в центральной точке торцевого сечения существенно ограничивает возможности подключения к электрической сети при эксплуатации, а именно: подвод и присоединение шин или других токопроводящих элементов от электрической сети к катушке индуктивности;
- решением описанной выше проблемы, как правило, является выполнение общих начала и конца катушки индуктивности в виде массивных токопроводящих элементов, расположенных в центральной точке, и выведенных за пределы габаритов катушки индуктивности токоограничивающего реактора, что, в свою очередь, приводит к повышенному расходу материалов и увеличению трудоемкости изготовления, а, следовательно, к росту себестоимости изготовления изделия; кроме того, наличие массивных токопроводящих элементов в электромагнитном поле токоограничивающего реактора приводит к увеличению добавочных потерь мощности, вызванных вихревыми токами в указанных элементах и, как следствие, к снижению термической (тепловой) устойчивости токоограничивающего реактора.
Полезной моделью решается задача создания катушки индуктивности, лишенной отмеченных выше недостатков, характеризующейся относительно невысокой материалоемкостью и трудоемкостью изготовления благодаря отсутствию массивных токопроводящих элементов, удобством при эксплуатации - благодаря наличию возможности размещения общего начала и общего конца катушки в произвольной точке торцевого сечения, а также более широкими функциональными возможностями вследствие выполнения катушки индуктивности как с нечетным, так и с четным числом слоев.
Для решения поставленной задачи в катушке индуктивности, выполненной посредством n параллельных проводов, образующих m слоев, при этом каждый из n параллельных проводов подсоединен в соответствующем торцевом сечении катушки концом одного отвода к общему началу катушки, а концом другого отвода - к общему концу катушки, при этом начала отводов n параллельных проводов соответствующего торцевого сечения катушки равномерно распределены по периметру этого торцевого сечения, а концы отводов n параллельных проводов соединены, образуя соответственно общее начало и общий конец катушки, предназначенные для подключения к электрической сети, предложено, согласно настоящей полезной модели, общие начало и конец катушки расположить в любом месте, кроме центральной точки соответствующего торцевого сечения катушки; при этом отводы n параллельных проводов могут быть частично расположены в центральной области, радиус которой равен радиусу внутреннего слоя катушки, соответствующего ее торцевого сечения; при этом, по крайней мере, часть отводов n параллельных проводов соответствующего торцевого сечения может быть расположена против направления намотки катушки; при этом в случае четного числа m слоев общее начало и общий конец катушки могут быть расположены на одном ее торцевом сечении,
где
n - число параллельных проводов, любое целое число n≥2;
m - число слоев, любое целое число m≥1.
Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежами (фиг.1÷5), представляющими собой: фиг.1 - вид сверху заявляемой катушки индуктивности, фиг.2 - вид снизу этой катушки, фиг.3 и фиг.4 - вид сверху катушки индуктивности по второму варианту ее реализации, фиг.5 - вид сверху по третьему варианту ее реализации.
Представленная на фиг.1 и 2 катушка индуктивности по первому варианту ее реализации выполнена посредством параллельных проводов 1, 2, 3 (т.е. n=3), образующих слои 4, 5, 6 (т.е. m=3).
Каждый из проводов 1, 2, 3 имеет отвод на соответствующем торцевом сечении, в частности: провод 1 имеет отвод 7 на верхнем торце катушки и отвод 8 на ее нижнем торце; провод 2 имеет отвод 9 на верхнем торце катушки и отвод 10 на ее нижнем торце; провод 3 имеет отвод 11 на верхнем торце катушки и отвод 12 на ее нижнем торце.
В свою очередь, каждый отвод имеет начало и конец: в частности, отвод 7 имеет начало 13 и конец 14, отвод 8 имеет начало 15 и конец 16, отвод 9 имеет начало 17 и конец 18, отвод 10 имеет начало 19 и конец 20, отвод 11 имеет начало 21 и конец 22, отвод 12 имеет начало 23 и конец 24.
Начала 13, 17 и 21 отводов соответственно 7, 9 и 11 равномерно распределены по периметру верхнего торцевого сечения катушки, начала 15, 19 и 23 отводов соответственно 8, 9 и 12 равномерно распределены по периметру нижнего торцевого сечения катушки.
Концы 14, 18 и 22 отводов соответственно 7, 9 и 11 верхнего торцевого сечения катушки соединены между собой и образуют общее начало 25 катушки, концы 16, 20 и 24 отводов соответственно 8, 10 и 12 нижнего торцевого сечения соединены между собой и образуют общий конец 26 катушки.
При этом общее начало 25 и общий конец 26 катушки расположены на наружном периметре катушки.
Благодаря расположению общих начала и конца катушки в любом (произвольном) месте соответствующего торцевого сечения катушки, в частности, в рассматриваемом выше примере на наружном периметре, существенно упрощается подключение катушки к электрической сети.
При этом отводы 7, 9 и 11 параллельных проводов соответственно 1, 2 и 3 на верхнем торцевом сечении частично расположены в центральной области этого торцевого сечения 27 (на фиг.1 заштрихованного), радиус которого равен радиусу внутреннего слоя 4 катушки; отводы 8, 10 и 12 параллельных проводов соответственно 1, 2 и 3 на нижнем торцевом сечении частично расположены в центральной области этого торцевого сечения 28 (на фиг.2 заштрихованного), радиус которого равен радиусу внутреннего слоя 4 катушки. Следовательно, каждый из отводов параллельных проводов 1, 2, 3 частично расположен в центральной области соответствующего торцевого сечения катушки.
Благодаря расположению отводов параллельных проводов в центральной области соответствующего торцевого сечения выравниваются их длины, и, следовательно, выравнивается активное сопротивление параллельных проводов, что, в свою очередь, увеличивает равномерность токораспределения по параллельным проводам.
Представленная на фиг.3 катушка индуктивности по второму варианту ее реализации выполнена посредством параллельных проводов 1, 2, 3 (т.е. n=3), образующих слои 4, 5, 6 (т.е. m=3).
Каждый из проводов 1, 2, 3 имеет отвод на соответствующем торцевом сечении, в частности: провод 1 имеет отвод 7 на верхнем торце катушки и отвод 8 на ее нижнем торце; провод 2 имеет отвод 9 на верхнем торце катушки и отвод 10 на ее нижнем торце; провод 3 имеет отвод 11 на верхнем торце катушки и отвод 12 на ее нижнем торце.
В свою очередь, каждый отвод имеет начало и конец: в частности, отвод 7 имеет начало 13 и конец 14, отвод 8 имеет начало 15 и конец 16, отвод 9 имеет начало 17 и конец 18, отвод 10 имеет начало 19 и конец 20, отвод 11 имеет начало 21 и конец 22, отвод 12 имеет начало 23 и конец 24.
Начала 13, 17 и 21 отводов соответственно 7, 9 и 11 равномерно распределены по периметру верхнего торцевого сечения катушки, начала 15, 19 и 23 отводов соответственно 8, 9 и 12 равномерно распределены по периметру нижнего торцевого сечения катушки.
Концы 14, 18 и 22 отводов соответственно 7, 9 и 11 верхнего торцевого сечения катушки соединены между собой и образуют общее начало 25 катушки, концы 16, 20 и 24 отводов соответственно 8, 10 и 12 нижнего торцевого сечения соединены между собой и образуют общий конец 26 катушки.
Общее начало 25 и общий конец 26 катушки расположены на наружном периметре катушки.
При этом на верхнем торцевом сечении отвод 7 провода 1 и отвод 9 провода 2 расположены против обозначенного на фиг.3 стрелкой направления намотки катушки, а отвод 11 провода 3 расположен вдоль направления намотки катушки. Следовательно, одна часть отводов проводов верхнего торцевого сечения расположена против направления намотки катушки, а другая часть отводов проводов этого торцевого сечения расположена вдоль направления намотки катушки.
Представленная на фиг.4 катушка индуктивности по второму примеру второго варианта ее реализации выполнена посредством параллельных проводов 1, 2, 3 (т.е. n=3), образующих слои 4, 5, 6 (т.е. m=3).
Каждый из проводов 1, 2, 3 имеет отвод на соответствующем торцевом сечении, в частности: провод 1 имеет отвод 7 на верхнем торце катушки и отвод 8 на ее нижнем торце; провод 2 имеет отвод 9 на верхнем торце катушки и отвод 10 на ее нижнем торце; провод 3 имеет отвод 11 на верхнем торце катушки и отвод 12 на ее нижнем торце.
В свою очередь, каждый отвод имеет начало и конец: в частности, отвод 7 имеет начало 13 и конец 14, отвод 8 имеет начало 15 и конец 16, отвод 9 имеет начало 17 и конец 18, отвод 10 имеет начало 19 и конец 20, отвод 11 имеет начало 21 и конец 22, отвод 12 имеет начало 23 и конец 24.
Начала 13, 17 и 21 отводов соответственно 7, 9 и 11 равномерно распределены по периметру верхнего торцевого сечения катушки, начала 15, 19 и 23 отводов соответственно 8, 9 и 12 равномерно распределены по периметру нижнего торцевого сечения катушки.
Концы 14, 18 и 22 отводов соответственно 7, 9 и 11 верхнего торцевого сечения катушки соединены между собой и образуют общее начало 25 катушки, концы 16, 20 и 24 отводов соответственно 8, 10 и 12 нижнего торцевого сечения соединены между собой и образуют общий конец 26 катушки.
Общее начало 25 и общий конец 26 катушки расположены на наружном периметре катушки.
При этом на верхнем торцевом сечении катушки отвод 7 провода 1, отвод 9 провода 2 и отвод 11 провода 3 расположены против обозначенного на фиг.4 направления намотки катушки. Следовательно, все отводы проводов верхнего торцевого сечения расположены против направления намотки катушки.
Благодаря описанным вариантам реализации полезной модели достигается снижение материалоемкости при изготовлении катушки индуктивности за счет отсутствия необходимости выполнения крепления отводов параллельных проводов в центральной области соответствующего торцевого сечения.
Представленная на фиг.5 катушка индуктивности по третьему варианту ее реализации выполнена посредством параллельных проводов 1, 2, 3 (т.е. n=3), образующих слои 4, 5, 6, 7 (т.е. m - четное число = 4).
Каждый из проводов 1, 2, 3 имеет два отвода, расположенных на одном, верхнем, торцевом сечении, в частности: провод 1 имеет отвод 8 и отвод 9; провод 2 имеет отвод 10 и отвод 11; провод 3 имеет отвод 12 и отвод 13.
В свою очередь, каждый отвод имеет начало и конец: в частности, отвод 8 имеет начало 14 и конец 15, отвод 9 имеет начало 16 и конец 17, отвод 10 имеет начало 18 и конец 19, отвод 11 имеет начало 20 и конец 21, отвод 12 имеет начало 22 и конец 23, отвод 13 имеет начало 24 и конец 25.
Начала 14, 18 и 22 отводов соответственно 8, 10 и 12 равномерно распределены по периметру верхнего торцевого сечения катушки, начала 16, 20 и 24 отводов соответственно 9, 11 и 13 также равномерно распределены по периметру верхнего торцевого сечения катушки.
Концы 15, 19 и 23 отводов соответственно 8, 10 и 12 верхнего торцевого сечения катушки соединены между собой и образуют общее начало 26 катушки, концы 16, 20 и 24 отводов соответственно 9, 11 и 13 соединены между собой и образуют общий конец 27 катушки.
Общее начало 26 и общий конец 27 катушки расположены на наружном периметре одного (верхнего) торцевого сечения катушки.
Выполнение катушки индуктивности по третьему варианту ее реализации, обеспечивающему ее выполнение как с нечетным числом слоев, так и с четным числом слоев, и размещением общих начал и концов на одном торцевом сечении позволит существенно расширить функциональные возможности катушки индуктивности и упростить ее подключение к электрической сети при эксплуатации.
В соответствии с заявляемым решением в ООО «Росэнерготранс» разработана техническая документация катушки индуктивности. Изготовлен и испытан опытный образец катушки. Проведенные испытания подтвердили работоспособность катушки индуктивности и широкие возможности ее практического применения в будущем.
Литература:
1. Патент РФ №54694 на полезную модель, МПК H01F 27/30, 2006 г.