Трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками

(19) (11) Р 27/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ(54)(57) ТРАНСФОРМАТОР С ДИСКОВЫМИЧЕРЕДУЮЩИМИСЯ ОБМОТКАМИ, представляющий собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопроводс насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, о т л и ч а ю щ и й с я темУ что, с целью улучшения условий охлаждения и повышения надежности трансформатора, корпус выполнен со съемной крышкой, к которой прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной7 образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отверстиемЭ через которое проходит стержень магнитопровода, соединительные пластины прикреплены к крышке с помощью соединительных элементов.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству индукционных аппаратов, преимущественно взрывозащищенных трансформаторов с дисковыми чередующимися обмотками мощностью 100-1600 КВ,А.Известен трансформатор с дисковыми чередующими обмотками, активная,.часть которого, размещаемая в кожухе, представляет собой магнито О провод с насаженными на его стержни обмотками, состоящими из дисковых чередующихся катушек.Магнитопровод расположен таким образом, что стержни его размещены 15 горизонтально, а друг относительного друга - в вертикальной плоскости. Между катушками обмоток размещены плоские теплоотводящие элементы (пластины), свободные концы ко О торых заходят в гофры кожуха. Тепло- отводящие элементы служат для развития поверхности охлаждения активной части, а гофры кожуха -для увеличения поверхности его охлаж,цения и интенсификации отвода тепла в окружающее пространство. Кожух с размещенной в нем активной частью заполняется кварцевым песком, обеспечивающим взрывозащиту и снижающим тепловое сопротивление между теплоотводящими элементами и гофрированной поверхностью кожуха 1 .Недостатком известного трансформатора является наличие большого теп-З 5 лового сопротивления на участке отвода тепла между теплоотводящими пластинами и гофрами кожуха из-за наличия промежутка между ними, который заполняется песком. Вертикальное 4 О расположение стержней магнитопроводов друг относительно друга приводит к неравномерному нагреву обмоток по высоте, Сравнительно низкая теплопроводность песка и наличие 45 воздуха между песчинками приводит к существенному перепаду температуры на участке между поверхностью пластин и внутренней поверхностью гофр. При общем перепаде температуры между об О моткой и поверхностью кожуха в 30- 40 С на этот промежуток приходитсяо17-22 С. Это приводит к снижениюОэффективности охлаждения активной части, а следовательно, к снижению 55 мощности трансформатора.В этой конструкции усложнена технология изготовления трансформатора из-за необходимости выполнения боковых поверхностей кожуха гофрированными, что приводит также к повышенному расходу конструкционных материалов. Гофрированная поверхность при длине гофр в 250-300 мм оказывает недостаточное сопротивление давлению взрыва, из-за чего засыпка песком кожуха обусловлена также необходимостью обеспечения взрывозащиты 1 кварцевой). Наличие песка приводит к существенному увеличению массы трансформатора.Существенным недостатком известной конструкции трансформатора является размещение стержней магнитопровода вертикально друг относительно друга, что приводит к увеличению габаритного размера по высоте, являющегося нежелательным при применении таких трансформаторов особенно в горных выработках, где условия для доставки и передвижки стеснены.Болтовые соединения, крепящие крышку кожуха к фланцам, требуют периодического контроля ширины щели между ними для исключения нарушения взрывозащитных свойств трансформатора.Известен также взрывозащищенный трансформатор, содержащий корпус со съемными крышками, к двум противоположным съемным крышкам закреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние плоские теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни расположенными в вертикальной плоскости дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположена контактная поверхность теплоотводящих пластин 2 .Однако известный трансформатор имеет ухудшенные условия охлаждения. Цель изобретения - улучшение условий охлаждения и повышение надежности трансформатора.Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе с дисковыми чередующимися обмотками, представляющем собой корпус, к которому прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, внутри корпуса расположен магнитопровод с насаженными на его стержни дисковыми чередующимися обмотками, между которыми расположены теплоотводящие пластины, корпус выполнен со съемной крышкой, к которой прикреплены внешние охлаждающие ребра и внутренние теплоотводящие пластины, теплоотводящие пластины попарно соединены между собой соединительной пластиной, образуя единый элемент П-образного сечения, и выполнены с отверстием, через которое проходит стержень магнитопровода, соединительные пластины прикреплены к крышке корпуса с помощью соединительных элемен тов.На фиг,1 представлен трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками, общий вид; на фиг.2 - трансформатор с внутренними теплоотводящими 15 пластинами, соединенными попарно соединительными пластинами, на фиг.З и 4 - конструкция попарно соединенных пластин, выполняемых для одной и для трех фаз трансФорматора соот ветственно; на фиг.5 - выполнение теплоотводящих элементов с отверстием, повторяющим сечение стержней.Трансформатор с дисковыми чередующимися обмотками (фиг.1) содержит 25 активную часть, представляющую собой магнитопровод 1 с насаженными на его стержни 2 дисковыми чередующими обмотками, состоящими из отдельных катушек 3. Между катушками 3 раз-З 0 мещены внутренние плоские теплоотводящие элементы 4. Активная часть размещена в кожухе 5 трансформатора,содержащем крышку 6 с прикрепленными на ней внешними охлаждающими элементами 7 (ребрами). Свободные концы 8 внутренних теплоотводящих элементов 4 прикреплены к внутренней стороне крышки 6 кожуха 5. Ярма 9 магнитопровода 1 трансформатора стянуты при помощи ярмовых балок 10 и 11. Верхние ярмовые балки 10 своими полками прижаты к внутренней стороне крышки 6, На крышке 6 смонтированы кабельные коробки 12, содержащие ка бельные вводы 13, служащие для подвода и закрепления в них силовых кабелей. Стенки 14 кабельных коробок 12 используются в качестве теплоотводях элементов.50На фиг.2 внутрнние теплоотводящие элементы 4 соединены попарно соединительной пластиной 15, образуя единый элемент с П-образным сечением, и могут выполняться как на одну фазу,55 так и на все Фазы одновременно(фиг.З и 4). Для исключения коротко- замкнутых витков при их размещении между катушками 3 в полках теплоотводящих элементов 4 выполнены разрезы. Соединительные пластины 15 прикреплены к крышке 6 кожуха 5, например при помощи болтовых соединений 16. Верхние ярмовые балки 10, стягивающие ярма 9, своими верхними полками по всей их поверхности прижаты к крышке 6 кожуха трансформатора. Теплоотводящие элементы 4 фиксируют стержни 2 магнитопровода 1 с насаженными на них катушками 3 в горизонтальном положении.Равномерное распределение фиксации стержней в горизонтальном положении исключает их прогиб и соответственно повреждение катушек из-за неравномерного распределения усилий прижатия их к теплоотводящим элементам 4.На фиг.5 приведено выполнение теплоотводящих элементов с отверстиями, повторяющими сечения стержней 2 с обеспечением технологического и изоляционного зазоров 17 (показаны одной позицией ввиду их малости), Выполнение в теплоотводящих элементах отверстий по форме стержней позволяет удерживать магнитопровод строго в горизонтальном положении и одновременно повысить эффективность отвода тепла за счет сближения тепловыделяющих (стержни магнитопровода) и тепловоспринимающих (теплоотводящие элементы) частей общей системы теплоотвода. На фиг,6 показано, что применение равномерно распределенного фиксатора исключает прогиб стержней и предотвращает возникновение факторов, приводящих к повреждению изоляции катушек обмотки.Такое крепление активной части трансформатора позволяет также обеспечить зазор между нижней частью кожуха трансформатора и таким образом улучшить конвекцию воздуха внутри кожуха.Крепление активной части на тепло- отводящих элементах к крышке кожуха позволяет в продолжение всего периода эксплуатации обеспечить требуемый зазор между фланцами кожуха и крышкой за счет массы самой активной части. При этом может быть уменьшено количество крепящих элементов и за счет этого упрощена конструкция и технология изготовления с одновре 1121708менным повышением надежности взрывоПрогиб стержней 2 магнитопровода 1 40 исключается за счет равномерного распределения вдоль их длины теплоотводящих элементов 4, которые являются одновременно фиксаторами стержней 2 в горизонтальной45 плоскости. Равномерная фиксация стержней 2 в горизонтальной плоскости исключает повреждение изоляции катушек 3 от механических усилий из-за их равномерного распределения по всей поверхности соприкосновения катушек с теплоотводящими элемен 50 тами. защиты.Отвод тепла от катушек 3 дисковых чередующихся обмоток к крышке 6 осуществляется теплопроводностью через 5 внутренние теплопроводящие элементы 4. В окружающую среду тепло отводится при помощи внешних теплоотводящих элементов 7.Отвод тепла от ярм магнитопровода осуществляется при помощи теплопроводности через верхние ярмовые балки 10 и стенки кабельных коробок 12. Остальная часть тепла отводится конвекцией воздуха и излучением. 15Трансформатор работает следующим образом.Напряжение к обмоткам, состоящим из катушек 3 трансформатора, подводится и отводится при помощи кабе лей через кабельные коробки 12, содержащие кабельные вводы 13. Выделяемое при прохождении тока в катушках тепло отводится теплопроводностью через внутренние теплоотводящие элементы 4 к крышке 6 с внешними охлаждающими элементами 7. От ярм 9 частично тепло отводится теплопроводностью через ярмовые балки 10, крышку 6 и сопряженные с ярмовыми 30 балками стенки 14 кабельных коробок 12.Остальная часть тепла от активной части отводится к кожуху 5 и крышке 6 при помощи конвекции и излучения, От крышки 6 и кожуха 5 в окружающую среду тепло отводится конвекцией воздуха и излучением,На крышку;.6 постоянно действуетусилие, определяемое массой активнойчасти, что обеспечивает на протяжении всего периода эксплуатации минимальный взрывонепроницаемый зазормежду крышкой 6 и фланцами кожуха.В случае взрыва внутри кожуха 5 масса активной части трансформатора,которая может достигать несколькихтонн, также препятствует увеличениюзазора и прорыву продуктов взрывав окружающую среду вследствие постоянно действующего усилия на крышку 6,что повышает надежность взрывозащиты предложенного трансформатораи применения его в условиях взрывоопасных производств,Осмотр и ремонт активной части осуществляется путем извлечения ее изкожуха совместно с крышкой.Выполнение трансформатора с дисковыми чередующимися обмотками всоответствии с предложенным техническим решением позволяет обеспечитьуменьшенные размеры по высоте примерно на одну четверть, исключитьпрогиб стержней магнитопровода засчет равномерного их фиксирования иодновременно упростить конструкцию,исключив необходимость выполнениягофр для увеличения поверхности охлаждения.Непосредственное соединение теплоотводящих элементов с крышкой трансФорматора позволяет повысить эффективность охлаждения активнойчасти за счет снижения тепловогосопротивления между теплоотводящими элементами и крышкой кожуха.Выполнение теплоотводящих элементов односторонними приводит к уменьшению их массы приблизительно в полтора-.два раза.В целом мощность трансформатора в заданных габаритных размерах может быть увеличина на 5-87Активная часть трансформатора, постоянно воздействуя через теплоотводящие элементы своей массой на крышку кожуха, создает между нею и Фланцами кожуха минимальный зазор, повышая тем самым надежность его взрывозащиты.