CN117059371B - 一种变压器的冷却装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电器设备的冷却装置，具体的说是一种变压器的冷却装置。由若干个叠加组成的箱组片，以及箱组片之间作为桥梁衔接的膨胀囊所构成；若干张所述的箱组片以同一朝向的方式依次叠加，并且在每两张箱组片之间一周设有片连接囊；本发明通过箱组片外沿边一周设有瓦状散热片，可以在变压器低功耗负载的时候实现自散热；无需启动散热风机，实现零噪音的目的；通过管杆件的伸缩控制，实现了对每一张箱组片之间的间距控制，当箱组片之间的间距被拉大时，其能进一步的提升自身的自散热效果，同样的为变压器在低负载的情况下，不开动散热风机，提供了先决条件；因此不管变压器处于何种的功率负荷，通过本案的结构均能够有效的应对。

Description

一种变压器的冷却装置及使用方法

技术领域

本发明涉及电器设备的冷却装置，具体的说是一种变压器的冷却装置。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心 （磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。而变压器冷却是指通过一定的方法将运行中的变压器所产生的热量散发出去。变压器运行时，绕组和铁心中的损耗所产生的热量必须及时散逸出去，以免过热而造成绝缘损坏。对小容量变压器，外表面积与变压器容积之比相对较大，可以采用自冷方式，通过辐射和自然对流即可将热量散去。较为大型的变压器，一般采用油浸自冷，大多数配电变压器和许多电力变压器都采用这种方式。容量较小的变压器，光滑油箱表面就足以将油冷却；中等容量变压器，油箱表面要做成皱纹形以增加散热面，或加装片式或扁管散热器，使油在散热器中循环流动；大容量变压器油箱表面应加设辐射散热器。适用于31500kVA及以下、35kV及以下的产品； 50000kVA及以下、110kV产品。此外还有采用用鼓风机或小风扇将冷空气吹过散热器，以增强散热效果。这种冷却方式的变压器有两种额定容量。在自然通风下额定容量较小，在鼓风冷却下额定容量则较大。

上述的冷却方法中采用油浸自冷或者自然冷却的方式，均不会产生噪音；但是采用油浸风冷的方式，则取决于风机功率大小问题；通常采用这种方式，其噪音比较明显；目前在安装的变压器结构中也有通过控制风机功率来控制噪音的问题，但是这种控制方式还是趋于传统，一般情况下变压器即便处于低负荷状态下，其风机也是全天候不停止工作的；因此其传统的结构并不适用于一些使用的场所，比如该种变压器使用在新能源的充电桩上面，其噪音大而且散热效果差，使得用户的体验感下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器的冷却装置及使用方法，能够结合各方面的优点；在变压器低负载的情况下，不启用风机冷却；通过扩张散热结构的表面积提升变压器的散热性能，从而进一步的降低风机的噪音，以及散热风机的使用寿命。

本发明解决其上述的技术问题所采用以下的技术方案：一种变压器的冷却装置，其主要构造包括：由若干个叠加组成的箱组片，以及箱组片之间作为桥梁衔接的膨胀囊所构成；若干张所述的箱组片以同一朝向的方式依次叠加，并且在每两张箱组片之间一周设有片连接囊；若干张所述的箱组片被管杆件所贯通；所述的管杆件末端设有第一电机；

若干张所述的箱组片构成筒状箱组，所述的筒状箱组底部被箱底板所密闭，而所述的筒状箱组顶部被箱顶板所覆盖，由筒状箱组、箱顶板、箱底板三者构成变压器安装空间；所述的箱顶板上设有格栅槽；在箱顶板上固定有储液囊，所述的储液囊与箱顶板相贯通；所述的储液囊顶部设有散热片组，在散热片组上安装有散热风机；

所述的管杆件存在两种形式，其一是作为实心的杆件，并且在杆件的首尾均设有螺纹；其二是作为空心的管件；所述的第一电机存在两种形式，其一作为气泵；其二作为减速电机。

进一步地，所述的箱组片内中空，并且在内四角位置开有孔位；并且所述的箱组片外沿边一周设有瓦状散热片。

进一步地，所述的散热片组固定于储液囊上存在两种方式，其一是散热片组的底板以接触方式抵触在储液囊外皮层，并且接触处用硅脂类导热膏作为热传导；其二是散热片组直接与储液囊一体成型，且是散热片组的底板处于储液囊内部。

进一步地，所述的管杆件为实心的杆件时，所述的管杆件顶部拧入有螺母；所述的第一电机为减速电机，所述的减速电机动力输出端设有螺母管，所述的螺母管与管杆件底端的螺纹相拧接；并且在膨胀囊内置入有弹簧座。

进一步地，所述的管杆件为空心的管件时，所述的管杆件内衬内有杆内管，并且所述的杆内管以螺旋等间距的方式在管壁上开有第一排气孔；所述管杆件管壁上竖向笔直等间距开有第二排气孔；每两个所述第一排气孔与每两个所述第二排气孔垂直间距相同；所述的管杆件顶部设有第二电机，所述的第二电机的转子与杆内管顶端相连接，并且所述的第二电机上设有橡胶套，所述的橡胶套将管杆件顶端密封；所述的第一电机为气泵，所述的第一电机出气端与杆内管底端相贯通；并且在第一电机出气端与杆内管贯通出设有活接套；所述的第二电机启停由电路板控制，所述的电路板控制基本功能为：延时第二电机电源接通时间；若干个所述的第二排气孔贯通于对应所述的膨胀囊内。

进一步地，所述的储液囊、变压器安装空间内均灌注有冷却油；所述的储液囊侧壁上安装有油量传感器，以所述的油量传感器为信号，控制散热风机的启停。

进一步地，所述的变压器安装空间内安装有温度传感器，以所述的温度传感器为信号，控制第一电机的工作。

本发明的有益效果：通过箱组片外沿边一周设有瓦状散热片，可以在变压器低功耗负载的时候实现自散热；无需启动散热风机，实现零噪音的目的；通过管杆件的伸缩控制，实现了对每一张箱组片之间的间距控制，当箱组片之间的间距被拉大时，其能进一步的提升自身的自散热效果，同样的为变压器在低负载的情况下，不开动散热风机，提供了先决条件；当组片之间的间距被进一步拉大时，储液囊内的冷却油到最低值，此时才被启动风机进行风冷，适用于高功率负载的变压器工作；因此不管变压器处于何种的功率负荷，通过本案的结构均能够有效的应对，并且通过上述的结构能实现在低噪音的情况下，实现最大散热效果的目的。

附图说明

图1为本发明一种变压器的冷却装置整体结构图。

图2为本发明一种变压器的冷却装置的变压器安装空间结构图。

图3为本发明一种变压器的冷却装置的变压器安装空间半剖结构图。

图4为图3的A处结构详图。

图5为本发明一种变压器的冷却装置部分箱组片组装的结构图。

图6为本发明一种变压器的冷却装置的管杆件为空心管件时，配套组成设备原理图。

图7为本发明一种变压器的冷却装置的管杆件为空心管件时的结构原理图。

图8为本发明一种变压器的冷却装置的管杆件为实心杆件时，配套组成设备原理图。

图中 1-散热风机、2-散热片组、3-储液囊、4-箱顶板、5-箱组片、51-瓦状散热片、6-箱底板、7-第一电机、8-膨胀囊、9-片连接囊、10-第二电机、11-管杆件、111-杆内管、112-第一排气孔、113-第二排气孔、12-螺母、13-弹簧座。

具体实施方式

下面结合附图1-8对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例：一种变压器的冷却装置，由若干个叠加组成的箱组片5，以及箱组片5之间作为桥梁衔接的膨胀囊8所构成；若干张的箱组片5以同一朝向的方式依次叠加，从附图的1-3可以看出其朝向弯曲面朝上的结构设计，这种的设计结构主要考虑了热空气上升的自然现象，同样的采用此种设计方案是进一步为了提升自冷却的散热效果；

通过每两张箱组片5之间一周设有片连接囊9的结构方式，其若干张的箱组片5构成筒状箱组，很显然筒状箱组是一个密封的筒体，通过筒状箱组底部被箱底板6所密闭，而筒状箱组顶部被箱顶板4所覆盖，最终形成了一个密闭的容器；

若干张的箱组片5被管杆件11所贯通；箱组片5内中空，并且在内四角位置开有孔位；并且箱组片5外沿边一周设有瓦状散热片51；管杆件11末端设有第一电机7；显然通过管杆件11的贯通，使得软绵绵不定向的箱组片5成为一个刚性的整体；并且保证了片连接囊9的舒张或者收缩位置的稳定性。

由筒状箱组、箱顶板4、箱底板6三者构成变压器安装空间；这里所要补充的变压器安装空间设有的螺栓、孔位以及一些固定结构属于现有技术，因此不在权利要求书中具体展开；这个作为定制性变压器的形状，均可以配套的设置。

箱顶板4上设有格栅槽；这里格栅槽可以是方形格栅或者说是透孔槽结构，其只要能够实现冷却油顺利的进出即可；而在箱顶板4上固定有储液囊3，储液囊3与箱顶板4相贯通；储液囊3顶部设有散热片组2，在散热片组2上安装有散热风机1；这里需要补充的是散热片组2固定于储液囊3上存在两种方式，其一是散热片组2的底板以接触方式抵触在储液囊3外皮层，并且接触处用硅脂类导热膏作为热传导；其二是散热片组2直接与储液囊3一体成型，且散热片组2的底板处于储液囊3内部。

此外管杆件11存在两种形式，其一是作为实心的杆件，并且在杆件的首尾均设有螺纹；其二是作为空心的管件；而第一电机7也存在两种形式，其一作为气泵；其二作为减速电机。

结合附图8所示，当管杆件11为实心的杆件时，管杆件11顶部拧入有螺母12；此螺母12将管杆件11固定于箱顶板4上；与此配套的第一电机7为减速电机，减速电机动力输出端设有螺母管，螺母管与管杆件11底端的螺纹相拧接；并且在膨胀囊8内置入有弹簧座13；

通过上述的结构可以实现的结果是：当驱动减速电机时，其螺母管能够正向或者反向的在管杆件11末端旋转，由于驱动减速电机本体被固定在箱底板6上，而管杆件11顶部固定在箱顶板4上；因此当螺母管旋转时，其能够将管杆件11向下拉时；其表现的结构就是膨胀囊8被压缩，从而使得每两张箱组片5距离拉近；反之在管杆件11向上放松时，由于膨胀囊8内有弹簧座13的作用，其能够使得每个膨胀囊8恢复到原理的状态。

结合附图6-7所示，当管杆件11为空心的管件时，管杆件11内衬内有杆内管111，这里需要补充的是管杆件11与杆内管111之间涂抹有润滑的油脂，同样由于是常规技术，未记载于权利要求书之内；并且杆内管111以螺旋等间距的方式在管壁上开有第一排气孔112；这里所指出的螺旋等间距可以参考附图7中虚线部分示意图，其螺旋的布置结构均分于杆内管111上；而管杆件11管壁上竖向笔直等间距开有第二排气孔113；每两个第一排气孔112与每两个第二排气孔113垂直间距相同；垂直距离相同，这就构成了本案的技术核心方案，当管杆件11旋转至指定的位置时，其第一排气孔112与第二排气孔113就能够对应贯通，此设计的技术方案的目的主要是：当第一电机7为气泵时，其充入了空气能够依次的充入对应的膨胀囊8内；这种设计的方式存在着两个有益效果，其一由于充气的量只要维持单个膨胀囊8气体就即可，因此安装设计的第一电机7的气泵小功率即可；其二由于膨胀囊8是依次打开，是对于整个膨胀囊8构成的筒状箱组来讲，其稳定性比一瞬间全部都打开来的稳定；从使用的外观形态上可看出，其表现出的箱组片5被足一拉伸；

实现上述的结构，得益于如下的结构设计：

管杆件11顶部设有第二电机10，第二电机10的转子与杆内管111顶端相连接，并且的第二电机10上设有橡胶套，橡胶套将管杆件11顶端密封；第一电机7出气端与杆内管111底端相贯通；并且在第一电机7出气端与杆内管111贯通出设有活接套；这里设置的活接套属于现有技术，其主要目的是由于杆内管111工作时需要进行实时的旋转，而气泵出气端与杆内管111是密封连接，因此需要活接套实现即相互旋转而不发生漏气的目的。

第二电机10启停由电路板控制，电路板控制基本功能为：延时第二电机10电源接通时间；这里需要指出的控制第二电机10启停为常规电路，其通过小型单片机的结构设计即可实现，其功能设定的实现，只需要测定以下三者函数关系即可：第二电机10的额定转速、管杆件11的周长、每两个相邻的第一排气孔112距离；本案方案中实现的功能是：当杆内管111旋转至同一高度的第一排气孔112、第二排气孔113对应时，其第一排气孔112的气体灌入对应的膨胀囊8内；此时的第二电机10停止工作，当膨胀囊8内气体处于充盈状态时，再次第二电机10进行旋转，此时旋转对应至以下的第二组第一排气孔112、第二排气孔113对应，依次类推；直至全部的膨胀囊8均充盈；反之，膨胀囊8的放气则通过再次一一对应第一排气孔112、第二排气孔113的方式，并且此时的第一电机7的气泵处于未工作状态，因此排出的气体反向由第一电机7的气泵排放。

储液囊3、变压器安装空间内均灌注有冷却油；储液囊3侧壁上安装有油量传感器，以的油量传感器为信号，控制散热风机1的启停；变压器安装空间内安装有温度传感器，以的温度传感器为信号，控制第一电机7的工作；这里需要补充说明的，整个本装置工作过程是：首先由于安装在本案本体内的变压器，由于负载的加大其产生的热量急剧上升；此时变压器安装空间内安装有的温度传感器发出信号给第一电机7；

若第一电机7为减速电机形式时，其减速电机驱动，使得螺母管向下拧入对应的管杆件11放松了各个膨胀囊8，因此此时的箱组片5彼此之间的间距扩大；这样子的变化过程会带来两个结果，由于每张箱组片5间距变大，其自然冷却的效率提高了；而与此同时储液囊3内的冷却液会流入筒状箱组；

当上述的箱组片5之间的间距扩大，采用的自冷却的方式还是不能满足变压器负载所产生的热量时，其由于箱组片5之间的间距进一步的扩大，导致了储液囊3内的冷却油大量流入了筒状箱组内，触发了储液囊3侧壁上安装有油量传感器信号，此时的油量传感器在低冷却油的状态下，启动了散热风机1，迫使了散热片组2进行风冷。

上述的若第一电机7为气泵形式时，其气泵、第二电机10均启动，使得由上而下的膨胀囊8逐个因充入气体而膨胀，其膨胀囊8膨胀的结构就是使得每个相邻的箱组片5依次间隔开最大的距离；显然当全部的膨胀囊8均被充满气体时，其全部的箱组片5均间隔最大的间距，同样的由于储液囊3内的冷却油大量流入了筒状箱组内，触发了储液囊3侧壁上安装有油量传感器信号，此时的油量传感器在低冷却油的状态下，启动了散热风机1，迫使了散热片组2进行风冷。

本案中需要再一次的申明：以管杆件11为核心只存在两组实现本案技术的手段；分别是当管杆件11为空心管件时，配套的管杆件11顶部为第二电机10，而底部的第一电机7为气泵；当管杆件11为实心杆件时，配套的管杆件11顶端拧入固定有螺母12，而底部的第一电机7为减速电机；各个配件之间的组合只有两种，并不存在排列组合的可能。

针对上述的两种结构有着各种不一样的使用特点：

下面针对不同的功能特点进行具体的说明：第一、当管杆件11为空心管件时，首先这种结构的造价相对比较高，但是其带来的有益效果就是能够将各个箱组片5依次的展开后，并且能够再次的合拢；实现了这种结构带来的效果就是箱组片5外瓦状散热片51由于上下在运动，因此自然冷却的效果更高；此外由于筒状箱组容积空间周期性的在变化，因此是筒状箱组的冷却油与膨胀囊8进行往复性的流动，由于冷却油的对流，这就提供了散热片组2的散发出热量的性能；

第二、当管杆件11为实心杆件时，其造价较为低廉，而且可靠性更好；同样通过第一电机7为的减速电机驱动螺母管正反方向的旋转，也能够实现筒状箱组容积空间周期性的变化，同样的造成冷却油的对流，也就提供了散热片组2的散发出热量的性能；但是这种结构并不利于箱组片5的瓦状散热片51的自然冷却，因为螺母管收紧管杆件11时，其箱组片5彼此之间的间距均是最短的，导致了所有的发热体均聚集在一起，因此并不利于自然冷却。

上述的第二电机10的电路板，并未在本案中具体实施讲明；本案主要申请其机械结构的保护原理；针对电路板的开发已在另案申请，但是对其电路板的实现原理以及基本的控制方法已在上述描述中阐述清楚。

此外一种变压器的冷却装置的使用方法，其步骤是：

S1、当管杆件11形式是实心的杆件时，首先通过螺栓等方式将箱底板6固定在需要安装变压器的位置上；然后将变压器主体部分置入于的变压器安装空间内，并且通过螺栓等方式将变压器主体固定好；

S2、然后将冷却油倒满变压器安装空间内，接着在管杆件11上拧紧螺母12，值得注意的时，此时底部的第一电机7控制的螺母管处于拧至管杆件11最底端，此时从外观上表现为每张的箱组片5之间的间距为最大值；

S3、在箱顶板4上安装好储液囊3，同样的储液囊3上安装好散热片组2及散热风机1；如储液囊3与散热片组2为一体成型的，则省去最后的安装步骤；

S4、调试阶段，底部的第一电机7控制螺母管拧动，使得螺母管往管杆件11上走，外观上表现为管杆件11向下走，从而使得每张的箱组片5之间的间距缩短；此过程使得变压器安装空间内的冷却油涌入储液囊3内，完成全部安装过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种变压器的冷却装置，其主要构造包括：由若干个叠加组成的箱组片（5），以及箱组片（5）之间作为桥梁衔接的膨胀囊（8）所构成；其特征在于：若干张所述的箱组片（5）以同一朝向的方式依次叠加，并且在每两张箱组片（5）之间一周设有片连接囊（9）；若干张所述的箱组片（5）被管杆件（11）所贯通；所述的管杆件（11）末端设有第一电机（7）；

若干张所述的箱组片（5）构成筒状箱组，所述的筒状箱组底部被箱底板（6）所密闭，而所述的筒状箱组顶部被箱顶板（4）所覆盖，由筒状箱组、箱顶板（4）、箱底板（6）三者构成变压器安装空间；所述的箱顶板（4）上设有格栅槽；在箱顶板（4）上固定有储液囊（3），所述的储液囊（3）与箱顶板（4）相贯通；所述的储液囊（3）顶部设有散热片组（2），在散热片组（2）上安装有散热风机（1）；所述的管杆件（11）存在两种形式，其一是作为实心的杆件，并且在杆件的首尾均设有螺纹；其二是作为空心的管件；所述的第一电机（7）存在两种形式，其一作为气泵；其二作为减速电机；

所述的管杆件（11）为实心的杆件时，所述的管杆件（11）顶部拧入有螺母（12）；所述的第一电机（7）为减速电机，所述的减速电机动力输出端设有螺母管，所述的螺母管与管杆件（11）底端的螺纹相拧接；并且在膨胀囊（8）内置入有弹簧座（13）；

所述的管杆件（11）为空心的管件时，所述的管杆件（11）内衬内有杆内管（111），并且所述的杆内管（111）以螺旋等间距的方式在管壁上开有第一排气孔（112）；所述管杆件（11）管壁上竖向笔直等间距开有第二排气孔（113）；每两个所述第一排气孔（112）与每两个所述第二排气孔（113）垂直间距相同；所述的管杆件（11）顶部设有第二电机（10），所述的第二电机（10）的转子与杆内管（111）顶端相连接，并且所述的第二电机（10）上设有橡胶套，所述的橡胶套将管杆件（11）顶端密封；所述的第一电机（7）为气泵，所述的第一电机（7）出气端与杆内管（111）底端相贯通；并且在第一电机（7）出气端与杆内管（111）贯通处膨胀囊设有活接套；所述的第二电机（10）启停由电路板控制，所述的电路板控制基本功能为：延时第二电机（10）电源接通时间；若干个所述的第二排气孔（113）贯通于对应所述的膨胀囊（8）内。

2.根据权利要求1所述的一种变压器的冷却装置，其特征在于所述的箱组片（5）内中空，并且在内四角位置开有孔位；并且所述的箱组片（5）外沿边一周设有瓦状散热片（51）。

3.根据权利要求1所述的一种变压器的冷却装置，其特征在于所述的散热片组（2）固定于储液囊（3）上存在两种方式，其一是散热片组（2）的底板以接触方式抵触在储液囊（3）外皮层，并且接触处用硅脂类导热膏作为热传导；其二是散热片组（2）直接与储液囊（3）一体成型，且是散热片组（2）的底板处于储液囊（3）内部。

4.根据权利要求1所述的一种变压器的冷却装置，其特征在于所述的储液囊（3）、变压器安装空间内均灌注有冷却油；所述的储液囊（3）侧壁上安装有油量传感器，以所述的油量传感器为信号，控制散热风机（1）的启停。

5.根据权利要求1所述的一种变压器的冷却装置，其特征在于所述的变压器安装空间内安装有温度传感器，以所述的温度传感器为信号，控制第一电机（7）的工作。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的变压器的冷却装置的使用方法，其步骤是：

S1、当管杆件（11）形式是实心的杆件时，首先通过螺栓方式将箱底板（6）固定在需要安装变压器的位置上；然后将变压器主体部分置入于所述的变压器安装空间内，并且通过螺栓方式将变压器主体固定好；

S2、然后将冷却油倒满变压器安装空间内，接着在管杆件（11）上拧紧螺母（12），此时底部的第一电机（7）控制的螺母管处于拧至管杆件（11）最底端，此时从外观上表现为每张所述的箱组片（5）之间的间距为最大值；

S3、在箱顶板（4）上安装好储液囊（3），同样的储液囊（3）上安装好散热片组（2）及散热风机（1）；如储液囊（3）与散热片组（2）为一体成型的，则省去最后的安装步骤；

S4、调试阶段，底部的第一电机（7）控制螺母管拧动，使得螺母管往管杆件（11）上走，外观上表现为管杆件（11）向下走，从而使得每张所述的箱组片（5）之间的间距缩短；此过程使得变压器安装空间内的冷却油涌入储液囊（3）内，完成全部安装过程。