CN201653568U - 油浸式变压器用的油面绕组温度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油浸式变压器用的油面绕组温度计，包括一仪表单元、一密闭系统和一控制系统；所述仪表单元包括外壳、指针、表盘；所述密闭系统包括设于仪表单元外的一温包、一毛细管、及设于所述仪表单元内的一弹性元件；所述控制系统包括设置所述仪表单元内的一开关控制机构和一信号输出单元，其中：所述弹性元件为处于同一平面的多圈螺旋形的弹簧管，该弹簧管具有中空的内腔，且该弹簧管产生的变形是和该弹簧管的工作长度成正比，该弹簧管的外端联结所述毛细管，内端与所述指针联结。本实用新型计量准确、可靠性高，外壳密封较好，内部空间大，接线方便，便于安装且外形美观。

Description

油浸式变压器用的油面绕组温度计

【技术领域】

本实用新型涉及一种温度计，特别涉及运用多圈螺旋形弹簧管的油浸式变压器用的油面绕组温度计。

【背景技术】

油浸式变压器用的油面绕组温度计是压力式温度计的一种，专门用于油浸式电力变压器油箱顶层油面温度和变压器的绕组线圈温度的测量，并通过温度计内部的多个控制开关控制变压器油箱的冷却系统的投切及二次报警回路。

现有的油浸式变压器用的油面绕组温度计存在的主要三大缺点：

一、现有温度计仪表的外壳笨重，不便于整体安装，内部接线操作困难。现在市面上使用的油浸式变压器用的油面绕组温度计的仪表外形大多有两种：第一种是用铸铝喷漆制作的长方形仪表外壳，第二种是用不锈钢的圆形仪表外壳。第一种仪表内部有接线端子但空间很小不便于操作，接线时需把整个仪表的整个上半部表壳拆离，仪表的内部精密器件就暴露在外，接线不注意时很容易损坏仪表，而且如果用户没有盖严表壳会导致内部进水从而影响了仪表的使用寿命，而且这种仪表外壳不是很美观也不环保；第二种虽然仪表小巧轻便、环保，但由于体积小巧内部空间不大，即使有了接线端子也很难操作，有的厂家索性把控制引线引出表壳裸露在外，其后果就是接线不可靠，绝缘也不好处理；还有的厂家在圆形的外壳上再加上个方形的接线盒，这样虽解决了接线问题，但又使得仪表笨重不好安装。

二、现有温度计仪表的所用的弹性元件存在误差大和可靠性差。国内外厂家生产压力式温度计所使用的弹性元件主要分为两大类：一类是采用C形弹簧管作为弹性元件，另一类是普通波纹管作为弹性元件，我们对以上两种弹性元件进行分析试验发现，采用C形弹簧管和普通波纹管作为弹性元件存在以下问题：

1、压力式温度计在上限温度工作一段时间后会出现较大的正误差，产生此类问题的主要原因是：1)C形弹簧管一般为0.4以上壁厚的锡磷青铜管压扁制作成“C”形状两头一般用锡焊封口的弹簧管为驱动仪表的核心弹性元件，仪表为了显示清楚必须角位移指示范围需240度，由于C形弹簧管弹性变化量小，所需的位移量超过了其最大弹性变形极限，如保持一段时间最终导致C形弹簧管产生塑性变形，当温度下降后温度计产生正误差；2)同样为了满足指针旋转角度的要求，同时减小仪表整体体积(即减小波纹管的内径)，保证波纹管的变形为线性变形(即使波纹管有适当的长径比)，生产厂家一般采用长度及直径较小的波纹管，而波纹管是用铍青铜材料加工的，其最大位移量极限以目前国内最常用的803和804型油面温度计为例(测量范围：0～120℃；准确度：1.5级，控制开关数量3～4只)，其采用外径D＝15mm；波数n＝7；的铍青铜波纹管作为弹性元件，该波纹管的最大位移量极限：

ωl＝＝2.167KaσsD2n/KbEh0＝2.856mm

式中：Ka——波厚影响系数，Ka＝((a-h0)/d)0.5；

      σs——波纹管材料屈服强度；

      Kb——相对波深系数，根据波纹管内外径比值K＝D/d，查得；

      E——波纹管材料弹性模量。

      h0——波纹管的壁厚；

      a——波纹管的波厚；

      d——波纹管的内径；

由上述公式所得的波纹管最大位移量无法满足温度计工作所需，因此当温度计在测量上限(一般仅为100℃)时波纹管的位移量超过了其最大弹性变形极限，如保持一段时间最终导致波纹管产生塑性变形，当温度下降后温度计便产生正误差。此类误差可以通过提高波纹管的性能来得到修正，其一是加大波纹管的体积，这样不但加大仪表表头体积，同时还需加大温包体积即提高了成本又需改变现有安装结构；其二是提高波纹管材料性能，会大大提高产品的制造成本。

2、同时现有的压力式温度计中还存在比例高达10％以上的负误差现象，此类误差是由于铍青铜所制波纹管的管壁一般仅为0.1mm，在生产加工过程中任何细微的创伤(包括残余应力，碰伤，焊接应力，材料本身的缺陷等)，同样C形弹簧管虽为0.4以上壁厚但它的两端是锡焊的(锡焊为200度融化后辅琢在工件表面上的焊接，容易虚焊和气泡的产生气道)仪表的密闭系统内部压力大都会导致在使用过程中出现慢性渗漏，密闭系统内的感温介质渗漏后直接导致波纹管的变形量不足，而产生负误差。

以上两个问题都影响了温度计的正常使用，做为变压器的主要配件这样的质量与变压器要求长寿命，高稳定性运行的要求是很不相配的。

3、用波纹管和C形弹簧管作为弹性元件还有一个问题是：由于所产生的位移为直线位移，为了将此位移转变为符合仪表工作需要的角位移，需要添加一组转换机构来实现此功能，这样就增加了工艺的复杂程度，并增加了指示误差的产生点。

三、、现有温度计仪表使用的控制开关导致产生的指示误差大。控制开关性能的好坏将直接关系到能否及时准确的投切电力变压器的冷却系统及二次报警回路，将直接影响变压器的正常工作，目前所采用的控制系统(即微动开关)普遍采用的是凸轮压迫式开关，经研究发现凸轮压迫式开关存在随被测温度升高指示误差趋大，究其原因是微动开关阻尼力叠加所致。弹性元件在推动指示指针的同时推动4只凸轮，根据设定温度值的不同，每只凸轮分别推动相应的微动开关动作，因为开关动作力与波纹管输出相抵，随着被测油温的上升(即开关动作数量的增加)所产生阻尼力逐步增大而造成负差。具体来讲，温度计生产厂家在产品出厂时将开关设定在：55℃、75℃、95℃、120℃。而当现场用户根据变压器不同运行条件下，改变开关设定位置如风机关70℃，风机开90℃，报警125℃，跳闸140℃，油面温度计将出现误差。如果一种仪表的准确度随设定值的改变而超差为不合格品，那么从计量法角度来讲，该仪表所给出的示值准确度是没有实用意义的。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种接线方便、计量准确和可靠性好的油浸式变压器用的油面绕组温度计。

本实用新型要解决的技术问题是这样实现的：一种油浸式变压器用的油面绕组温度计，包括一仪表单元、一用于测量及指示的密闭系统和用于信号输出的控制系统；所述仪表单元包括外壳、指针、表盘；所述密闭系统进一步包括设于仪表单元外的一温包、一毛细管、及设于所述仪表单元内的一弹性元件；所述控制系统包括设置所述仪表单元内的一开关控制机构和一信号输出单元，其特征在于：所述弹性元件为处于同一平面的多圈螺旋形的弹簧管，该弹簧管具有中空的内腔，且该弹簧管产生的变形是和该弹簧管的工作长度成正比，该弹簧管的外端联结所述毛细管，内端与所述指针联结。

所述仪表单元还包括一驱动杆，所述指针通过该驱动杆与弹簧管的内端联结。

所述开关控制机构包括复数个控制开关以及依次连接的一拨杆座、一拨杆；任一所述控制开关包括依次连接的一拨叉、一微动开关、一开关座、一开关指示片，所述拨叉、微动开关以及开关座位于表盘的下方，所述开关指示片位于所述表盘的上方；所述拨杆一端与所述驱动杆联结，另一端依次拨动所述复数个拨叉进行动作。

所述弹簧管的内端为仪表单元表盘的中心点，该弹簧管采用厚壁为0.4～0.5mm的铍青铜管压扁后绕制而成。

所述仪表单元的外壳采用不锈钢薄形板为原料拉伸成型制做成上圆下方相结合成一整体的仪表外形，圆形部分为表盘，方形部分布设有信号输出接线端子，且该信号输出接线端子伸于外壳之外，并用一铭牌覆盖。

本实用新型的优点在于：密闭系统的计量准确、可靠性高，控制系统的指示准确度和可靠性较高，仪表单元的外壳一体成型，密封较好，内部空间大，接线方便，便于安装且外形美观。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型油浸式变压器用的油面绕组温度计的外形结构示意图，并显示部分内部结构。

图2是本实用新型油浸式变压器用的油面绕组温度计的原理结构示意图。

图3是本实用新型油浸式变压器用的油面绕组温度计的拨杆拨动拨叉动作的原理结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图3所示，本实用新型温度压力表，为油浸式变压器用的油面绕组温度计，其包括一仪表单元1、一用于测量及指示的密闭系统2和用于信号输出的控制系统3。

请重点参考图1和图2所示，所述仪表单元1包括一外壳11、一表盘12、一驱动杆13以及两指针，其中一指针为指示指针14，另一指针为历史最高红指针15。所述外壳11采用不锈钢薄形板为原料拉伸成型制做成上圆下方相结合成一整体的仪表外形，圆形部分为表盘，方形部分布设有所述控制系统3中的信号输出接线端子31，且该信号输出接线端子31伸于外壳11之外，并用一铭牌16覆盖。外观美观新颖、整体仪表份量较轻、内部接线空间大、接线时无需整体打开，只需打开铭牌16即可，从而保护了内部零件也有效的防止了进水的可能性、安装也更加方便。

所述密闭系统2进一步包括设于仪表单元1外的一温包21、一毛细管22、及设于所述仪表单元1内的一弹性元件，所述温包21、毛细管22、弹性元件依次连接。所述弹性元件为处于同一平面的多圈螺旋形的弹簧管23，该弹簧管23具有中空且容积较小的内腔，且该弹簧管23产生的变形是和该弹簧管23的工作长度成正比，且弹簧管23所产生的位移其本身就是角位移，无需转换机构转换，该弹簧管23的外端联结所述毛细管22，内端通过该驱动杆与所述指示指针14联结。所述弹簧管23的内端为仪表单元1表盘12的中心点，该弹簧管23采用厚壁为0.4～0.5mm的铍青铜管压扁后绕制而成，可以较好的避免因生产过程中的焊接等工艺所带来的慢性渗漏现象。由于这种结构的弹簧管23的内腔的容积很小，与现有技术相比，可以表现很低的外界温度影响效应和增大环境温度跨度变换范围，再由于温包21的大小直接受弹性元件内腔容积的大小影响，因此用内腔容积较小的多圈弹簧管作弹性元件能大大减小温包21体积，即能降低生产成本也能减小安装所需空间。

本实用新型弹簧管23的计算公式(以弹簧管厚壁为0.4mm时为例)：

S＝(γ-γ’)/γR[(γ-sinγ)2+(1-cosγ)2]0.5

其中：(γ-γ’)/γ＝p(1-u2)/E*R2/bδ(1-b2/a2)*α/(β+x2)

      x＝Rδ/a2

      γ：管子的中心角6.28deg；

      R：管子的曲率半径20mm；

      a：截面的长半轴7.2mm；

      b：截面的短半轴0.41mm；

      δ；管子的壁厚0.4mm；

      u：泊松比，金属选用0.3；

      E：管材的弹性模量，18750kgf/mm2；

      α：系数0.360；

      β：系数0.119；

      p：管子承受的内压力5Mpa；

计算所得多圈螺旋轴心可采生31.5mm的线性位移，300度的角位移，完全可以满足弹性元件工作要求。可见该弹簧管23的内腔容积小、弹性强、从而具有旋转角度大、环境温度适应力强、可靠性高的特点。

请重点参考图2所示，所述控制系统3包括设置所述仪表单元1内的一开关控制机构1和一信号输出单元(未图示)。所述开关控制机构1包括复数个控制开关32以及依次连接的一拨杆座33、一拨杆34；任一所述控制开关32包括依次连接的一拨叉321、一微动开关322、一开关座323、一开关指示片324，所述拨叉、微动开关322以及开关座位323于表盘12的下方，所述开关指示片324位于所述表盘12的上方；所述拨杆34一端与所述驱动杆13联结，另一端依次拨动所述复数个拨叉进行动作。其中，可根据需要设定在不同的温度点(比如通常是设置：55℃.75℃.90℃.130℃四个温度点)来设置所述控制开关32的数量，如图3所示，图中显示为三个拨叉321a、321b、321c，每个拨叉321对应一个控制开关32，拨杆34受温度的不断上升来依次拨动三个拨叉321来控制微动开关322随之产生动作，其中左边的拨叉321a为已动作的状态，中间的拨叉321b为正在动作的状态，右边的拨叉321c为未动作的状态，拨叉321的动作与否可最终由所述开关指示片324来指示。由于上述这种拨叉拨动式开关其每个开关仅在动作瞬间需要外力触发，而在开关动作前后均不需要外力预紧一个所谓的“开关保持状态”，而是在每个微动开关322动作后同时使力量得到释放，不会产生力量的叠聚。因此，微动开关322动作与否均不会影响油面温度计的示值准确度。本实用新型采用拨叉拨动式开关与通用的微动开关加以组装，不仅大大提高了成品率，从而降低了成本，也提高了开关的可靠性。

本实用新型的操作过程或工作原理如下：

首先、把温包21放入到被测物体中后感受温度的变化，引起温包21内的感温介质产生体积膨胀；再由毛细管22传导至弹性元件即弹簧管23。然后弹簧管23将从毛细管22传来的体积增量转化成机械位移量，通过所述指示指针14来指示温度，并带动开关控制机构动作的拨杆34和拨叉321来驱动微动开关322，即可将弹簧管23产生的机械位移量转移至控制开关32上；最后通过信号输出接头31输出控制开关32发的动作信号和PT100的铂电阻信号，控制如变压器冷却系统电机的启停及二次报警电路等，以保证变压器正常工作。

综上所述，本实用新型的优点在于：密闭系统的计量准确、可靠性高，控制系统的指示准确度和可靠性较高，仪表单元的外壳一体成型，密封较好，内部空间大，接线方便，便于安装且外形美观。

Claims (5)

1.一种油浸式变压器用的油面绕组温度计，包括一仪表单元、一用于测量及指示的密闭系统和一用于信号输出的控制系统；所述仪表单元进一步包括外壳、指针、表盘；所述密闭系统进一步包括设于仪表单元外的一温包、一毛细管、及设于所述仪表单元内的一弹性元件；所述控制系统进一步包括设置所述仪表单元内的一开关控制机构和一信号输出单元，其特征在于：所述弹性元件为处于同一平面的多圈螺旋形的弹簧管，该弹簧管具有中空的内腔，且该弹簧管产生的变形是和该弹簧管的工作长度成正比，该弹簧管的外端联结所述毛细管，内端与所述指针联结。

2.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油面绕组温度计，其特征在于：所述仪表单元还包括一驱动杆，所述指针通过该驱动杆与弹簧管的内端联结。

3.根据权利要求2所述的油浸式变压器用的油面绕组温度计，其特征在于：所述开关控制机构包括复数个控制开关以及依次连接的一拨杆座、一拨杆；任一所述控制开关包括依次连接的一拨叉、一微动开关、一开关座、一开关指示片，所述拨叉、微动开关以及开关座位于表盘的下方，所述开关指示片位于所述表盘的上方；所述拨杆一端与所述驱动杆联结，另一端依次拨动所述复数个拨叉进行动作。

4.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油面绕组温度计，其特征在于：所述弹簧管的内端为仪表单元表盘的中心点，该弹簧管采用厚壁为0.4～0.5mm的铍青铜管压扁后绕制而成。

5.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的油面绕组温度计，其特征在于：所述仪表单元的外壳采用不锈钢薄形板为原料拉伸成型制做成上圆下方相结合成一整体的仪表外形，圆形部分为表盘，方形部分布设有信号输出接线端子，且该信号输出接线端子伸于外壳之外，并用一铭牌覆盖。

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