CN209804374U - 一种高效散热变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效散热变压器，包括变压器外壳，变压器外壳的四周固设有散热板；散热板包括横截面为直角梯形的金属板，所述金属板的内部设置有横截面为直角梯形的容纳腔，容纳腔的内部设置有多根导热丝，导热丝的上端与容纳腔的直角腰边所在侧壁固定连接，导热丝的下端设置有金属球，容纳腔的内部还设置有将金属球淹没的液态冷媒，所述液态冷媒的体积小于容纳腔的容积。所述高效散热变压器的散热效果好，变压器表面的温度不会过高，即使在夏天，也不易发生变压器过热的情况，安全性好。

Description

一种高效散热变压器

技术领域

本实用新型涉及一种高效散热变压器，属于变压器技术领域。

背景技术

变压器(Transformer)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、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。

变压器在运行中由于铁芯的磁滞损耗、涡流损耗和线圈的铜损都转化为热量，使温度升高，热量向周围以辐射、传导等方式扩散。目前，变压器的散热通常采用在变压器外壳四周安装散热翅片的方式来散热，散热翅片通过增大散热面积来达到快速散热的目的；但是目前的散热翅片的散热效率有限。例如，型号为SCB10-1000KVA/10KV/0.4KV的干式变压器，其使用时的最高表面温度不超过80℃；该干式变压器四周通常加装有表面积为2.68m²的散热翅片，在夏天时，变压器金属壳表面的最高温度为75～77℃，散热翅片表面的最高温度通常在61～65℃；即使加装散热翅片，该变压器在使用时，其金属壳表面的最高温度也快接近80℃，长期在该温度下作业，存在安全风险。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种高效散热变压器，具体技术方案如下：

一种高效散热变压器，包括变压器外壳，所述变压器外壳的四周固设有散热板；所述散热板包括横截面为直角梯形的金属板，所述金属板的直角腰边所在侧壁与变压器外壳的外侧壁焊接连接；所述金属板的内部设置有横截面为直角梯形的容纳腔，所述容纳腔的内部设置有多根导热丝，所述导热丝的上端与容纳腔的直角腰边所在侧壁固定连接，所述导热丝的下端设置有金属球，所述导热丝的下端与金属球固定连接；所述容纳腔的内部还设置有将金属球淹没的液态冷媒，所述液态冷媒的体积小于容纳腔的容积。

作为上述技术方案的改进，所述金属板上底部的纵截面面积大于金属板下底部的纵截面面积，所述容纳腔上部的纵截面面积大于容纳腔下部的纵截面面积。

作为上述技术方案的改进，所述液态冷媒的体积与容纳腔的容积之比为x，0.15≤x≤0.35。

作为上述技术方案的改进，所述容纳腔的内部还设置有多根螺旋状的金属丝，所述金属丝的上端与容纳腔的上部固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述金属板的斜腰边处设置有横截面为三角形的凸边。

作为上述技术方案的改进，所述金属板的上底部设置有与容纳腔相连通的注液孔，所述注液孔处设置有密封层。

与现有表面安装有散热翅片的变压器相比，本实用新型所述高效散热变压器的散热效果好，变压器表面的温度不会过高，即使在夏天，也不易发生变压器过热的情况，安全性好。

附图说明

图1为本实用新型所述高效散热变压器的结构示意图；

图2为本实用新型所述散热板与变压器外壳的连接示意图；

图3为本实用新型所述散热板与变压器外壳的连接示意图(俯视状态)。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、2所示，所述高效散热变压器，包括变压器外壳10，变压器外壳10内部集成有铁芯、绕组等电器元器件；所述变压器外壳10的四周固设有散热板11，所述散热板11包括横截面为直角梯形的金属板111，所述金属板111的直角腰边所在侧壁与变压器外壳10的外侧壁焊接连接；所述金属板111的内部设置有横截面为直角梯形的容纳腔112，所述容纳腔112的内部设置有多根导热丝114，所述导热丝114的上端与容纳腔112的直角腰边所在侧壁固定连接，所述容纳腔112的直角腰边所在侧壁与金属板111的直角腰边所在侧壁平行，所述导热丝114的下端设置有金属球115，所述导热丝114的下端与金属球115固定连接；所述容纳腔112的内部还设置有将金属球115完全淹没的液态冷媒113，所述液态冷媒113的体积小于容纳腔112的容积。

变压器工作时产生的热量，热量通过变压器外壳10和散热板11对外进行散热。所述散热板11一方面具有提高热交换面积从而加快散热；另一方面，所述液态冷媒113是石油醚、戊烷、环丁烷、二甲胺、乙醚中的一种或数种；例如环丁烷和乙醚按照5:1.7的比例混合制成的液态冷媒113，在温度超过35℃会急剧蒸发；普通变压器在白天时，尤其是在每天的11点-15点期间，由于外界环境温度过高，这使得变压器的表面温度急剧升高，散热板11表面的温度远大于35℃，这使得散热板11内部的液态冷媒113会大量的蒸发，蒸发吸热，这有助于降低变压器外壳10表面的温度；当散热板11表面的温度降低时，例如降低至34℃以下，如果液态冷媒113中含有乙醚，那么一部分乙醚蒸气会重新液化，液化后的乙醚会重新汇入到液态冷媒113处；而通常在凌晨12点-清晨的5点，变压器的运行负荷最低，工作产生的热量最少，再加上该时间段的环境温度也非常低，通常该阶段散热板11表面的温度不超过10％，这使得容纳腔112内部的气态冷媒会大量的液化为液态冷媒113；如此，液态冷媒113与气态冷媒完成循环作业。其中，金属板111、导热丝114、金属球115均可采用导热性能优异的紫铜制成；导热丝114和金属球115使得变压器外壳10表面处的热量更易传递给液态冷媒113，加快其蒸发速率；导热丝114和金属球115的表面积大，会进一步提高换热效率；金属球115在重力的作用下使其始终处于液态冷媒113的内部，从而保证导热丝114的下端始终与液态冷媒113接触。

进一步地，所述金属板111上底部的纵截面面积大于金属板111下底部的纵截面面积，所述容纳腔112上部的纵截面面积大于容纳腔112下部的纵截面面积。所述金属板111的下底部的纵截面为矩形，所述金属板111的下底部的纵截面为矩形，横截面是指在宽方向的截面，纵截面是在长度方向的截面，直角梯形的上底所在部位即为上底部，直角梯形的下底所在部位即为下底部。容纳腔112的上部空间大，容纳腔112的下部空间小，这有利于液态冷媒113蒸发。

进一步地，所述液态冷媒113的体积与容纳腔112的容积之比为x，0.15≤x≤0.35。液态冷媒113需要有足够的体积，从而使得金属球115被淹没；液态冷媒113不能过多，使得液态冷媒113的上方存在足够大的空间，这有利于液态冷媒113蒸发，避免过早的达到饱和蒸汽压。

进一步地，所述容纳腔112的内部还设置有多根螺旋状的金属丝116，所述金属丝116的上端与容纳腔112的上部固定连接。螺旋状的金属丝116不但进一步提高换热面积，提高换热效率；而且，螺旋状金属丝116的存在，为气态冷媒的液化提高载体，有助于促进气态冷媒重新液化为液态冷媒113。

进一步地，如图2、3所示，所述金属板111的斜腰边处设置有横截面为三角形的凸边117。三角形凸边117的存在，使其边缘处成为尖锐状结构，根据尖端热效应可知，这有利于提高散热效果。

进一步地，所述金属板111的上底部设置有与容纳腔112相连通的注液孔，所述注液孔处设置有密封层118。可通过从注液孔处向容纳腔112处注入液态冷媒113，液态冷媒113注入完毕后，可采用锡焊的方式将注液孔密封从而得到密封层118。采用锡焊的方式得到的密封层118即为锡层，锡的导热性良好，不影响金属板111的散热；并且，金属锡与金属板111结合紧密。

在上述实施例中，常见的型号为SCB10-1000KVA/10KV/0.4KV的干式变压器，其使用时的最高表面温度不超过80℃；该干式变压器四周通常加装有表面积为2.68m²的散热翅片，在夏天时，变压器金属壳表面的最高温度为75～77℃，散热翅片表面的最高温度通常在61～65℃。将上述散热翅片替换成同等表面积的散热板11，即得到本发明所述高效散热变压器，在夏天时，本发明所述变压器外壳10表面的最高温度为62～67℃，该温度远低于80℃，所述高效散热变压器不易发生过热的情况，安全性好；所述散热板11表面的最高温度通常在49～53℃；在环境温度以及表面积相同的前提下，散热板11的降温幅度比常规散热翅片的降温幅度大，降温幅度相差8～12℃。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效散热变压器，包括变压器外壳(10)，所述变压器外壳(10)的四周固设有散热板(11)，其特征在于：所述散热板(11)包括横截面为直角梯形的金属板(111)，所述金属板(111)的直角腰边所在侧壁与变压器外壳(10)的外侧壁焊接连接；所述金属板(111)的内部设置有横截面为直角梯形的容纳腔(112)，所述容纳腔(112)的内部设置有多根导热丝(114)，所述导热丝(114)的上端与容纳腔(112)的直角腰边所在侧壁固定连接，所述导热丝(114)的下端设置有金属球(115)，所述导热丝(114)的下端与金属球(115)固定连接；所述容纳腔(112)的内部还设置有将金属球(115)淹没的液态冷媒(113)，所述液态冷媒(113)的体积小于容纳腔(112)的容积。

2.根据权利要求1所述的一种高效散热变压器，其特征在于：所述金属板(111)上底部的纵截面面积大于金属板(111)下底部的纵截面面积，所述容纳腔(112)上部的纵截面面积大于容纳腔(112)下部的纵截面面积。

3.根据权利要求1所述的一种高效散热变压器，其特征在于：所述液态冷媒(113)的体积与容纳腔(112)的容积之比为x，0.15≤x≤0.35。

4.根据权利要求1所述的一种高效散热变压器，其特征在于：所述容纳腔(112)的内部还设置有多根螺旋状的金属丝(116)，所述金属丝(116)的上端与容纳腔(112)的上部固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种高效散热变压器，其特征在于：所述金属板(111)的斜腰边处设置有横截面为三角形的凸边(117)。

6.根据权利要求1所述的一种高效散热变压器，其特征在于：所述金属板(111)的上底部设置有与容纳腔(112)相连通的注液孔，所述注液孔处设置有密封层(118)。