ES2939715T3 - Disposición para enfriar una bobina - Google Patents

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Abstract

Disposición para enfriar un serpentín (2), que comprende un recinto (3), que incorpora o aloja al menos parcialmente el serpentín (2), y un dispositivo (4, 4') para crear un flujo de aire (5) para enfriar el serpentín. (2), donde el serpentín (2) comprende al menos un canal de refrigeración (6) para guiar el flujo de aire (5) a través de los devanados (7) del serpentín (2) y un conducto de aire exterior (8) que se encuentra radialmente en el circunferencia exterior del serpentín o situada radialmente en el interior por debajo de una parte exterior (8a) del serpentín, caracterizada porque se coloca una placa de conducción de aire (9) en o cerca de un extremo longitudinal del conducto de aire exterior (8) y/o del serpentín (2) para evitar desvíos del flujo de aire (5) y/o para bloquear al menos parcialmente el flujo de aire (5) a través y/o a lo largo del conducto de aire exterior (8), logra el objetivo de enfriar un serpentín, especialmente una bobina de un transformador,de manera eficiente utilizando medios que ahorran espacio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Disposición para enfriar una bobina
La invención se refiere a una disposición para enfriar una bobina, que comprende un recinto, que al menos parcialmente incorpora o aloja la bobina, y un dispositivo para crear un flujo de aire para enfriar la bobina, en donde la bobina comprende al menos un canal de enfriamiento para guiar el flujo de aire a través de los devanados de la bobina y un conducto de aire exterior que pasa radialmente dentro de una parte exterior de la bobina.
Es conocido enfriar los devanados de una bobina de un transformador guiando aire a través de sus devanados. Por lo tanto, un extractor genera una sobrepresión en un área de entrada de aire de un recinto del transformador. De esta manera se genera un flujo de aire que fluye desde la entrada hacia una salida y luego a través de una rejilla hacia el ambiente.
Se prefiere que fluya una gran cantidad de aire a través de los canales de enfriamiento en los devanados. Esto se logra generalmente mediante el uso de placas de conducción de aire que se disponen muy cerca de las bobinas. De este modo, la resistencia al flujo a través de los canales de enfriamiento se vuelve más pequeña que la resistencia al flujo alrededor de las bobinas. Este principio del estado de la técnica se muestra esquemáticamente en la figura 1. Este principio implica algunos inconvenientes. Para garantizar un flujo de aire a través de los canales de enfriamiento, que sea suficiente, se debe generar una sobrepresión para vencer la resistencia en el recinto.
Esto requiere un gran esfuerzo de operación y un ventilador de alta potencia. Un ventilador de este tipo implica una gran dimensión y, por lo tanto, se requiere mucho espacio para su instalación. Más cantidad de aire fluye de manera ineficaz a través de un conducto de aire exterior. Esto reduce la eficacia del enfriamiento. Para tomar medidas, a menudo se coloca un sellado sobre esa superficie de la bobina, superficie sobre la que se coloca la placa de conducción de aire, de modo que no haya fugas de flujo de aire alrededor de la superficie de la bobina.
En el documento CN 108 597 762 A se describe un transformador de potencia de tipo seco. En el documento JP 2016219688 A se hace referencia a un enfriador para un transformador. En el documento JP 4980 187 B2 se describe una placa de transformador. En el documento US 2 927 736 A se hace referencia a un aparato para enfriar un dispositivo que produce calor durante la operación del mismo. En el documento US 2016/027568 A1 se describe un reactor enfriado por aire.
Por lo tanto, el objeto de la invención es enfriar una bobina, especialmente una bobina de un transformador, de manera eficaz usando medios que ahorran espacio.
El objeto de la invención se consigue mediante las características de la reivindicación 1. Según esta reivindicación, se coloca una placa de conducción de aire en un extremo longitudinal del conducto de aire exterior y de la bobina para bloquear al menos parcialmente el flujo de aire a través del conducto de aire exterior y/o a lo largo de este.
Según la invención, se ha encontrado que una placa de conducción de aire debe colocarse de una manera diferente a la del estado de la técnica. La presente invención se refiere a un posicionamiento especial de al menos una placa de conducción de aire. Según la invención, mediante este posicionamiento, el conducto de aire exterior se bloquea hasta un grado deseado, de modo que el aire para enfriar fluye principalmente a través de los canales de enfriamiento de los devanados. El resultado es una mayor eficacia de enfriamiento. Debido a la mayor eficacia de enfriamiento, se pueden usar extractores o ventiladores de menor potencia. El dispositivo para crear un flujo de aire puede ser compacto y ahorrar espacio.
Ventajosamente, la placa de conducción de aire está fijada por un extremo o por un reborde sobre el recinto y se prolonga por el otro extremo o por otro reborde hasta la bobina. De esta forma se eliminan los sellados en la bobina y/o en el recinto y la mano de obra correspondiente para su montaje. Además, la resistencia al flujo a través de los canales de enfriamiento se vuelve más pequeña que la resistencia al flujo fuera de la bobina.
Además, ventajosamente, la placa de conducción de aire se coloca directamente sobre la parte inferior del lado de alto voltaje de la bobina. El lado de alto voltaje es el lado del devanado de alto voltaje de una bobina de un transformador. La parte inferior está menos solicitada con respecto a las tensiones dieléctricas. Hasta la fecha, la parte inferior también puede denominarse la parte fría de la bobina. El devanado de alto voltaje está conectado a tierra en un lado, es decir, en la parte fría. Por lo tanto, la placa de conducción de aire puede disponerse fácil y directamente en la parte fría del devanado de alto voltaje. De este modo, la resistencia al flujo a través de los canales de enfriamiento se vuelve menor que la resistencia al flujo fuera de la bobina.
Además, el conducto de aire exterior que se encuentra radialmente en el interior por debajo de la superficie exterior de la bobina se puede bloquear hasta el grado deseado, de modo que el flujo de aire a través de los canales de enfriamiento en los devanados se vuelve más eficaz.
Ventajosamente, existe al menos un espacio de aire entre la placa de conducción de aire y el lado de alto voltaje de la bobina. Por este medio no se tiene que usar ningún sellado en la superficie de la bobina. Se pueden ahorrar costes de sellado. Además, el conducto de aire exterior que se encuentra radialmente en el interior por debajo de la superficie exterior de la bobina se puede bloquear hasta el grado deseado de tal manera que el flujo de aire a través de los canales de enfriamiento en los devanados se vuelve más eficaz. La tolerancia dimensional de la placa de conducción de aire adaptada es mayor, porque se permite o se desea un espacio de aire entre una superficie de la bobina y una placa de conducción de aire. Un pequeño espacio de aire entre la bobina y la placa de conducción de aire también permite el flujo de polvo a través del conducto de aire exterior.
Además, se acorta una parte del aislamiento de la parte inferior de la bobina para colocar la placa de conducción de aire. Acortando longitudinalmente una parte del aislamiento en la parte inferior de la bobina, la placa de conducción de aire se puede colocar directamente en el lado de alto voltaje de la bobina.
El recinto descrito anteriormente es preferiblemente el recinto de un transformador, en donde se alojan varias bobinas en el recinto. El dispositivo para crear un flujo de aire se puede colocar al lado y/o fuera del recinto o dentro del recinto.
Por lo tanto, un transformador comprende la disposición descrita anteriormente. El transformador puede estar encerrado en el recinto con enfriamiento por aire forzado. El transformador puede comprender varias bobinas, especialmente tres bobinas. Cada bobina está equipada con una o más placas de conducción de aire como se describió anteriormente.
El transformador es un transformador de tipo seco. Especialmente, el transformador es un transformador de tipo seco para aplicaciones de material rodante. El transformador se usa preferiblemente en un tren. El transformador de tipo seco está en un recinto con enfriamiento por aire forzado.
En los dibujos:
Fig. 1 Muestra esquemáticamente un disposición según el estado de la técnica, en donde el enfriamiento por un flujo de aire se realiza mediante una placa de conducción de aire, que se coloca radialmente entre un recinto y un conducto de aire exterior.
Fig. 2 Muestra esquemáticamente un disposición, en donde el enfriamiento por un flujo de aire tiene lugar usando una placa de conducción de aire entre un recinto y una bobina, donde una parte del aislamiento se ha acortado longitudinalmente.
Fig. 3 Muestra esquemáticamente un ejemplo no cubierto por las reivindicaciones, en donde el enfriamiento por un flujo de aire tiene lugar usando una placa de conducción de aire entre un recinto y una bobina, donde el aislamiento no se ha acortado.
La figura 1 muestra un transformador 1 que comprende un disposición para enfriar una bobina 2 según el estado de la técnica. La disposición comprende un recinto 3, que al menos parcialmente incorpora o aloja la bobina 2 o varias bobinas 2. La disposición comprende además un dispositivo 4 para crear un flujo 5 de aire para enfriar la bobina 2. La bobina 2 comprende al menos un canal 6 de enfriamiento para guiar el flujo 5 de aire a través de los devanados 7 de la bobina 2 y un conducto 8 de aire exterior que se encuentra radialmente en el interior por debajo de una parte 8a exterior de la bobina.
Para enfriar los devanados 7 de la bobina 2 del transformador 1, se conduce aire a través de los devanados 7. Por lo tanto, el dispositivo 4 o extractor genera una sobrepresión en un área de entrada de aire del recinto 3 del transformador 1.
De esta manera se genera un flujo 5 de aire que fluye desde la entrada hacia una salida y luego a través de una rejilla hacia el ambiente. Se prefiere que una gran cantidad de aire fluya a través de los canales 6 de enfriamiento en los devanados 7.
En general, esto se logra mediante el uso de una placa 9 de conducción de aire, que está dispuesta muy cerca de la bobina 2. De este modo, la resistencia al flujo a través de los canales 6 de enfriamiento se vuelve más pequeña que la resistencia al flujo alrededor de la bobina 2. Este principio del estado de la técnica se muestra esquemáticamente en la Fig. 1.
Este principio implica algunos inconvenientes. Para asegurar un flujo de aire a través de los canales 6 de enfriamiento, que sea suficiente, se debe generar una sobrepresión para vencer la resistencia en el recinto 3. Esto requiere un gran esfuerzo de operación y un dispositivo 4 que tenga una alta potencia. Tal dispositivo 4 o ventilador implica una gran dimensión y por lo tanto se requiere mucho espacio para su instalación. Se pierden más cantidades de aire mientras fluye a través del conducto 8 de aire exterior. Esto reduce la eficacia del enfriamiento.
Para tomar medidas, se coloca un sello 10 sobre la superficie de una bobina, sobre la cual se coloca la placa 9 de conducción de aire, de modo que no haya fugas de flujo de aire alrededor de la superficie de la bobina. La figura 1 muestra además que la parte 8a exterior comprende un conductor 11 y que la bobina 2 comprende barreras 13 que tienen un voladizo 12 de barrera.
La figura 2 muestra un transformador 1' que comprende un disposición para enfriar una bobina 2 según la invención.
Para enfriar los devanados 7 de la bobina 2 del transformador 1, se conduce aire a través de los devanados 7. Por lo tanto, el dispositivo 4' o extractor genera una sobrepresión en un área de entrada de aire del recinto 3 del transformador 1. Por este medio se genera un flujo 5 de aire que fluye desde la entrada hacia una salida y luego, opcionalmente, a través de una rejilla hacia el ambiente. Se prefiere que una gran cantidad de aire fluya a través de los canales 6 de enfriamiento en los devanados 7.
También podría funcionar una subpresión en una salida, que puede ser generada por un extractor o un compresor de aire en la salida. Esto significa que la entrada que se muestra en las figuras 2 y 3 también puede ser una salida, que se muestra con la flecha en líneas discontinuas. El aire puede fluir de un lado al otro lado de la bobina. Esto se puede alcanzar mediante una sobrepresión o una subpresión.
Por lo tanto, la disposición comprende un recinto 3, que al menos parcialmente incorpora o aloja al menos una bobina 2, preferiblemente varias bobinas 2. La disposición comprende además un dispositivo 4' para crear un flujo 5 de aire para enfriar la bobina 5. La bobina 2 comprende al menos un canal 6 de enfriamiento para guiar el flujo 5 de aire a través de los devanados 7 de la bobina 2 y al menos un conducto 8 de aire exterior que se extiende radialmente dentro de una parte 8a exterior de la bobina. La parte 8a exterior puede ser una capa exterior de la bobina. La parte 8a exterior de la bobina circunda o rodea los devanados 7.
Se coloca al menos una placa 9 de guía de aire en un extremo longitudinal o cerca de un extremo longitudinal del conducto 8 de aire exterior y de la bobina 2 para evitar desvíos del flujo 5 de aire y para bloquear al menos parcialmente el flujo 5 de aire a través del conducto 8 de aire exterior y a lo largo de este.
La placa 9 de conducción de aire está fijada por un extremo o por un reborde en el recinto 3 y se prolonga con el otro extremo u otro reborde hasta la bobina 2, es decir, hasta el extremo longitudinal del conducto 8 de aire exterior.
La placa 9 de guía de aire se coloca en la parte inferior del lado de alto voltaje de la bobina 2. Hay un espacio 14a de aire orientado longitudinalmente entre la placa 9 de guía de aire y el lado de alto voltaje de la bobina 2. También hay un espacio 14b de aire orientado radialmente entre el reborde de la placa 9 de conducción de aire y el lado de alto voltaje de la bobina 2.
La figura 2 muestra especialmente que una parte del aislamiento 15 de la bobina 2, que se muestra completo y no acortado en la figura 3, se acorta para colocar la placa 9 de conducción de aire.
La figura 3 muestra especialmente que un voladizo 12 de barrera de la bobina 2 se acorta para colocar la placa 9 de conducción de aire, en donde el aislamiento 15 no se acorta.
La figura 2 muestra un transformador 1' que comprende una disposición según la invención. El transformador 1' es un transformador de tipo seco. El transformador 1' es parte de un tren o se usa en una aplicación de material rodante.
Números de referencia
Figure imgf000004_0001
Figure imgf000005_0001

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Disposición para enfriar una bobina (2), que comprende un recinto (3), que incorpora o aloja al menos parcialmente la bobina (2), y un dispositivo (4, 4') para crear un flujo (5) de aire para enfriar la bobina (2), en donde la bobina (2) comprende al menos un canal (6) de enfriamiento para guiar el flujo (5) de aire a través de los devanados (7) de la bobina (2) y un conducto (8) de aire exterior que se encuentra radialmente dentro de una parte (8a) exterior de la bobina,
en donde se coloca una placa (9) de conducción de aire en la parte inferior del conducto (8) de aire exterior y de la bobina (2) para bloquear al menos parcialmente el flujo (5) de aire a través del conducto (8) de aire exterior y/o a lo largo de este,
caracterizado por que una parte de un aislamiento (15) de la parte inferior de la bobina (2) está acortada en dirección axial de la bobina (2) con respecto a una parte del aislamiento de la parte inferior de la bobina (2) que se encuentra radialmente dentro del conducto (8) de aire exterior para colocar la placa (9) de conducción de aire, y
en donde un voladizo (12) de barrera de la parte inferior de la bobina (2) se acorta en la dirección axial de la bobina con respecto a un voladizo de barrera de la parte inferior de la bobina (2) que se encuentra radialmente dentro del conducto (8) de aire exterior para colocar la placa (9) de conducción de aire.
2. Disposición según la reivindicación 1, en donde la placa (9) de conducción de aire está fijada por un extremo al recinto (3) y se prolonga por el otro extremo hasta la bobina (2).
3. Disposición según la reivindicación 1 o 2, en donde la placa (9) de conducción de aire está colocada en la parte inferior de un lado de alto voltaje de la bobina (2).
4. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, en donde existe al menos un espacio (14a, 14b) de aire entre la placa (9) de conducción de aire y un lado de alto voltaje de la bobina (2).
5. T ransformador (1', 1"), que comprende una disposición según una de las reivindicaciones anteriores.
6. T ransformador según la reivindicación 5, en donde el transformador es un transformador de tipo seco.
7. Una aplicación de tren o material rodante que comprende un transformador según las reivindicaciones 5 o 6.
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