PT90921B

PT90921B - Aparelho electrico para minimizar perdas de energia, especialmente em transformadores electricos

Info

Publication number: PT90921B
Application number: PT90921A
Authority: PT
Inventors: Katsuji Sokai; Takashi Sakuma
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1995-06-30
Also published as: EP0348131B1; EP0348131A3; EP0348131A2; US4980515A; DE68915620D1; JPH01319918A; CA1334855C; JPH0744116B2; DE68915620T2; PT90921A

Description

CAMPO DAS CEBOLAS, 11 00 LISBOA TEL.: 888 5151/2/3 TELEX: 18356 INPI TELEFAX :87 53 08

INSTITUTO NACIONAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

DIRECÇÃO DE SERVIÇOS DE PATENTES

FOLHA DO RESUMO

Modalidade e n.° (ΤΪ)	T D	Data do pedido: (22)	g Classificação'internacional (51)

PAT. 90 921		20/06/89	. ’···<., ·- - -·>“· g---’·» ·._ /,
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Requerente @ : MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, japonesa, 2-3,

Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tóquio, Japão

Inventores (?2): Takashi Sakuma, Katsuji Sokai , Japão

Reivindicação de prioridade(s) (30)

Figura (para interpretação do resumo)

F I G. 6

Data do pedido

Pais de Origem

N.° de pedido

NÃO PREENCHER AS ZONAS SOMBREADAS

21/06/88

Japão

63-154107

Epígrafe: (54) , .

Aparelho electnco para minimizar perdas de energia, especialmente em transformadores eléctricos

404

Resumo: (máx. 150 palavras) (57) presente invento refere-se a um aparelho eléctrico para minimizar perdas de energia, especialmente em transformadores eléctricos, que compreende um corpo principal (l) , um tanque (2) que contém o corpo principal (1), e uma pluralidade de casquilhos (4), que se prolongam através do tanque (2). O aparelho compreende adicionalmente um componente de fecho (11) tendo uma boa condutividade eléctrica e ligável a uma bainha exterior (7A) do colector de fases separadas, rodeando cada um dos casquilhos (4) na porção localizada fora do tanque (2) e rodeando coaxialmente cada um dos casquilhos (4) na porção localizada dentro do tanque (2) e uma chapa de encurtamento (12) do componente de fecho, tendo boa condutividade eléctrica e ligando os componentes de fecho (11) entre si.

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MEMÓRIA DESCRITIVA

ANTECEDENTES DO INVENTO

Este invento refere-se a um aparelho eléctrico como, por exemplo, um transformador eléctrico de alta potência.

A fig. 1 é uma vista em corte representando um transfor mador de três fases convencional como um exemplo de um aparelho eléctrico utilizado numa central energética ou semelhante em que o número 1 indica o corpo principal do transformador que compre^ ende um núcleo de ferro 101 e um enrolamento 102. 0 número 2 i£ dica um tanque para nele conter o corpo principal de transforma dor 1 e está cheio com um óleo isolador eléctrico. A fig. 2 é uma vista frontal da porção superior do tanque 2, que é uma vis ta do transformador mostrado na fig.l como visto a partir da d_i reita na figura. Os números 201 e 202 indicam sedes de montagem de casquilhos de alta voltagem e de sedes de montagem de casqui lhos de baixa voltagem formadas no tanque 2, respectivamente, e o número 3 indica casquilhos de alta voltagem montados nas sedes de montagem de casquilhos de alta voltagem 201 e estão ligados a um lado de alta voltagem do enrolamento 10^. 0 número 203 indica flanges de montagem de bainhas exteriores de colector condutor formadas nas sedes de montagem de baixa voltagem 202, o número 204 indica flanges de montagem de casquilhos de baixa voltagem formadas nas flanges de montagem de bainhas exteriores de cole£ tor condutor 203, e o número 4 indica casquilhos de baixa voltagem montados nas flanges de montagem de casquilhos de baixa voltagem e estão ligados ao lado de baixa voltagem do enrolamen to 102,cujos detalhes são mostrados na fig.3. Na figura, o núme ro 401 indica um tubo isolador, o número 402 indica um condutor central com a forma de varão circular inserido dentro do tubo £ solador 401, os números 401,403 e 404 indicam um terminal superi_ or e um terminal inferior dispostos nas extremidades opostas do condutor central 402, o número 405 indica uma unidade de monta gem disposta em volta da circunferência da porção central do tubo isolador 401 e fixada a este pelo cimento 406. Fixando isto à flange de montagem de casquilho de baixa voltagem 204 através dos

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-3parafusos 5A, é montado o casquilho de baixa voltagem 4 de modo que o mesmo de prolonga através do tanque 2. Como se mostra em parte na fig. 2, existem três dos casquilhos de alta voltagem e baixa voltagem 3 e 4 e suas sedes de montagem para as três fa ses. Nas figs. 1 e 2, o número 6 indica colectores condutores de três fases separadas ligando os casquilhos de baixa voltagem 4 e um gerador (não mostrado), o número 7 A indica bainhas ext£ riores de colector condutor de três fases separadas rodeando os casquilhos de baixa voltagem 4 na porção localizada fora do tan. que 2, os números 8A e 8B indicam chapas de encurtamento de bai. nhas exteriores em comum com as três fases e dispostas nas extremidades opostas das bainhas exteriores de colector condutor de três fases separadas 7A do lado do transformador, estando uma das chapas de encurtamento 8A montada nas flanges de monta gem de bainhas'exteriores de colector 203. 0 número 7B indica bainhas exteriores de colector de três fases separadas do lado do gerador rodeando os colectores condutores de três fases separadas 6, o número 80 indica uma chapa de encurtamento de ba£ nha exterior em comum com as três fases e disposta numa das ex tremidades das bainhas exteriores de colector condutor de três fases separadas 7B do lado do gerador, sendo proporcionada uma chapa de encurtamento de bainha exterior similar (não mostrada) nas outras extermidades. 0 número 9 indica juntas de expansão feitas de um material electricamente isolante e dispostas entre as bainhas exteriores de três fases separadas 7A e 7B, do lado do transformador e do lado do gerador.

Será agora descrito o seu funcionamento. Uma corrente e_ léctrica que passa do gerador não representado através dos cole£ tores condutores de três fases separadas 6 e dos casquilhos de baixa voltagem 4 passa no enrolamento 102 do corpo principal de transformador 1 e é elevada para ser fornecida a um circuito ex terno. A propósito,desde que a corrente do gerador e uma corrente elevada é gerado um grande fluxo magnético em torno dos colect£ res condutores de três fases separadas 6,de modo que a perda para sita aumenta e o metal dos membros estruturais adjacentes (não mos

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-4trados) sobreaquece. Em consequência, a chamada estrutura de mini-fluxo adapta-se, na qual é formado um circuito fechado de três fases pelas bainhas exteriores de colector condutor de três fases separadas 7B no lado gerador, pela chapa de encurtamento de bainha exterior 8C numa das extremidades das bainhas exteriores e pela chapa de encurtamento da bainha exterior não representada nas outras extremidades das bainhas exteriores, de modo que o fluxo magnético atravessa o circuito fechado na direcção oposta aos colectores condutores 6 gerando assim um fluxo magnético que compensa o fluxo magnético gerado pela corrente que passa através dos colectores condutores de três fases separadas 6. De modo similar as bainhas exteriores de colector condutor de três fases separadas 7A do lado do transformador e as chapas de encurtamento 8A e 8B formam um circuito fechado de três fases na estrutura de mini-fluxo. Adicionalmente, uma junta de expansão 9 absorve as diferenças dimensionais entre ambas as bainhas exteriores de colector de três fases separadas 7A e 7B, e é seleccionado um material isolante para a junta para isolar electricamente o lado do gerador e o lado do transformador, de modo que os mesmos não se influenciem entre si.

Uma vez que o aparelho eléctrico convencional é construído como descrito acima e a estrutura de mini-fluxo pelos colectores condutores de três fases separadas e são empregues chapas de encurtamento fora do tanque, são suprimidos os fluxos magnéticos gerados pela corrente que passa através dos colectores de fase separada. No entanto, uma vez que a estrutura de mini-fluxo não adaptada dentro do tanque, é gerado um grande fluxo magnético pela corrente que passa através dos casquilhos que aumenta a perda parasita e sobreaquece os membros estruturais adjacentes, o tanque e semelhantes.

A patente US-A-4 370 512descreve um aparelho no qual uma porção com pescoço de uma bainha exterior se prolonga para um tanque, mas esta disposição é volumosa.

SUMÁRIO DO INVENTO

Consequentemente, um objectivo do presente invento é proporcionar um aparelho eléctrico sem os problemas da concepção original.

Um outro objectivo do presente invento é proporcionar

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-5um aparelho eléctrico no qual a perda parasita é pequena.

Um objectivo adicional do presente invento é proporcionar um aparelho eléctrico no qual as estruturas em volta dos casquilhos não sobreaqueçam.

De acordo com o invento é proporcionado um aparelho eléctrico compreendendo: um dispositivo eléctrico; um tanque contendo o dispositivo eléctrico; uma pluralidade de casquilhos que se prolongam através do dito tanque; uma pluralidade de bainhas exteriores electricamente condutoras, cada uma delas rodeando respectivamente um dos ditos casquilhos numa região fora do tanque; e uma pluralidade de componentes de fecho electricamente condutores cada um deles ligado a respectivamente uma das bainhas exteriores, caracterizado por: cada um dos ditos componentes de fecho compreender uma flange e um componente tubular geralmente cilíndrico, estando cada dita flange situada fora do dito tanque e suportando respectivamente uma das ditas bainhas exteriores, de modo a formar respectivamente uma das ditas ligações Com o mesmo, prolongando-se cada dito componente tubular para o tanque e rodeando respectivamente um dos ditos casquilhos dentro do tanque; ser proporcionada uma placa de encurtamento tendo boa condutividade dentro do dito tanque e compreender uma pluralidade de condutores de condução que estão ligados a respectivos componentes dos ditos componentes tubulares.

O efeito desta disposição é provocar uma estrutura de minifluxo prolongar-se desde o lado de fora para o lado de dentro do tanque, pelo que o fluxo magnético no lado de dentro do tanque, devido às correntes que fluem através dos casquilhos, é cancelado pelo fluxo magnético devido à corrente que flui através do componente de fecho.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

O presente invento será agora mais facilmente entendido a partir da descrição detalhada seguinte da concretização preferida do presente invento feita em conjunção com os desenhos anexos, nos quais:

a fig. 1 é uma vista em corte que mostra o transformador convencional;

a fig. 2 é uma vista frontal que mostra a porção superior do tanque do transformador mostrado na fig. 1;

a fig. 3 é uma vista frontal que mostra o casquilho de

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-6baixa voltagem do transformador mostrado na fig. 1;

a fig. 4 é uma vista em corte que mostra uma concretiza ção do transformador do presente invento;

a fig. 5 θ uma vista frontal que mostra a porção superi^ or do transformador mostrado na fig. 4;

a fig. 6 é uma vista frontal que mostra o casquilho de baixa voltagem e o membro de invólucro do transformador mostrado na fig. 4; e a fig. 7 é uma vista em perspectiva que mostra uma chapa de encurtamento de membro de invólucro e os colectores condutores do transformador mostrado na fig. 4.

CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA DO INVENTO

Será agora descrita uma concretização do presente inve_n to em conjunção com os desenhos anexos. A fig. 4 é uma vista em corte que mostra um transformador de três fases como um aparelho eléctrico de acordo com uma concretização do presente inven. to, no qual o corpo principal de transformador 1, o núcleo de ferro 101, o enrolamento 102, o tanque 2, as sedes de montagem de casquilhos de alta voltagem 201, os casquilhos de alta voltagem 3, os colectores condutores de três fase3 separadas 6, as bainhas exteriores de colector condutor de três fases separadas 7B do lado do gerador, as placas de encurtamento de bainha ext£ rior 8B e 8C, e a junta de expansão 9 são similares às da concejs ção convencional mostrada na fig. 1, de modo que a sua explicação será omitida.

A fig. 5 é uma vista frontal da porção superior do tanque 2 como visto no transformador mostrado na fig. 4 a partir da direita na figura. 0 número 202 indica uma sede de montagem de casquilho de baixa voltagem formada no tanque 2 que é comum para as três fases. 0 número 204 indica flanges de montagem de cas quilhos de baixa voltagem formadas numa chapa superior 205 da se de de montagem de casquilho de baixa voltagem 202, e o número 4 indica casquilhos de baixa voltagem montados nas flanges de monta gem de casquilhos de baixa voltagem 204 θ que estão ligados ao

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-7lado de baixa voltagem do enrolamento 102. A fig. 6 é uma vista frontal que mostra o casquilho de baixa voltagem e o membro de invólucro, no qual o tubo isolador 401, o condutor central 402, os terminais superior e inferior 403 e 404 são similares aos da concepção convencional mostrado na fig. 3, de que a sua explica ção será omitida. 0 número 11 indica um membro de cobertura co_ mo uma unidade de montagem na circunferência exterior do tubo i^ solador 401 e é fixada ao tubo isolador por um cimento 406. 0 número 111 indica uma flange que suporta fixando isto à flange de montagem de casquilho de baixa voltagem 204 através dos para fusos 5A, estando o casquilho de baixa voltagem 4 montado de uma maneira em que o casquilho se prolonga através da flange de montagem de casquilho de baixa voltagem 204. 0 número 112 indica um membro de cilindro com uma configuração genérica de cilindro circular, tendo a extremidade de fundo do membro /~na fi. gura_7 uma secção transversal quadrada em que um lado tem um comprimento igual ao diâmetro do cilindro acima mencionado. Es^ te membro de cilindro 112 rodeia coaxialmente o casquilho de baixa voltagem 4 na sua porção localizada dentro do tanque 2.

A flange 111 e o membro de cilindro 112 são feitos de um materi al com uma boa condutividade eléctrica tal como cobre ou alumínio, constituindo estes dois um membro de cobertura 11. 0 núme_ ro 12 indica uma chapa de encurtamento de membro de cobertura com forma de chapa plana, e o número 13 indica condutores de Li gação fixados numa das suas extremidades à extremidade de fundo quadrada do membro de cilindro 112 do membro de cobertura 11 pe lo parafuso 5B e fixados pelas suas outras extremidades à chapa de encurtamento de membro de invólucro 12 pelo parafuso 5C, pelo que os membros de invólucro de três fases são ligados entre si, A chapa de encurtamento de membro de invólucro 12 e os con dutores de ligação são também feitos de um material com uma boa condutividade eléctrica. A fig. 7 representa -numa vista em pers. pectiva a chapa de encurtamento de membro de cobertura 12 e os condutores de ligação 13. A chapa de encurtamento de membro de invólucro 12 tem nela formada três orifícios circulares 121 com um passo igual ao passo de montagem dos casquilhos de baixa vol

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-8tagem 4 de modo que os condutores de ligação dos casquilhos de baixa voltagem 4 ao enrolamento 102 podem prolongar-se através dos mesmos. Referindo de novo as figs. 4, 5 e 6, o número 7 A in dica bainhas exteriores de colector condutor de três fases sepa radas rodeando os casquilhos de baixa voltagem 4 na porção loca lizada fora do tanque 2 e fixadas à porção de flange 111 dos membros de invólucro 11 pelos parafusos 5D.

Será agora descrito o seu funcionamento. Em relação a uma corrente elevada que passa através dos colectores condutores de três fases separadas 6, tendo o lado do gerador a estrutura de mini-fluxo construída pelas bainhas exteriores de cole£ tor condutor de três fases separadas 7B do lado do geradores a chapa de encurtamento de bainha exterior 8C de modo similar ao exemplo convencional mostrado na fig. 2 para suprimir o fluxo magnético. No lado do transformador, um circuito fechado de três fases prolongando-se para dentro do tanque 2, é formado pe_ las bainhas exteriores de colector condutor de três fases separadas 7A do lado do transformador, pela porção cilíndrica 112 dos membros de invólucro 13, pela chapa de encurtamento de membro de encurtamento 12, e pela chapa de encurtamento de bainha exterior 8B fora do tanque 2. Além disso, o fluxo magnético dentro do tanque devido à corrente que passa através dos casquilhos de baixa voltagem 4, é suprimida pelo fluxo magnético gerado pela corrente que passa através dos membros de invólucro 11. Os mem bros de invólucro 11, a chapa de encurtamento de membro de encurtamento 12 e o condutor de ligação lj são feitos de cobre ou alumínio, e nesta concretização estes elementos estão imersos dentro do óleo isolante e são arrefecidos, de modo que estes elementos não sobreaquecem mesmo quando uma corrente elevada pas^ sa através deles. Quanto ao comprimento da porção cilíndrica 112 dos de membro de invólucro 12, uma vez que a área na qual o efei. to de compensação do fluxo magnético destes prolongamentos de membros torna-se maior quando estes elementos se prolongam para baixo na figura, sendo preferível que os mesmos se prolonguem para a sua posição inferior do que as flanges de montagem de casquilho de baixa voltagem 204 assim como a chapa superior 205 .X*

que pode

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f ' *r-/i

-9da sede de casquilhos de montagem de baixa voltagem 202 ser facilmente sobreaquecida porque as mesmas estão perto dos casquilhos de baixa voltagem 4.

Apesar dos membros de invólucro 11 estarem indirectamen te ligados entre si pela chapa de encurtamento de membro de invólucro 12 através dos condutores de ligação 13 na concretização acima descrita, os membros de invólucro podem ser directamente ligados entre si pela chapa de encurtamento de membro de invólii cro 12. Também, apesar de ter sido mostrado um exemplo de três fases, podem ser obtidos resultados similares vantajosos no caso de uma única fase.

Como foi descrito, de acordo com o presente invento, ca da um dos casquilhos é rodeado na porção localizada dentro do tanque por um membro de invólucro, e estes membros de invólucro estão ligados a bainhas exteriores de colector condutor de fase separada fora do tanque, e cada um dos membros de invólucro está ligado por uma chapa de encurtamento de membro de invólucro de modo que o arranjo é tal que a mini-estrutura de fluxo se pro_ longa para o interior do tanque, pelo que o fluxo magnético den tro do tanque devido às correntes que passam através dos casqui_ lhos é suprimida pelo fluxo magnético devido à corrente que pas sa através do membro de invólucro, produzindo resultados vantajosos como sejam a perda parasita é menor e as estruturas em volta do casquilho não são sobreaquecidas.

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Claims

REIVINDICACÕES

1 - Aparelho eléctrico compreendendo:

um dispositivo eléctrico (102);

um tanque (2) contendo o dispositivo eléctrico (102);

uma pluralidade de casquilhos (4) que se prolongam através do dito tanque uma pluralidade de bainhas exteriores electricamente condutoras (7A), cada uma delas rodeando respectivamente um dos ditos casquilhos (4) numa região fora do tanque (2); e uma pluralidade de componentes de fecho electricamente condutores (11) cada um deles ligado a respectivamente uma das bainhas exteriores (7a), caracterizado por:

cada um dos ditos componentes de fecho (11) compreender uma flange (111) e um componente tubular geralmente cilíndrico (112), estando cada dita flange (111) situada fora do dito tanque (2) e suportando respectivamente uma das ditas bainhas exteriores (7A), de modo a formar respectivamente uma das ditas ligações com o mesmo, prolongando-se cada dito componente tubular (112) para o tanque (2) e rodeando respectivamente um dos ditos casquilhos (4) dentro do tanque (2);

ser proporcionada uma placa de encurtamento (12), tendo boa condutividade, dentro do dito tanque (2) e a mesma compreender uma pluralidade de condutores de condução (13) que estão ligados a respectivos componentes dos ditos componentes tubulares (112).
2 - Aparelho eléctrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito tanque (2) compreender uma sede de montagem de casquilho (202), que inclui uma placa superior

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-11(205), tendo a placa superior uma pluralidade de aberturas formadas na mesma, e uma pluralidade de respectivas flanges de montagem de casquilhos anulares (204), estando uma flange de montagem de casquilho (204) situada em torno de cada dita abertura de modo a formar um pescoço;

estando a flange (111) de cada dito componente de fecho (11) montada respectivamente numa das flanges de montagem de casquilho (204).
3 - Aparelho eléctrico de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por os ditos condutores de ligação (13) proporcionados na dita placa de encurtamento estarem dispostos aos pares, estando cada par configurado de modo a ligar respectivamente um único dos ditos componentes tubulares (112).

Lisboa, 20. J& 1989

Por MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA

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