RU2082244C1 - High-capacity and high-voltage disk transformer - Google Patents
High-capacity and high-voltage disk transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082244C1 RU2082244C1 RU95108372/07A RU95108372A RU2082244C1 RU 2082244 C1 RU2082244 C1 RU 2082244C1 RU 95108372/07 A RU95108372/07 A RU 95108372/07A RU 95108372 A RU95108372 A RU 95108372A RU 2082244 C1 RU2082244 C1 RU 2082244C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- transformer
- primary winding
- dielectric
- primary
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металла, плавки, пайки, закалки и других операций. The invention relates to electrothermics, in particular to induction heating, and can be used in electrothermal installations for high-frequency metal welding, melting, brazing, hardening and other operations.
Известен мощный трансформатор с дисковыми первичной и вторичной обмотками, разделенными диэлектриком (Л. Тир "Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты", М. -Л. гос. энергет. изд. 1961, с. 134). Недостатком известного трансформатора является увеличенный расход меди. A powerful transformer with disk primary and secondary windings separated by a dielectric is known (L. Tyr "Transformers for installations of induction heating of high frequency", M.-L. state energy. Ed. 1961, p. 134). A disadvantage of the known transformer is the increased consumption of copper.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятый за прототип является трансформатор, содержащий дисковую многовитковую первичную обмотку (см. там же, рис. 5 4, с. 135), выполненную из медной профилированной трубки, покрытой изоляцией, и одновитковую вторичную дисковую обмотку. Closest to the proposed technical solution and adopted for the prototype is a transformer containing a multi-turn disk primary winding (see ibid., Fig. 5 4, p. 135), made of a copper profiled tube coated with insulation, and a single-turn secondary disk winding.
Недостатком известного устройства является повышенный расход меди и высокая трудоемкость изготовления первичной дисковой обмотки. A disadvantage of the known device is the increased consumption of copper and the high complexity of manufacturing the primary disk winding.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении расхода меди и улучшении технологичности конструкции высокочастотного трансформатора. The technical problem solved by the invention is to reduce copper consumption and improve the manufacturability of the design of a high-frequency transformer.
Поставленная задача решается за счет того, что в мощном дисковом высокочастотном трансформаторе, содержащем расположенные соосно дисковые первичную многовитковую спиральную обмотку с входным и выходными штуцерами на концах и вторичную одновитковую обмотку с размещенным между ними диэлектриком, согласно изобретению, диэлектрик выполнен с внутренним каналом, первичная обмотка выполнена из ленты и размещена в канале диэлектрика в плоскости симметрии, равноудаленной от дисков вторичной обмотки. The problem is solved due to the fact that in a high-power disk high-frequency transformer containing coaxially located disk primary multi-turn spiral winding with input and output fittings at the ends and a secondary single-turn winding with a dielectric placed between them, according to the invention, the dielectric is made with an internal channel, the primary winding made of tape and placed in the dielectric channel in a plane of symmetry equidistant from the secondary winding disks.
В мощных высокочастотных трансформаторах из-за поверхностного эффекта ток протекает по тонкому поверхностному слою обмотки, например, на частоте 440 кГц. Глубина проникновения тока в меди составляет 0,11 мм, плотность тока в обмотке достигает 100 А/мм2, удельные потери, отнесенные ко всему конструкционному весу обмоток, достигают 2000 Вт/кг.In powerful high-frequency transformers, due to the surface effect, current flows through a thin surface layer of the winding, for example, at a frequency of 440 kHz. The current penetration depth in copper is 0.11 mm, the current density in the winding reaches 100 A / mm 2 , the specific losses attributed to the entire structural weight of the windings reach 2000 W / kg.
Столь высокие удельные потери неизбежно требуют особо интенсивных методов охлаждения, в связи с чем обмотки трансформаторов повышенных и высоких частот выполнены из медных профилированных (прямоугольного сечения) трубок, по которым пропускают воду с гарантированным расходом. Именно так выполнены обмотки у аналога (книга Л. Тира, с. 134) и прототипа (см. там же, рис. 5 4, стр. 135). Such high specific losses inevitably require particularly intensive cooling methods, and therefore the windings of high and high frequency transformers are made of profiled copper (rectangular cross-section) tubes through which water is passed with a guaranteed flow rate. That is how the windings of the analogue (book of L. Tire, p. 134) and the prototype (see ibid., Fig. 5 4, p. 135) are made.
Профилирование и намотку медной трубки производят на специальном оборудовании (см. там же, с. 217 220), что приводит к увеличению производственных (технологических) затрат, особенно в единичном производстве. В то же время рабочие поверхности первичной обмотки, выполненной из медной прямоугольной трубки, имеют значительную неплоскостность из-за прогиба стенок и скруглений углов, что требует увеличения ширины рабочей поверхности профиля, зазоров между витками и зазоров между рабочими поверхностями первичной и вторичной обмоток и, как следствие, увеличения общих габаритов и веса. Кроме того, снижается КПД из-за худшего сцепления электромагнитных потоков между первичной и вторичной обмотками. Profiling and winding of a copper tube is carried out on special equipment (see ibid., P. 217 220), which leads to an increase in production (technological) costs, especially in a single production. At the same time, the working surfaces of the primary winding made of a rectangular copper tube have significant non-flatness due to the deflection of the walls and rounding corners, which requires an increase in the width of the working surface of the profile, the gaps between the turns and the gaps between the working surfaces of the primary and secondary windings and, as consequence, increase in overall dimensions and weight. In addition, the efficiency is reduced due to the worse coupling of electromagnetic fluxes between the primary and secondary windings.
Предлагаемая конструкция свободна от указанных недостатков, позволяет изготовить трансформатор с высокой точностью и при меньших трудозатратах и расходе цветного металла, а также повысить КПД. The proposed design is free from these drawbacks, allows you to make a transformer with high accuracy and with less labor and consumption of non-ferrous metal, as well as increase efficiency.
Согласно предлагаемому изобретению, многовитковая первичная обмотка высокочастотного трансформатора изготавливается из листа меди, при массовом производстве штампуется, при единичном вручную ножницами, либо фрезеровкой в пакете на общепромышленном оборудовании. According to the invention, the multi-turn primary winding of a high-frequency transformer is made of a sheet of copper, during mass production it is stamped, with a unit manually by scissors, or by milling in a bag on general industrial equipment.
Выполнение первичной обмотки из ленты в виде плоской спирали позволяет значительно сократить расход меди и снизить производственные затраты. The primary winding of the tape in the form of a flat spiral can significantly reduce copper consumption and reduce production costs.
Для обеспечения интенсивного охлаждения первичной обмотки диэлектрик выполнен с внутренним каналом, в котором обмотку размещают в осевой плоскости симметрии таким образом, чтобы проточная вода, подаваемая в канал через входной штуцер, омывала ленту обмотки с двух сторон, а расстояние от плоскости спиральной обмотки до плоскости дисков вторичной обмотки задают равными и минимально допустимыми по пробою. To ensure intensive cooling of the primary winding, the dielectric is made with an internal channel, in which the winding is placed in the axial plane of symmetry so that running water supplied to the channel through the inlet nipples batches the winding tape from both sides, and the distance from the plane of the spiral winding to the plane of the disks the secondary winding is set equal and minimally permissible for breakdown.
По электрическим параметрам первичная обмотка, выполненная из медной профилированной трубки и из медной ленты, одинаковы, поскольку из-за эффектов "близости" и "поверхностного" высокочастотный ток протекает только по поверхностям обмоток, обращенным друг к другу. Поверхности "ребер" обмоток как из трубки, так и из ленты в токопроводности не участвуют, расход же меди на изготовление обмотки из ленты в 3 4 раза меньше, чем из трубки, а в пересчете на всю конструкцию трансформатора расход меди меньше в 1,5 2,0 раза. Кроме того, для изготовления предлагаемого трансформатора нет необходимости использовать специальное оборудование, что ведет к снижению производственных затрат. Заявляемая конструкция трансформатора компактна, имеет меньшие габариты, что позволяет легче встраивать его в технологическую линию. In electrical parameters, the primary winding made of a profiled copper tube and a copper tape is the same, because due to the effects of "proximity" and "surface", the high-frequency current flows only along the surfaces of the windings facing each other. The surfaces of the "edges" of the windings from both the tube and the tape are not involved in the conductivity, while the copper consumption for the manufacture of the winding from the tape is 3-4 times less than from the tube, and in terms of the entire design of the transformer, the copper consumption is less than 1.5 2.0 times. In addition, for the manufacture of the proposed transformer there is no need to use special equipment, which leads to lower production costs. The inventive design of the transformer is compact, has smaller dimensions, which makes it easier to integrate it into the production line.
Таким образом, именно указанные существенные признаки предлагаемого изобретения позволяют снизить расход меди и улучшить технологичность конструкции трансформатора как в изготовлении, так и при эксплуатации. Thus, it is these essential features of the present invention that can reduce copper consumption and improve the manufacturability of the transformer design both in manufacture and in operation.
На фиг. представлена конструкция дискового высокочастотного трансформатора. In FIG. The design of a disk high-frequency transformer is presented.
На фиг. 1 представлен вид сбоку, на фиг. 2 представлен вид сверху. Трансформатор состоит из первичной четырехвитковой обмотки 1, выполненной из медной ленты, которая размещена в осевой плоскости симметрии водоохлаждаемого канала 2 диэлектрика. Диэлектрик выполнен из двух симметричных частей 3 и 4, герметично соединенных между собой, например, с помощью клея, после размещения первичной обмотки 1 в канале 2. На концах обмотки 1 приварены входной 5 и выходной 6 штуцеры, служащие для подачи и слива воды, а также являющиеся электрическими зажимами для подключения первичной обмотки к источнику высокочастотного напряжения. In FIG. 1 is a side view; FIG. 2 is a top view. The transformer consists of a primary four-turn winding 1 made of copper tape, which is placed in the axial plane of symmetry of the water-cooled dielectric channel 2. The dielectric is made of two symmetrical parts 3 and 4, hermetically connected to each other, for example, using glue, after placing the primary winding 1 in the channel 2. At the ends of the winding 1, the inlet 5 and the
Диэлектрик 3, 4 с первичной обмоткой 1 размещен соосно между дисками вторичной обмотки 7, 8. Диски вторичной обмотки через выводные шины 9, 10 соединены между собой параллельно, а к выводным шинам подключается технологическая цепь (на фиг. не показана), индуктор, кондуктор и т.д. На фиг. не показаны также крепеж и охлаждение вторичной обмотки. The dielectric 3, 4 with the primary winding 1 is placed coaxially between the disks of the secondary winding 7, 8. The disks of the secondary winding through the
Трансформатор работает следующим образом. При подаче высокочастотного напряжения на зажимы 5, 6 по первичной обмотке 1 протекает ток, который по закону электромагнитной индукции возбуждает ток во вторичной обмотке (при подключенной нагрузке), при этом напряжение на нагрузке зависит от отношения витков первичной и вторичной обмоток, а также от характера нагрузки. Тем самым нагрузка согласуется с источником высокочастотной энергии по параметрам, в чем заключается суть применения высокочастотного трансформатора. The transformer operates as follows. When a high-frequency voltage is applied to
Высокочастотный ток, протекая по обмоткам, нагревает последние. Для охлаждения первичной обмотки в штуцер 5 подают воду под небольшим давлением - до 2 кг/см2. Вода, протекая в диэлектрике по каналу 2, омывает ленту первичной обмотки 1 с двух сторон, интенсивно охлаждает последнюю и через штуцер 6 происходит слив воды в систему охлаждения. Охлаждение вторичной обмотки 7, 8 происходит по медным трубкам (не показаны), напаянным на наружную поверхность дисков вторичной обмотки.High-frequency current flowing through the windings heats the latter. To cool the primary winding in the nozzle 5 serves water under low pressure - up to 2 kg / cm 2 . Water, flowing in the dielectric through channel 2, washes the primary winding tape 1 on both sides, intensively cools the latter and through the
Предлагаемая конструкция высокочастотного трансформатора позволяет ввиду высокой точности (по плоскостности) первичной отмотки обеспечить равномерное распределение тока по поверхностям и магнитных потоков сцепления при минимальных затратах, исключить локальную концентрацию тока и исключить пробой диэлектрика при значительном увеличении плотности тока. The proposed design of a high-frequency transformer allows, due to the high accuracy (flatness) of the primary winding, to ensure uniform distribution of current on surfaces and magnetic fluxes of adhesion at minimal cost, to exclude local current concentration and to exclude breakdown of the dielectric with a significant increase in current density.
Высокочастотный трансформатор испытан на трубоэлектросварочном стане ТЭСА 20-114 Челябинского завода "Сантехдеталь" при производстве труб водопроводных диаметром 45 мм. The high-frequency transformer was tested on the TESA 20-114 pipe-welding mill of the Chelyabinsk plant Santehdetal in the production of 45 mm diameter water pipes.
Использование высокочастотного трансформатора заявляемой конструкции позволяет снизить общий расход меди до 20 25% сократить производственные затраты. The use of a high-frequency transformer of the claimed design allows to reduce the total copper consumption up to 20 25% to reduce production costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108372/07A RU2082244C1 (en) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | High-capacity and high-voltage disk transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108372/07A RU2082244C1 (en) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | High-capacity and high-voltage disk transformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95108372A RU95108372A (en) | 1996-12-27 |
RU2082244C1 true RU2082244C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20168048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95108372/07A RU2082244C1 (en) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | High-capacity and high-voltage disk transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082244C1 (en) |
-
1995
- 1995-05-22 RU RU95108372/07A patent/RU2082244C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Тир Л. Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, с. 134. Там же, с. 135, рис. 5-4. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95108372A (en) | 1996-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7459053B2 (en) | Flux guide induction heating device and method of inductively heating elongated and nonuniform workpieces | |
EP0834240B1 (en) | Induction welding of tubing with multiple induction coils | |
RU2497314C2 (en) | Electric induction heating of edges of electrically conducting slab | |
EP0763962B1 (en) | Induction heating coil assembly for prevention of circulating currents in induction heating lines for continuous-cast products | |
CA2560420A1 (en) | Portable induction heating tool for soldering pipes | |
US8803046B2 (en) | Inductor assembly for transverse flux electric induction heat treatment of electrically conductive thin strip material with low electrical resistivity | |
CN100499948C (en) | Metal strip induction heating device | |
US2748240A (en) | Induction heating systems | |
US3755644A (en) | High frequency induction heating apparatus | |
RU2082244C1 (en) | High-capacity and high-voltage disk transformer | |
US3984756A (en) | Power source for supplying stabilized current to electrical installations | |
US2394944A (en) | Induction heating apparatus | |
CN208227371U (en) | Ferroalloy electric furnace short net system | |
CN209168906U (en) | A kind of low voltage tapping structure of transformer | |
US3518394A (en) | Output transformer and work inductor for induction generators | |
US2709741A (en) | Inductor coil comprising parallel plates connected by a cooling conduit | |
SU907878A1 (en) | Induction heating device | |
KR20200038518A (en) | Doublesided flat inductor assembly | |
CN215731237U (en) | Transformer with novel knot heavy current high frequency steps up | |
US3497657A (en) | Variable reactance coil adapter for induction heating apparatus | |
US2965740A (en) | Method for welding plate edges | |
JPH0314795Y2 (en) | ||
KR20100026410A (en) | A high frequency cable for a high frequency induction heating device | |
SU1753628A1 (en) | Inductor for induction heating of a metal strip by a travelling magnetic field | |
JP2636301B2 (en) | Pipe heating equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060523 |