RU213364U1 - SCREW WINDING WITH ADDITIONAL SUPPORTS - Google Patents
SCREW WINDING WITH ADDITIONAL SUPPORTS Download PDFInfo
- Publication number
- RU213364U1 RU213364U1 RU2022116681U RU2022116681U RU213364U1 RU 213364 U1 RU213364 U1 RU 213364U1 RU 2022116681 U RU2022116681 U RU 2022116681U RU 2022116681 U RU2022116681 U RU 2022116681U RU 213364 U1 RU213364 U1 RU 213364U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- parallel wires
- turns
- rows
- helical
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 230000017105 transposition Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 26
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 5
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003247 radioactive fallout Substances 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к конструкции винтовых обмоток электрических реакторов или силовых трансформаторов. Технический результат - повышение конструктивной прочности винтовой обмотки. Винтовая обмотка содержит витки, каждый из которых содержит параллельные провода, образующие ряды, расположенные в радиальном направлении. Между рядами параллельных проводов имеются вертикальные каналы, образованные путем установки реек, расположенных в вертикальном направлении. Между рядами выполнена сосредоточенная транспозиция параллельных проводов. В области выполнения сосредоточенной транспозиции в горизонтальном канале, образованном между соседними витками обмотки, установлены опорные элементы, размещенные на рейках, расположенных в вертикальном направлении, причем каждый из опорных элементов выполнен со сквозным отверстием, через которое проходит рейка, расположенная в вертикальном направлении, на которой размещен указанный опорный элемент. 4 з.п. ф-лы, 6 ил. The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to the design of helical windings of electrical reactors or power transformers. The technical result is an increase in the structural strength of the helical winding. The helical winding contains turns, each of which contains parallel wires forming rows located in the radial direction. Between the rows of parallel wires there are vertical channels formed by installing rails arranged in a vertical direction. A concentrated transposition of parallel wires is made between the rows. In the area of concentrated transposition, in the horizontal channel formed between adjacent turns of the winding, support elements are installed, placed on rails located in the vertical direction, each of the support elements is made with a through hole through which the rail passes, located in the vertical direction, on which the specified reference element is placed. 4 w.p. f-ly, 6 ill.
Description
Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции элементов электрического оборудования, в частности, обмоток электрических реакторов любого типа или силовых трансформаторов, и может быть использована при разработке конструкции винтовой обмотки с сосредоточенной транспозицией.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the design of electrical equipment elements, in particular, windings of electrical reactors of any type or power transformers, and can be used in the development of a helical winding design with concentrated transposition.
Катушечная обмотка является одним из основных узлов в электрических реакторах различного назначения (токоограничивающих, сглаживающих, шунтирующих, коммутирующих и т.д.), а также в конструкциях силовых трансформаторов.The coil winding is one of the main units in electrical reactors for various purposes (current-limiting, smoothing, shunting, switching, etc.), as well as in power transformer designs.
При разработке конструкций обмоток к ним предъявляются высокие требования по эксплуатационной надежности.When developing winding designs, high requirements are imposed on them in terms of operational reliability.
Высокая электродинамическая и механическая прочность реактора или силового трансформатора, необходимые для устойчивости к динамическим нагрузкам, возникающим в процессе работы электрического оборудования, например, при токах короткого замыкания, при внешних вибрационных воздействиях и т.д., обеспечивается при использовании винтовых обмоток.The high electrodynamic and mechanical strength of the reactor or power transformer, necessary for resistance to dynamic loads that occur during the operation of electrical equipment, for example, short-circuit currents, external vibration effects, etc., is ensured when using screw windings.
Винтовая обмотка состоит из ряда витков, наматываемых по винтовой линии. Каждый виток состоит из нескольких одинаковых параллельных проводов, обычно - прямоугольного сечения, укладываемых в радиальном направлении.The helical winding consists of a series of turns wound along a helical line. Each turn consists of several identical parallel wires, usually of rectangular cross section, laid in the radial direction.
Так как параллельные провода винтовой обмотки расположены концентрически и находятся на разном расстоянии от ее оси, то имеет место неравенство их активных и индуктивных сопротивлений, и следовательно, неравномерное распределение тока между ними. Для обеспечения равномерного распределения тока по проводникам (выравнивания сопротивления) и соответственно уменьшения дополнительных потерь винтовые обмотки выполняют с транспозицией (т.е. с перекладкой параллельных проводов витка во время намотки). Наиболее часто применяется сосредоточенная транспозиция параллельных проводов.Since the parallel wires of the helical winding are arranged concentrically and are at different distances from its axis, there is an inequality of their active and inductive resistances, and, consequently, an uneven distribution of current between them. To ensure a uniform distribution of current over the conductors (leveling the resistance) and, accordingly, to reduce additional losses, the helical windings are performed with transposition (i.e., with the relocation of the parallel wires of the coil during winding). The most commonly used concentrated transposition of parallel wires.
При изготовлении винтовой обмотки формируют воздушные охлаждающие каналы - горизонтальные (расположены в радиальном направлении) и вертикальные (расположены в осевом направлении). Вертикальные каналы обычно формируют с помощью реек (стержней), установленных в осевом направлении, например, между рядами параллельных проводов винтовой обмотки. Горизонтальные каналы (каналы между витками обмотки) обычно формируют с помощью прокладок (планок, вставок), расположенных между витками обмотки и скрепленных с вертикальными рейками. Рейки и прокладки выполняют из электроизоляционного материала.In the manufacture of a screw winding, air cooling channels are formed - horizontal (located in the radial direction) and vertical (located in the axial direction). Vertical channels are usually formed by means of laths (rods) installed in the axial direction, for example, between rows of parallel wires of a helical winding. Horizontal channels (channels between the turns of the winding) are usually formed using gaskets (slats, inserts) located between the turns of the winding and fastened to vertical rails. Reiki and gaskets are made of electrically insulating material.
В процессе работы электрических реакторов и силовых трансформаторов при протекании электрического тока по обмотке возникают усилия, сжимающие обмотку в осевом направлении и растягивающие ее в радиальном направлении. Кроме того, обмотки испытывают динамические нагрузки при токах короткого замыкания, внешних вибрационных воздействиях и т.д. В связи с этим актуальной задачей при разработке конструкций винтовых обмоток является обеспечение конструктивной прочности, а следовательно, и эксплуатационной надежности, что, в свою очередь, направлено на обеспечение эксплуатационной надежности электрооборудования в целом.During the operation of electrical reactors and power transformers, when an electric current flows through the winding, forces arise that compress the winding in the axial direction and stretch it in the radial direction. In addition, the windings experience dynamic loads at short-circuit currents, external vibration effects, etc. In this regard, an urgent task in the development of helical winding designs is to ensure structural strength, and, consequently, operational reliability, which, in turn, is aimed at ensuring the operational reliability of electrical equipment as a whole.
Следует отметить, что прокладки, служащие для создания горизонтальных каналов между витками обмотки, представляют собой опорные элементы, воспринимающие осевые усилия, воздействующие на обмотку, и несут большую механическую нагрузку, особенно при коротких замыканиях, сохраняя геометрию обмотки и исключая прогиб проводников в процессе эксплуатации, тем самым сохраняя параметры создаваемого электромагнитного поля и предотвращая замыкание друг на друга проводников соседних витков, что в свою очередь позволяет решить задачу обеспечения эксплуатационной надежности винтовой обмотки.It should be noted that the gaskets that serve to create horizontal channels between the turns of the winding are supporting elements that perceive axial forces acting on the winding and carry a large mechanical load, especially during short circuits, while maintaining the geometry of the winding and eliminating the deflection of the conductors during operation, thereby preserving the parameters of the generated electromagnetic field and preventing the conductors of adjacent turns from shorting each other, which in turn allows solving the problem of ensuring the operational reliability of the helical winding.
Известна винтовая обмотка силового трансформатора [авт. св. СССР № SU 1693647 A1 «Винтовая обмотка мощного трансформатора», МПК H01F27/28, дата публ. 23.11.1991], в которой обеспечивается повышение динамической стойкости обмотки к действию тангенциальных сил при токах короткого замыкания. На наружной поверхности обмотки по винтовой линии в направлении, противоположном намотке витков, установлены бандажи, прикрепленные к виткам обмотки.Known helical winding of a power transformer [ed. St. USSR No. SU 1693647 A1 "Helical winding of a powerful transformer", IPC H01F27 / 28, publ. 11/23/1991], which provides an increase in the dynamic resistance of the winding to the action of tangential forces at short-circuit currents. On the outer surface of the winding along the helical line in the direction opposite to the winding of the turns, there are bandages attached to the turns of the winding.
Однако такое выполнение бандажей не ограничивает смещение проводников в осевом направлении, а также увеличивает габарит обмотки в радиальном направлении.However, this embodiment of the bandages does not limit the displacement of the conductors in the axial direction, but also increases the size of the winding in the radial direction.
Известны технические решения, относящиеся к конструкциям обмоток, в которых между соседними витками установлены изолирующие прокладки/вставки, удерживающие витки обмотки разнесенными друг от друга:Known technical solutions related to winding designs, in which insulating gaskets/inserts are installed between adjacent turns, holding the winding turns spaced apart from each other:
спиральная обмотка [патент № RU 2616591 С2 «Линейный фильтр для систем передачи на линиях электропередач переменного тока среднего/высокого напряжения», МПК H01F27/28, H01F27/32, дата публ. 18.04.2017], витки которой имеют Н-образное сечение в осевом направлении, в углублениях которых размещены прокладки, создающие опору для каждого витка;spiral winding [patent No. RU 2616591 C2 "Line filter for transmission systems on medium/high voltage AC power lines", IPC H01F27/28, H01F27/32, date publ. 04/18/2017], the turns of which have an H-shaped section in the axial direction, in the recesses of which there are gaskets that create a support for each turn;
силовой реактор, представляющий собой катушку индуктивности [патент № RU 198556 U1 «Высокочастотный заградитель», МПК H04B3/54, дата публ. 15.07.2020], между соседними витками которой установлены плотно прилегающие к ним вставки Н- или Т-образной формы, в пазах которых плотно размещены витки (проводники), вставки установлены в вертикальном направлении друг под другом, в горизонтальном - равноудаленно, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки при протекании токов короткого замыкания.power reactor, which is an inductor [patent No. RU 198556 U1 "High-frequency barrier", IPC H04B3/54, publ. 07/15/2020], between adjacent turns of which there are H- or T-shaped inserts tightly adjacent to them, in the grooves of which the turns (conductors) are tightly placed, the inserts are installed in the vertical direction one under the other, in the horizontal - equidistantly, which ensures uniform load distribution during the flow of short-circuit currents.
Известные технические решения направлены на повышение стойкости к деформации обмотки (т.е. повышение прочности конструкции обмотки), однако характеризуются конструктивной сложностью (фигурное выполнение витков и вставок в поперечном сечении), нетехнологичностью конструкции (необходимость точного позиционирования вставок и проводников при намотке катушки), а также недостаточной надежностью крепления прокладок/вставок, которые могут под действием динамических нагрузок сместиться и даже выпасть из мест установки, результатом чего будет снижение конструктивной прочности обмотки.Known technical solutions are aimed at increasing the resistance to deformation of the winding (i.e., increasing the strength of the winding structure), however, they are characterized by structural complexity (curly execution of turns and inserts in cross section), low-technological design (the need for accurate positioning of inserts and conductors when winding the coil), as well as insufficient reliability of fastening of gaskets / inserts, which can move under the influence of dynamic loads and even fall out of the installation sites, resulting in a decrease in the structural strength of the winding.
Известна винтовая обмотка [патент № RU 188932 U1 «Винтовая обмотка», МПК H03F1/00, H01F27/28, дата публ. 29.04.2019], в которой между рядами витков выполнена сосредоточенная транспозиция параллельных проводов, при этом в месте ее выполнения сформирован горизонтальный канал, при этом в месте выполнения транспозиции параллельные провода разрезаны, их концы расположены за наружным диаметром обмотки и соединены между собой.Known helical winding [patent No. RU 188932 U1 "Helical winding", IPC H03F1/00, H01F27/28, publ. 04/29/2019], in which a concentrated transposition of parallel wires is made between the rows of turns, while a horizontal channel is formed at the place of its execution, while at the place of the transposition the parallel wires are cut, their ends are located behind the outer diameter of the winding and are connected to each other.
Однако следует отметить, что в известном техническом решении не предусмотрена установка опорных элементов между витками в местах выполнения сосредоточенной транспозиции, что негативно отражается на конструктивной прочности винтовой обмотки.However, it should be noted that the well-known technical solution does not provide for the installation of support elements between the turns in the places where the concentrated transposition is performed, which negatively affects the structural strength of the helical winding.
Известна спиральная (винтовая) обмотка, входящая в состав электрического реактора сухого типа с воздушным сердечником [патент № CA 2102467 A1 «Air core reactor with conductor winding rigidly anchored to structural sleeve», МПК H01F27/32, H01F29/02, H01F41/04, дата публ. 06.05.1994]. Винтовая обмотка образована витками, каждый из которых содержит индивидуально изолированные параллельные провода, образующие ряды, которые расположены в радиальном направлении. В обмотке сформированы вертикальные охлаждающие каналы с помощью стержней, армированных стекловолокном и установленных между слоями обмотки. Между соседними витками обмотки расположена распорная полоса для обеспечения заданного расстояния между витками, при этом край полосы размещен в выточке канавки, выполненной в теле проводника.Known spiral (helical) winding, which is part of a dry-type electric reactor with an air core [patent No. CA 2102467 A1 "Air core reactor with conductor winding rigidly anchored to structural sleeve", IPC H01F27/32, H01F29/02, H01F41/04, date of publication May 6, 1994]. The helical winding is formed by turns, each of which contains individually insulated parallel wires, forming rows, which are located in the radial direction. In the winding, vertical cooling channels are formed with the help of rods reinforced with glass fiber and installed between the layers of the winding. A spacing strip is located between adjacent turns of the winding to provide a given distance between the turns, while the edge of the strip is located in the recess of the groove made in the body of the conductor.
Однако следует отметить, что геометрия профиля проводника, соответствующая профилю распорной полосы, обуславливает высокую конструктивную сложность, а необходимость точного пространственного совмещения полосы и проводника в процессе намотки, а также необходимость их плотного прилегания к каркасу, на который наматывается обмотка, обуславливает технологическую сложность изготовления (т.е. нетехнологичность конструкции). Кроме того, в зонах выполнения сосредоточенной транспозиции распорная полоса не может быть размещена, что снижает прочностные характеристики обмотки.However, it should be noted that the geometry of the conductor profile, corresponding to the profile of the spacer strip, causes high structural complexity, and the need for precise spatial alignment of the strip and conductor during winding, as well as the need for their tight fit to the frame on which the winding is wound, causes the technological complexity of manufacturing ( i.e. non-technological design). In addition, in the areas of concentrated transposition, the spacer strip cannot be placed, which reduces the strength characteristics of the winding.
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели, предлагается винтовая обмотка, которая содержит витки, намотанные по винтовой линии, при этом каждый виток состоит из нескольких параллельных проводов, укладываемых в ряды в радиальном направлении [адрес интернет-страницы: https://forca.ru/knigi/arhivy/proizvodstvo-obmotok-i-izolyacii-silovyh-transformatorov.html: Технология и механизация производства обмоток и изоляции силовых трансформаторов/ Герасимова Л.С., Дейнега И.А., Пшеничный Г.И., Чечелюк Я.3. - Москва: Энергия, 1979. - 336 с. (Трансформаторы; Вып. 35)]. В винтовой обмотке сформированы вертикальные и горизонтальные каналы. Вертикальные каналы образованы за счет установки реек, расположенных вертикально. Горизонтальные каналы (т.е. каналы между витками винтовой обмотки) образованы за счет дистанционных прокладок (опорных элементов), расположенных между соседними витками обмотки и выполненных из листового электроизоляционного картона в виде плоских пластин, по одной стороне или двум противоположным сторонам которых выполнены открытые скобкообразные пазы с загибами по наружному краю, служащими для сцепления дистанционной прокладки с краем вертикальной рейки (фиг. 1, 2): на фиг. 1 показана дистанционная прокладка H1, в которой паз выполнен с одной стороны; на фиг. 2 показана дистанционная прокладка H2, в которой пазы выполнены с двух противоположных сторон. Как уже было отмечено выше, для выравнивания сопротивления параллельных проводов и уменьшения потерь винтовые обмотки выполняют с транспозицией, причем наиболее часто применяется сосредоточенная транспозиция параллельных проводов. Обмотка может быть выполнена одноходовой, двухходовой или многоходовой.As a technical solution (prototype), the closest in terms of essential features to the claimed utility model, a helical winding is proposed, which contains turns wound along a helical line, with each turn consisting of several parallel wires stacked in rows in the radial direction [address Internet pages: https://forca.ru/knigi/arhivy/proizvodstvo-obmotok-i-izolyacii-silovyh-transformatorov.html: Technology and mechanization of the production of windings and insulation of power transformers / Gerasimova L.S., Deinega I.A. ., Pshenichny G.I., Chechelyuk Ya.3. - Moscow: Energy, 1979. - 336 p. (Transformers; Issue 35)]. Vertical and horizontal channels are formed in the helical winding. Vertical channels are formed by installing rails arranged vertically. Horizontal channels (i.e. channels between the turns of the helical winding) are formed by spacers (support elements) located between adjacent turns of the winding and made of sheet electrical insulating cardboard in the form of flat plates, on one side or two opposite sides of which there are open bracket-shaped grooves with bends along the outer edge, which serve to clutch the spacer with the edge of the vertical rail (Fig. 1, 2): in Fig. 1 shows the spacer H1, in which the groove is made on one side; in fig. 2 shows the spacer H2, in which the grooves are made on two opposite sides. As noted above, in order to equalize the resistance of parallel wires and reduce losses, helical windings are performed with transposition, and the concentrated transposition of parallel wires is most often used. Winding can be performed single-pass, double-pass or multi-pass.
Как было отмечено ранее, конструкционные элементы, служащие для создания горизонтальных каналов между витками винтовой обмотки, воспринимают осевые усилия, воздействующие на обмотку в процессе эксплуатации электрооборудования, подвержены динамическим нагрузкам (возникающим, например, при внешних вибрационных воздействиях, при токах короткого замыкания и т.д.) и несут большую механическую нагрузку, обеспечивая тем самым конструктивную прочность, а следовательно, и эксплуатационную надежность обмотки.As noted earlier, the structural elements that serve to create horizontal channels between the turns of the helical winding perceive axial forces acting on the winding during the operation of electrical equipment, are subject to dynamic loads (arising, for example, from external vibration effects, short-circuit currents, etc.). and carry a large mechanical load, thereby ensuring the structural strength and, consequently, the operational reliability of the winding.
Однако в отношении известного технического решения необходимо отметить следующее.However, with regard to the well-known technical solution, the following should be noted.
Применение дистанционных прокладок требует высокой точности их изготовления и точного позиционирования при установке в обмотке, т.е. представляет собой сложный технологический процесс, что негативно влияет на технологичность конструкции.The use of spacers requires high precision in their manufacture and precise positioning when installed in the winding, i.e. is a complex technological process, which negatively affects the manufacturability of the design.
Выполнение соединительных элементов дистанционной прокладки, с помощью которых обеспечивается соединение (сцепление) с вертикальной рейкой, в виде загибов («усиков») по краю паза не обеспечивает надежного закрепления дистанционной прокладки, т.к. при динамических нагрузках, возникающих, например, при токах короткого замыкания, соединительные элементы («усики») могут деформироваться и/или получить механические повреждения, в результате чего дистанционная прокладка может отсоединиться от вертикальной рейки и сместиться или даже выпасть из обмотки, что ослабит конструкцию обмотки, т.е. снизит ее прочность. В результате может измениться геометрия обмотки, произойти смыкание проводников соседних витков или иные негативные последствия, что может привести к сбою работы электрооборудования.The execution of the connecting elements of the spacer, with which the connection (coupling) with the vertical rail is provided, in the form of bends (“antennae”) along the edge of the groove does not ensure reliable fastening of the spacer, because under dynamic loads, such as short-circuit currents, the connecting elements (“antennae”) may be deformed and/or mechanically damaged, as a result of which the spacer may detach from the vertical rail and move or even fall out of the winding, which will weaken the structure windings, i.e. will reduce its strength. As a result, the geometry of the winding may change, the conductors of adjacent turns may close, or other negative consequences may occur, which may lead to a malfunction of the electrical equipment.
Кроме того, следует отметить, что в области выполнения сосредоточенной транспозиции винтовой обмотки установка дистанционных прокладок, проходящих по всей ширине обмотки (в радиальном направлении), невозможна в силу конструктивного выполнения перекладки проводников при выполнении транспозиции (установке прокладки будут препятствовать места переходов проводников), что приведет к ослаблению (уменьшению прочности) винтовой обмотки в области выполнения сосредоточенной транспозиции. А применение дистанционных прокладок, длина которых будет соответствовать расстоянию между соседними переходами (то есть ограничена расстоянием до места перехода проводников в транспозиции), не обеспечит достаточной прочности обмотки в зоне выполнения сосредоточенной транспозиции в силу описанных выше факторов (при динамических нагрузках велика вероятность деформаций, механических повреждений и как следствие, смещение или выпадение из обмотки), что снизит конструктивную прочность обмотки в целом.In addition, it should be noted that in the area of concentrated transposition of the helical winding, the installation of spacers that run across the entire width of the winding (in the radial direction) is not possible due to the constructive implementation of the relocation of the conductors during the transposition (the installation of the spacer will be prevented by the transition points of the conductors), which will lead to a weakening (reduction in strength) of the helical winding in the area of concentrated transposition. And the use of spacers, the length of which will correspond to the distance between adjacent transitions (that is, limited by the distance to the place where the conductors transition into transposition), will not provide sufficient strength of the winding in the zone of concentrated transposition due to the factors described above (under dynamic loads, there is a high probability of deformations, mechanical damage and, as a result, displacement or loss from the winding), which will reduce the structural strength of the winding as a whole.
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается заявляемой полезной моделью, является повышение конструктивной прочности винтовой обмотки.The technical result, the achievement of which is provided by the claimed utility model, is to increase the structural strength of the helical winding.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается винтовая обмотка, которая содержит витки, каждый из которых содержит параллельные провода, образующие ряды, расположенные в радиальном направлении. Между рядами параллельных проводов имеются вертикальные каналы, образованные путем установки реек, расположенных в вертикальном направлении. Между рядами выполнена сосредоточенная транспозиция параллельных проводов.To achieve the above technical result, a helical winding is proposed, which contains turns, each of which contains parallel wires forming rows located in the radial direction. Between the rows of parallel wires there are vertical channels formed by installing rails arranged in a vertical direction. A concentrated transposition of parallel wires is made between the rows.
При этом согласно заявляемой полезной модели, в области выполнения сосредоточенной транспозиции в горизонтальном канале, образованном между соседними витками обмотки, установлены опорные элементы, размещенные на рейках, расположенных в вертикальном направлении, причем каждый из опорных элементов выполнен со сквозным отверстием, через которое проходит рейка, расположенная в вертикальном направлении, на которой размещен указанный опорный элемент (т.е. опорные элементы нанизаны на вертикально расположенные рейки).At the same time, according to the claimed utility model, in the area of concentrated transposition in a horizontal channel formed between adjacent turns of the winding, support elements are installed, placed on rails located in the vertical direction, each of the support elements is made with a through hole through which the rail passes, located in the vertical direction, on which the specified support element is placed (ie, the support elements are strung on vertically arranged rails).
Таким образом, за счет того, что в заявляемой конструкции винтовой обмотки, в которой (в отличие от прототипа) в горизонтальном канале, образованном между соседними витками обмотки, в области выполнения сосредоточенной транспозиции установлены опорные элементы так, как описано выше (а именно: каждый из опорных элементов выполнен со сквозным отверстием, посредством которого он нанизан на соответствующую вертикально расположенную рейку) обеспечивается надежное опирание проводников на опорные элементы (причем один элемент будет являться опорой для проводников, расположенных по обеим сторонам от вертикальной рейки) в области выполнения сосредоточенной транспозиции как при работе обмотки в штатном режиме (когда при протекании тока на обмотку действуют осевые сжимающие усилия), так и при внешнем воздействии вибрационных нагрузок, при динамических нагрузках, возникающих в случае протекания токов короткого замыкания и т.д., так как опорный элемент, нанизанный на вертикальную рейку через свое сквозное отверстие, более прочно и надежно соединен с рейкой, чем дистанционная прокладка, соединенная с рейкой с помощью загибов («усиков») краевого паза, выполненного в виде скобы, и будет более надежно удерживаться на месте при действии внешних динамических нагрузок. Таким образом, заявляемая винтовая обмотка обладает более высокой конструктивной прочностью по сравнению с известным техническим решением (прототипом), что позволяет обеспечить сохранение геометрии обмотки и исключить замыкание проводников соседних витков, между которыми установлены опорные элементы, в процессе работы электрооборудования, тем самым повысить эксплуатационную надежность.Thus, due to the fact that in the claimed design of the helical winding, in which (unlike the prototype) in the horizontal channel formed between adjacent turns of the winding, support elements are installed in the area of concentrated transposition as described above (namely: each of the support elements is made with a through hole, through which it is strung on a corresponding vertically located rail) provides reliable support of the conductors on the support elements (moreover, one element will be a support for the conductors located on both sides of the vertical rail) in the area of concentrated transposition as in the operation of the winding in normal mode (when axial compressive forces act on the winding during the flow of current), and under the influence of external vibration loads, under dynamic loads that occur in the event of the flow of short-circuit currents, etc., since the support element strung on vertical rail through its own a through hole is more firmly and reliably connected to the rail than a spacer connected to the rail with the help of bends ("antennae") of the edge groove made in the form of a bracket, and will be more securely held in place under the action of external dynamic loads. Thus, the inventive helical winding has a higher structural strength compared to the known technical solution (prototype), which makes it possible to preserve the geometry of the winding and exclude the short circuit of the conductors of adjacent turns, between which the support elements are installed, during the operation of electrical equipment, thereby increasing operational reliability .
Наиболее технологичным выполнением опорных элементов и обеспечивающим при этом высокую конструктивную прочность обмотки (за счет развитой площади опорной поверхности) является выполнение, при котором опорные элементы выполнены цилиндрической формы с осевым отверстием, причем опорные элементы выполнены с замкнутой наружной поверхностью.The most technological implementation of the support elements and at the same time providing high structural strength of the winding (due to the developed area of the support surface) is the implementation in which the support elements are made of a cylindrical shape with an axial hole, and the support elements are made with a closed outer surface.
Для повышения механической прочности конструкции обмотки (за счет исключения провисания проводов в области выполнения сосредоточенной транспозиции при штатном режиме эксплуатации обмотки) каждый из опорных элементов может быть установлен таким образом, что его торцевые поверхности примыкают к соответствующим поверхностям параллельных проводов, между которыми расположена вертикальная рейка, проходящая через сквозное отверстие указанного опорного элемента.To increase the mechanical strength of the winding design (by eliminating sagging of wires in the area of concentrated transposition during normal operation of the winding), each of the support elements can be installed in such a way that its end surfaces are adjacent to the corresponding surfaces of parallel wires, between which a vertical rail is located, passing through the through hole of the specified support element.
С целью обеспечения более высокой конструктивной прочности, а также технологичности конструкции обмотки горизонтальный канал между соседними витками обмотки может быть образован путем установки реек, расположенных в радиальном направлении.In order to ensure higher structural strength, as well as the manufacturability of the winding design, a horizontal channel between adjacent turns of the winding can be formed by installing rails located in the radial direction.
Графические материалы содержат чертежи и схемы, поясняющие уровень техники, а также пример выполнения заявляемой винтовой обмотки с дополнительными опорами.Graphic materials contain drawings and diagrams explaining the state of the art, as well as an example of the inventive helical winding with additional supports.
На фиг. 1 и 2 представлены изображения (общий вид) дистанционных прокладок, применяемых в конструкции известной обмотки (в прототипе) и служащих для создания горизонтальных каналов; на фиг. 1 показана дистанционная прокладка Н1, в которой паз выполнен с одной стороны; на фиг. 2 показана дистанционная прокладка Н2, в которой пазы выполнены с двух противоположных сторон.In FIG. 1 and 2 are images (general view) of spacers used in the construction of a known winding (in the prototype) and serving to create horizontal channels; in fig. 1 shows the spacer H1, in which the groove is made on one side; in fig. 2 shows the spacer H2, in which the grooves are made on two opposite sides.
На фиг. 3 представлено схематичное изображение расположения опорных элементов обмотки, главный вид (снаружи обмотки).In FIG. 3 shows a schematic representation of the location of the supporting elements of the winding, the main view (outside the winding).
На фиг. 4 представлена схема расположения областей (зон) выполнения транспозиции, вид сверху.In FIG. Figure 4 shows the layout of the areas (zones) for performing transposition, top view.
На фиг. 5 представлено схематичное изображение расположения опорных элементов обмотки на схеме раскладки проводников транспозиции (вид сверху в поперечном сечении по горизонтальному каналу).In FIG. 5 shows a schematic representation of the location of the supporting elements of the winding on the layout of the conductors of the transposition (top view in cross section along the horizontal channel).
На фиг. 6 представлено схематичное изображение вертикальной рейки с размещенным на ней опорным элементом.In FIG. 6 shows a schematic representation of a vertical rail with a supporting element placed on it.
В представленном примере выполнения (фиг. 3-6) винтовая обмотка 1 содержит витки 2, каждый из которых образован изолированными параллельными проводами (проводниками) 3, которые образуют ряды 4 в радиальном направлении.In the exemplary embodiment shown (FIGS. 3-6), the helical winding 1 comprises turns 2, each of which is formed by insulated parallel wires (conductors) 3, which form
Для обеспечения требуемых характеристик изоляции и охлаждения в обмотке сформированы воздушные вертикальные (осевые) 5 и горизонтальные (радиальные) 6 каналы. Вертикальные каналы 5 выполнены между рядами 4 параллельных проводов 3 и образованы путем установки реек 7, расположенных в вертикальном направлении. Между витками 2 обмотки 1 выполнены горизонтальные каналы 6. Количество выполняемых каналов (вертикальных и горизонтальных) определяется требуемыми параметрами обмотки. Известны конструкции винтовых обмоток, выполненных как с одним горизонтальным каналом, так и с несколькими. В представленном примере горизонтальные каналы 6 сформированы путем установки реек 8, расположенных в радиальном направлении. Такое выполнение является более простым и технологичным по сравнению, например, с формирование горизонтальных каналов с помощью дистанционных прокладок (или вставок) из листового электроизоляционного картона. Вертикальные и горизонтальные рейки могут быть выполнены, например, из стеклотекстолита марки СТЭФ-I ГОСТ 12652-74 или стеклопластика профильного электроизоляционного ГОСТ 27380-87.To ensure the required insulation and cooling characteristics, air vertical (axial) 5 and horizontal (radial) 6 channels are formed in the winding.
Между рядами выполнена сосредоточенная транспозиция параллельных проводов, обеспечивающая равномерное распределение тока по проводникам и уменьшение дополнительных потерь в обмотке. Возможная схема расположения областей (зон) выполнения транспозиции показана на фиг. 4. Пример схемы раскладки проводников сосредоточенной транспозиции показан на фиг. 5.Between the rows, a concentrated transposition of parallel wires is made, which ensures a uniform distribution of current along the conductors and a reduction in additional losses in the winding. A possible layout of areas (zones) for performing transposition is shown in Fig. 4. An example of a lumped transposition conductor layout is shown in FIG. 5.
Горизонтальные рейки, формирующие горизонтальный канал между витками винтовой обмотки и служащие опорой для проводников, которые с ними контактируют, проходят между соседними витками вдоль всех рядов витка по радиусу обмотки (т.е. на ширину обмотки по радиусу), однако в областях D выполнения транспозиции (фиг. 4) горизонтальная рейка не может быть беспрепятственно установлена вдоль всех рядов проводников из-за перекладки проводов, в отношении которых выполнена транспозиция. В связи с этим в процессе намотки проводов при изготовлении винтовой обмотки (когда намотан нижний виток горизонтального канала) на каждую вертикальную рейку 7 в области D выполнения сосредоточенной транспозиции надевают (нанизывают) опорный элемент 9, выполненный со сквозным отверстием. Опорные элементы 9 могут быть выполнены различной формы, например, в виде цилиндра, бочонка, кольца, куба и т.д. Однако наиболее технологичным представляется выполнение опорного элемента 9 цилиндрической формы с замкнутой наружной поверхностью и сквозным осевым отверстием (фиг. 6), причем такое конструктивное выполнение опорного элемента обеспечивает его высокую прочность. Опорный элемент 9 своей нижней торцевой поверхностью (на фиг. не обозначена) располагается на поверхности 10 (фиг. 3) нижнего витка горизонтального канала. В данном случае положение «верх»-«низ» определяется расположением обмотки при ее обычном функционировании, когда ось обмотки расположена вертикально. После установки опорных элементов 9 выполняют намотку следующего витка (верхнего витка горизонтального канала), который своей нижней поверхностью 11 будет прилегать к верхним торцевым поверхностям (на фиг. не обозначены) опорных элементов 9. Диаметр сквозного отверстия опорного элемента 9 таков, чтобы элемент 9 мог быть легко установлен на вертикальную рейку 7 (без значительного трения по поверхности рейки). Размер опорного элемента 9 в радиальном направлении (для цилиндрического элемента - это наружный диаметр цилиндра) выбирается в зависимости от количества параллельных проводников, образующих ряд, и схемы расположения опорных элементов. Предпочтительно выбирать указанный размер опорного элемента 9 так, чтобы все проводники витка имели возможность взаимодействия с торцевыми поверхностями опорных элементов (т.е. опирались на них). Высота опорного элемента 9 соответствует высоте горизонтального канала 6. Опорные элементы могут быть изготовлены, например, из стеклопластика профильного электроизоляционного ГОСТ 27380-87, или трубок стеклопластиковых эпоксифенольных марки ТСЭФ по ГОСТ 12496-88, или трубок стеклопластиковых D ТСПП-Э ТУ У 25.2-25462405-004:2007, где D - это наружный диаметр трубки.Horizontal strips, forming a horizontal channel between the turns of the helical winding and serving as a support for the conductors that are in contact with them, pass between adjacent turns along all rows of the turn along the radius of the winding (i.e., the width of the winding along the radius), however, in the areas D of the transposition (Fig. 4) a horizontal rail cannot be freely installed along all rows of conductors due to the relocation of wires, in relation to which the transposition is performed. In this regard, in the process of winding wires in the manufacture of a helical winding (when the lower turn of the horizontal channel is wound), a
Функционирование заявляемой винтовой обмотки осуществляется в составе электрического реактора или силового трансформатора.The operation of the inventive helical winding is carried out as part of an electric reactor or power transformer.
При протекании электрического тока в штатном режиме на винтовую обмотку 1 действуют сжимающие усилия в осевом направлении. Это стационарные нагрузки, действующие на обмотку, на которые рассчитан запас прочности проводников, и, кроме того, эти нагрузки равномерно распределяются между опорными поверхностями горизонтальных реек 8 и опорных элементов 9. При работе электрооборудования возможно воздействие внешних вибрационных нагрузок, динамических нагрузок, возникающих при коротком замыкании, и т.д.When an electric current flows in normal mode, compressive forces act on the screw winding 1 in the axial direction. These are stationary loads acting on the winding, for which the margin of safety of the conductors is calculated, and, in addition, these loads are evenly distributed between the supporting surfaces of the
В этом случае опорные элементы 9, установленные в горизонтальных каналах 6 в областях D выполнения транспозиции (где выполнена перекладка проводов 3 и имеются места их переходов/изгибов, что представляет собой фактор риска при нештатных ситуациях), дополнительно обеспечивают прочность конструкции винтовой обмотки 1; исключают (в зонах выполнения сосредоточенной транспозиции) провисание и замыкание друг на друга проводов 3 соседних витков, между которыми образован горизонтальный канал; обеспечивают сохранение геометрии обмотки.In this case, the supporting
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает по сравнению с прототипом повышение конструктивной надежности, что, в свою очередь, позволяет повысить эксплуатационную надежность винтовой обмотки и электрооборудования в целом.Thus, the proposed technical solution provides, in comparison with the prototype, an increase in structural reliability, which, in turn, improves the operational reliability of the helical winding and electrical equipment as a whole.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213364U1 true RU213364U1 (en) | 2022-09-07 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2817065A (en) * | 1947-07-23 | 1957-12-17 | Mcgraw Electric Co | Electrical transformer windings |
US2829355A (en) * | 1954-04-05 | 1958-04-01 | Gen Electric | Winding transposition for electrical apparatus |
CN201732659U (en) * | 2010-07-16 | 2011-02-02 | 江苏上能变压器有限公司 | Outer tension resisting structure of large transformer coil |
US20110163833A1 (en) * | 2008-06-24 | 2011-07-07 | S e r g e y P u l n i k o v | Method for making electrical windings for electrical apparatus and transformers and windings obtained by said method |
CN105185548A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | Multi-shift dry-type air reactor |
US10060682B2 (en) * | 2014-07-25 | 2018-08-28 | Prippell Technologies, Llc | Fluid-cooled wound strip structure |
RU210170U1 (en) * | 2022-02-02 | 2022-03-30 | Сергей Александрович Моляков | SCREW WINDING |
RU210737U1 (en) * | 2022-02-10 | 2022-04-28 | Сергей Александрович Моляков | INSULATION RAIL FASTENING ASSEMBLY WITH LOCKING PLATE |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2817065A (en) * | 1947-07-23 | 1957-12-17 | Mcgraw Electric Co | Electrical transformer windings |
US2829355A (en) * | 1954-04-05 | 1958-04-01 | Gen Electric | Winding transposition for electrical apparatus |
US20110163833A1 (en) * | 2008-06-24 | 2011-07-07 | S e r g e y P u l n i k o v | Method for making electrical windings for electrical apparatus and transformers and windings obtained by said method |
CN201732659U (en) * | 2010-07-16 | 2011-02-02 | 江苏上能变压器有限公司 | Outer tension resisting structure of large transformer coil |
US10060682B2 (en) * | 2014-07-25 | 2018-08-28 | Prippell Technologies, Llc | Fluid-cooled wound strip structure |
CN105185548A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | Multi-shift dry-type air reactor |
RU210170U1 (en) * | 2022-02-02 | 2022-03-30 | Сергей Александрович Моляков | SCREW WINDING |
RU210737U1 (en) * | 2022-02-10 | 2022-04-28 | Сергей Александрович Моляков | INSULATION RAIL FASTENING ASSEMBLY WITH LOCKING PLATE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3593243A (en) | Electrical induction apparatus | |
JP2015050451A (en) | Transformer | |
US4592133A (en) | Method of constructing an electrical transformer | |
RU213364U1 (en) | SCREW WINDING WITH ADDITIONAL SUPPORTS | |
US3464043A (en) | Conductor strip transformer winding having improved short circuit strength | |
US4307364A (en) | Electrical reactor with foil windings | |
US3014189A (en) | Electrical reactor with magnetic shielding | |
US8203409B2 (en) | Iron core reactor | |
US7233223B2 (en) | Transformer winding | |
US3602857A (en) | Shielded winding with cooling ducts | |
JP6552779B1 (en) | Stationary inductor | |
US10622138B2 (en) | Cooling ducts for transformers' winding | |
US3386060A (en) | Power distribution transformer having conductive strip winding | |
CN209626009U (en) | Disc type winding | |
RU2455718C2 (en) | Design of reactor with two active parts | |
EP0538777B1 (en) | Transformer or reactor cooled by an insulating agent | |
CN108847331B (en) | Transformer and coil assembly | |
CN109859941A (en) | Disc type winding | |
JP2016157915A (en) | Transformer for reducing eddy current losses of coil | |
RU210170U1 (en) | SCREW WINDING | |
CN220984293U (en) | Transformer inductance module with uniform current distribution | |
KR20200094423A (en) | Transformer | |
US3466582A (en) | Magnetic yoke for shunt reactor | |
CN113284722B (en) | Supporting structure for improving radial short-circuit resistance of transformer | |
RU2721371C1 (en) | Winding method of multilayer winding of reactor of high-frequency guard |