RU226418U1

RU226418U1 - Power oil converter transformer with spatial magnetic system made of amorphous steel

Info

Publication number: RU226418U1
Application number: RU2023133996U
Authority: RU
Inventors: Алексей Вадимович Стулов; Андрей Ильич Тихонов; Евгений Русланович Соловьев; Николай Юрьевич Тумаков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр Энергоэффективных Технологий"
Filing date: 2023-12-19
Publication date: 2024-06-04

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к классу трехфазных преобразовательных трансформаторов с расщепленной вентильной обмоткой, предназначенных для выпрямительных установок, осуществляющих преобразование трехфазного переменного тока в постоянный ток. Технический результат заключается в создании преобразовательных трансформаторов с расщепленной вентильной обмоткой с пониженными удельными потерями за счет использования узкой ленты аморфной электротехнической стали при изготовлении магнитных сердечников для данных трансформаторов. Силовой масляный преобразовательный трансформатор с пространственной магнитной системой из аморфной стали содержит магнитный сердечник, состоящий из трех рамок. Каждая из рамок магнитного сердечника состоит из нескольких колец, навитых из ленты электротехнической аморфной стали. Причем размер колец подобран таким образом, что при совмещении двух колец под углом 60° они образуют стержень. Три фазные сетевые обмотки охватывают три стержня магнитного сердечника и снабжены выводами фазных сетевых обмоток. В свою очередь, три фазные вентильные обмотки охватывают три соответствующие фазные сетевые обмотки и снабжены выводами фазных вентильных обмоток, которые подведены к панели выводов вентильной обмотки и присоединены к соответствующим клеммам выводов вентильной обмотки. 2 ил. The utility model relates to electrical engineering, namely to the class of three-phase converter transformers with a split valve winding, intended for rectifier installations that convert three-phase alternating current into direct current. The technical result consists in creating converter transformers with a split valve winding with reduced specific losses due to the use of a narrow strip of amorphous electrical steel in the manufacture of magnetic cores for these transformers. A power oil converter transformer with a spatial magnetic system made of amorphous steel contains a magnetic core consisting of three frames. Each of the magnetic core frames consists of several rings wound from a tape of electrical amorphous steel. Moreover, the size of the rings is selected in such a way that when two rings are combined at an angle of 60°, they form a rod. Three phase network windings cover three rods of the magnetic core and are equipped with phase network winding leads. In turn, three phase valve windings cover three corresponding phase network windings and are equipped with phase valve winding leads, which are connected to the valve winding lead panel and connected to the corresponding valve winding lead terminals. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к классу трехфазных преобразовательных трансформаторов с расщепленной вентильной обмоткой, предназначенных для выпрямительных установок, осуществляющих преобразование трехфазного переменного тока в постоянный ток. Полезная модель может найти применение в системах питания электротехнических установок, работающих на постоянном токе.The utility model belongs to the class of three-phase converter transformers with a split valve winding, intended for rectifier installations that convert three-phase alternating current into direct current. The utility model can find application in power supply systems for electrical installations operating on direct current.

Назначение трехфазного преобразовательного трансформатора состоит в том, что он используется, как правило, на первой ступени выпрямительной установки с повышенной фазностью (количеством пульсаций выпрямленного напряжения). Напряжение с расщепленной вентильной обмотки подается на выпрямительный мост, с которого снимается выпрямленное напряжение. В свою очередь повышенная фазность выпрямительной установки позволяет получить пониженную амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения, что положительно сказывается на работе конечных потребителей.The purpose of a three-phase converter transformer is that it is used, as a rule, in the first stage of a rectifier installation with an increased phase ratio (the number of ripples of the rectified voltage). The voltage from the split valve winding is supplied to the rectifier bridge, from which the rectified voltage is removed. In turn, the increased phase pattern of the rectifier installation makes it possible to obtain a reduced amplitude of rectified voltage pulsations, which has a positive effect on the operation of end consumers.

Известна типовая конструкция трехфазного преобразовательного трансформатора с расщепленной вентильной обмоткой (см. например, Фишлер Я.Л., Урманов Р.Н., Пестряева Л.М. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 320 с.).A standard design of a three-phase converter transformer with a split valve winding is known (see, for example, Ya.L. Fishler, R.N. Urmanov, L.M. Pestryaeva. Transformer equipment for converter installations. - M.: Energoatomizdat, 1989. - 320 p. ).

Известен трансформатор преобразовательный трехфазный многообмоточный, предназначенный для работы в составе преобразователя частоты с высокой пульсностью схемы выпрямления (патент на полезную модель RU 167099 U1, заявка № 2016114722/07, 18.04.2016, H01F 27/08, H01F 30/12, H01F 27/38). Данный преобразовательный трансформатор содержит трехстержневой магнитопровод, набранный пластинами из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой типа «Step-lap», на котором располагаются первичная (сетевая), вторичная (вентильная) обмотки, охватывающая первичную обмотку, а также обмотка предварительного заряда, расположенная внизу стержня магнитопровода под первичной и вторичной обмотками и предназначенная для повышения стойкости трансформатора к электродинамическим воздействиям, возникающим при воздействии токов короткого замыкания и токов намагничивания, что в случаях трансформатора большой мощности позволяет повысить его надежность; по высоте стержня магнитопровода вторичная обмотка разделена на отдельные секции, объединенные в группы, причем разные секции вторичной обмотки внутри одной группы имеют различное число витков, обеспечивающих заданные углы отставания; при этом секции вторичной обмотки с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп, а обмотки одной секции, расположенные на разных стержнях магнитопровода, имеют одинаковое число витков. Углы отставания напряжений для секций вторичных обмоток равны +25°, +15°, +5°, -5°, -15°, -25°.A known three-phase multi-winding converter transformer is designed to operate as part of a frequency converter with a high-pulse rectification circuit (utility model patent RU 167099 U1, application No. 2016114722/07, 04/18/2016, H01F 27/08, H01F 30/12, H01F 27/ 38). This converter transformer contains a three-rod magnetic core, assembled with plates of anisotropic electrical steel with a “Step-lap” type cladding, on which there are primary (network), secondary (valve) windings covering the primary winding, as well as a pre-charge winding located at the bottom of the magnetic core under the primary and secondary windings and designed to increase the resistance of the transformer to electrodynamic influences arising from short-circuit currents and magnetizing currents, which in cases of a high-power transformer can increase its reliability; along the height of the magnetic core, the secondary winding is divided into separate sections, combined into groups, and different sections of the secondary winding within one group have a different number of turns, providing specified lag angles; in this case, sections of the secondary winding with given lag angles are located in the same sequence within each of the groups, and the windings of one section, located on different magnetic cores, have the same number of turns. The voltage lag angles for the secondary winding sections are +25°, +15°, +5°, -5°, -15°, -25°.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что сердечник не может быть изготовлен из ленты аморфной стали малой ширины, так как использование такой ленты не предполагает возможности использования шихтовки магнитопровода, в том числе и по технологии «Step-lap». В то же время использование аморфной стали позволяет в 4 и более раз снизить магнитные потери.The disadvantage of this design is that the core cannot be made from a small-width amorphous steel tape, since the use of such a tape does not imply the possibility of using magnetic core fusion, including using the “Step-lap” technology. At the same time, the use of amorphous steel makes it possible to reduce magnetic losses by 4 or more times.

Известна также конструкция трехфазного трансформатора с пространственным (треугольным) магнитопроводом, H01F27/24; H01F41/06), образованным тремя рамками, которые в сборе образуют шестиугольные плечи с использованием конических колец, получаемых посредством технологии намотки со смещением. В соответствии с данной публикацией рамки сердечника предлагается изготавливать частично из намотанной аморфной ленты, а частично из электротехнической стали. Это позволяет снизить магнитные потери трансформатора. The design of a three-phase transformer with a spatial (triangular) magnetic core , H01F27/24, is also known; H01F41/06) formed by three frames which, when assembled, form hexagonal arms using conical rings produced by offset winding technology. In accordance with this publication, the core frames are proposed to be made partly from wound amorphous tape, and partly from electrical steel. This allows you to reduce the magnetic losses of the transformer.

К недостаткам данной конструкции можно отнести тот факт, что чередование колец, намотанных из аморфной стали и обычной электротехнической стали, сложно реализовать, так как указанные материалы имеют разную толщину, разную механическую прочность и требуют приложения разного усилия натяжения при намотке. Следует отметить также, что подобное пространственное исполнение трансформатора, широко используемое при изготовлении силовых трансформаторов, не используются при создании преобразовательных трансформаторов.The disadvantages of this design include the fact that alternating rings wound from amorphous steel and conventional electrical steel is difficult to implement, since these materials have different thicknesses, different mechanical strengths and require the application of different tension forces during winding. It should also be noted that such a spatial design of the transformer, widely used in the manufacture of power transformers, is not used in the creation of converter transformers.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в создании преобразовательных трансформаторов с расщепленной вентильной обмоткой с пониженными удельными потерями за счет использования узкой ленты аморфной электротехнической стали при изготовлении магнитных сердечников для данных трансформаторов.The technical result of the claimed utility model is to create converter transformers with a split valve winding with reduced specific losses due to the use of a narrow strip of amorphous electrical steel in the manufacture of magnetic cores for these transformers.

Технический результат достигается предлагаемым силовым масляным преобразовательным трансформатором с пространственной магнитной системой из аморфной стали, содержащим магнитный сердечник, состоящий из трех рамок, отличающийся тем, что каждая из рамок магнитного сердечника состоит из нескольких колец, навитых из ленты электротехнической аморфной стали, причем размер колец подобран таким образом, что при совмещении двух колец под углом 60° они образуют стержень, а три фазные сетевые обмотки охватывают три стержня магнитного сердечника и снабжены выводами фазных сетевых обмоток, в свою очередь три фазные вентильные обмотки охватывают три соответствующие фазные сетевые обмотки и снабжены выводами фазных вентильных обмоток, которые подведены к панели выводов вентильной обмотки и присоединены к соответствующим клеммам выводов вентильной обмотки. The technical result is achieved by the proposed power oil converter transformer with a spatial magnetic system made of amorphous steel, containing a magnetic core consisting of three frames, characterized in that each of the magnetic core frames consists of several rings wound from a tape of electrical amorphous steel, and the size of the rings is selected in such a way that when two rings are combined at an angle of 60°, they form a rod, and three phase network windings cover three rods of the magnetic core and are equipped with phase network winding leads, in turn, three phase valve windings cover three corresponding phase network windings and are equipped with phase windings valve windings, which are connected to the valve winding terminal panel and connected to the corresponding terminals of the valve winding terminals.

На фиг. 1 изображен трехфазный преобразовательный трансформатор с магнитным сердечником пространственной конструкции, выполненным из аморфной электротехнической стали. In fig. Figure 1 shows a three-phase converter transformer with a magnetic core of spatial design made of amorphous electrical steel.

На фиг. 2 изображен магнитный сердечник пространственной конструкции, выполненный из аморфной электротехнической стали.In fig. Figure 2 shows a magnetic core of a spatial structure made of amorphous electrical steel.

Трехфазный преобразовательный трансформатор состоит из магнитного сердечника пространственной конструкции 1, трех фазных сетевых обмоток 2, трех фазных вентильных обмоток 3, системы выводов трех фазных сетевых обмоток 4, изоляторов 5, системы выводов трех фазных вентильных обмоток 6, панели выводов вентильной обмотки 7, клеммы выводов вентильной обмотки 8, конструкционных элементов 9.The three-phase converter transformer consists of a magnetic core of spatial design 1, three phase network windings 2, three phase valve windings 3, a terminal system of three phase network windings 4, insulators 5, a terminal system of three phase valve windings 6, a valve winding terminal panel 7, terminal terminals valve winding 8, structural elements 9.

Магнитный сердечник пространственной конструкции 1 состоит трех рамок, каждая которых состоит из нескольких колец 10, навитых из ленты электротехнической аморфной стали. Размеры колец подобраны таким образом, что при совмещении двух колец под углом 60° они образуют стержень, имеющий ступенчатое сечение, вписанное в окружность. The magnetic core of the spatial structure 1 consists of three frames, each of which consists of several rings 10 wound from a tape of electrical amorphous steel. The dimensions of the rings are selected in such a way that when two rings are combined at an angle of 60°, they form a rod with a stepped cross-section inscribed in a circle.

Три фазные сетевые обмотки 2 наматываются прямоугольным проводом или лентой из алюминия или меди, образуя тем самым три катушки. Эти обмотки 2 охватывают три стержня магнитного сердечника 1, имея внутренний диаметр, больший, чем диаметр описанной окружности стержня магнитного сердечника 1 на величину изоляционного расстояния, выбираемого по соответствующим рекомендациям при проектировании распределительного трансформатора. Шесть выводов фазных сетевых обмоток 4 выполняются из медных или алюминиевых шин, которые выводятся наверх, располагаясь над всеми конструкционными элементами 9, к которым они крепятся для придания всей системе выводов необходимой механической прочности с помощью изоляторов 5.Three phase network windings 2 are wound with a rectangular wire or tape made of aluminum or copper, thereby forming three coils. These windings 2 cover three rods of the magnetic core 1, having an internal diameter larger than the diameter of the circumscribed circle of the magnetic core rod 1 by the insulation distance selected according to the relevant recommendations when designing a distribution transformer. The six terminals of the phase network windings 4 are made of copper or aluminum busbars, which are brought up, located above all the structural elements 9, to which they are attached to give the entire terminal system the necessary mechanical strength with the help of insulators 5.

Три фазные вентильные обмотки 3 наматываются прямоугольным проводом в виде дисков, между которыми имеются вентиляционные каналы, образуя тем самым три катушки. Эти обмотки охватывают три соответствующие фазные сетевые обмотки 2, имея внутренний диаметр, больший, чем внешний диаметр фазных сетевых обмоток 2 на величину изоляционного расстояния, выбираемого по соответствующим рекомендациям при проектировании распределительного трансформатора.Three phase valve windings 3 are wound with rectangular wire in the form of disks, between which there are ventilation channels, thereby forming three coils. These windings cover three corresponding phase network windings 2, having an internal diameter larger than the outer diameter of the phase network windings 2 by the insulation distance selected according to the relevant recommendations when designing a distribution transformer.

Вентильная обмотка 2 разбивается на несколько катушек, как это принято в преобразовательных трансформаторах с расщепленной вентильной обмоткой. Выводы данных катушек 6 огибают обмотки 2, для чего им придается соответствующая форма, обеспечивающая необходимое изоляционное расстояние между выводами и вентильной обмоткой 2. Данные выводы 6 подводятся к панели выводов вентильной обмотки 7 и присоединяются с внутренней стороны данной панели к соответствующим клеммам выводов вентильной обмотки 8, которые выводятся на наружную сторону панели 7.Valve winding 2 is divided into several coils, as is customary in converter transformers with a split valve winding. The terminals of these coils 6 go around the windings 2, for which they are given the appropriate shape, providing the necessary insulating distance between the terminals and the valve winding 2. These terminals 6 are connected to the terminal panel of the valve winding 7 and are connected from the inside of this panel to the corresponding terminals of the terminals of the valve winding 8 , which are displayed on the outside of panel 7.

Конструкционные элементы 9 обеспечивают неподвижность элементов распределительного трансформатора относительно друг друга и обеспечивают механическую прочность всей конструкции.Structural elements 9 ensure the immobility of the distribution transformer elements relative to each other and ensure the mechanical strength of the entire structure.

Заявляемый трансформатор используется, как правило, на первой ступени выпрямительной установки с повышенной фазностью (количеством пульсаций выпрямленного напряжения). Напряжение с расщепленной вентильной обмотки 3 подается на выпрямительный мост, с которого снимается выпрямленное напряжение. В свою очередь повышенная фазность выпрямительной установки позволяет получить пониженную амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения, что положительно сказывается на работе конечных потребителей. The inventive transformer is used, as a rule, in the first stage of a rectifier installation with an increased phase ratio (the number of ripples of the rectified voltage). The voltage from the split valve winding 3 is supplied to the rectifier bridge, from which the rectified voltage is removed. In turn, the increased phase pattern of the rectifier installation makes it possible to obtain a reduced amplitude of rectified voltage pulsations, which has a positive effect on the operation of end consumers.

Claims

Power oil converter transformer with a spatial magnetic system made of amorphous steel, containing a magnetic core consisting of three frames, characterized in that each of the magnetic core frames consists of several rings wound from a tape of electrical amorphous steel, and the size of the rings is selected in such a way that when two rings are combined at an angle of 60°, they form a rod, and three phase network windings cover three rods of the magnetic core and are equipped with phase network winding leads, in turn, three phase valve windings cover three corresponding phase network windings and are equipped with phase valve winding leads, which connected to the valve winding terminal panel and connected to the corresponding terminals of the valve winding terminals.