RU2604635C1 - Криостат сверхпроводящего трансформатора - Google Patents
Криостат сверхпроводящего трансформатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604635C1 RU2604635C1 RU2015128436/07A RU2015128436A RU2604635C1 RU 2604635 C1 RU2604635 C1 RU 2604635C1 RU 2015128436/07 A RU2015128436/07 A RU 2015128436/07A RU 2015128436 A RU2015128436 A RU 2015128436A RU 2604635 C1 RU2604635 C1 RU 2604635C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- toroidal
- cryostat
- parallelepipeds
- superconducting transformer
- width
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F36/00—Transformers with superconductive windings or with windings operating at cryogenic temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/04—Cooling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, к трехфазным силовым трансформаторам с обмотками из высокотемпературных сверхпроводников. Технический результат состоит в повышении к.п.д. за счет сокращения теплопритоков из окружающей среды через внешнюю тепловую изоляцию к криогенной жидкости. Криостат сверхпроводящего трансформатора состоит из отдельных тороидальных емкостей по числу фаз, образованных внутренними и внешними вертикальными соосными диэлектрическими цилиндрами, соединенными плоскими кольцевыми днищами друг с другом. Каждая отдельная тороидальная емкость размещена на отдельном стержне магнитопровода, выполнена с теплоизолированными внешними поверхностями в виде параллелепипедов, размещенных с зазором между параллельными гранями теплоизоляционного покрытия средней и боковых цилиндрических тороидальных емкостей. Длина параллелепипедов в поперечном направлении относительно продольной плоскости симметрии магнитопровода больше ширины параллелепипедов, параллельной продольной плоскости его симметрии. Ширина параллепипедов боковых тороидальных емкостей больше ширины параллелепипеда средней тороидальной емкости, расположенного между боковыми тороидальными емкостями криостата. Зазор между параллельными гранями теплоизоляционного покрытия двух соседних тороидальных емкостей заполнен листовым пенополиуретановым материалом, а его нижние края по всему периметру уплотнены пенополиуретановыми швами. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области криогенной электротехники, в частности к конструкции трехфазного силового трансформатора с обмотками из высокотемпературных сверхпроводников, и может быть использовано в электроэнергетике.
Известна конструкция криостата для трехфазного сверхпроводящего трансформатора с переключателем ответвлений обмоток. Наружный, внешний, корпус криостата изготовлен из металла с разрывом замкнутых контуров вокруг стержней магнитопровода трансформатора. Внутренняя поверхность криостата покрыта теплоизолирующим диэлектрическим материалом. Силовые конструкционные элементы изготовлены из диэлектрических материалов. Снижение теплопритоков извне осуществляется посредством размещения электрических соединений внутри криостата и теплоизоляции магнитопровода от сверхпроводящих обмоток. Тороидальные емкости, в которых размещены сверхпроводящие обмотки, насажены на стержни магнитопровода трансформатора и размещаются в общем внешнем корпусе (Ramanan W.R., Bonman D. «Cryostat for use with a superconducting transformer», International Publication Number WO 01/43148 A1).
Недостатком данной конструкции является наличие прорезей в наружном, внешнем, корпусе криостата, вследствие чего снижается механическая прочность внешнего корпуса криостата. В металлическом корпусе криостата имеются дополнительные потери энергии из-за индуцированных вихревых токов (токи Фуко), возникающих вследствие наличия в обмотках трансформатора магнитных полей рассеяния.
Известна конструкция сверхпроводящего трансформатора, одним из основных элементов которого является тороидальный цилиндрический криостат, выполненный разборным и изготовленным из ферромагнитного материала (углеродистая сталь)
Наружный корпус криостата одновременно является магнитопроводом сверхпроводящего трансформатора. Внутри наружного корпуса размещены теплоизолирующие стенки (материал - стеклопластик), образующие внутренний корпус криостата. Сверхпроводящие обмотки трансформатора размещены во внутренней стеклопластиковой емкости с хладагентом, который теплоизолирован от наружного ферромагнитного корпуса (пат. США №5107240, М. кл. H01F 27/08, H01F 27/30 1992).
Данная конструкция криостата сверхпроводящего трансформатора не обеспечивает предотвращение теплопритоков в хладагент, возникающих вследствие тепловыделений в наружном ферромагнитном корпусе криостата из-за наличия магнитных потерь энергии, в переменных магнитных полях.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является сокращение теплопритоков из окружающей среды через внешнюю тепловую изоляцию тороидальных цилиндрических емкостей к криогенной жидкости (хладагенту) для повышения КПД сверхпроводящего трансформатора.
Указанный технический результат достигается тем, что криостат сверхпроводящего трансформатора, состоящий из отдельных тороидальных емкостей, образованных внутренними и внешними вертикальными и соосно расположенными цилиндрами, соединенными плоскими кольцевыми днищами друг с другом, изготовленными из диэлектрического материала, причем число тороидальных емкостей равно числу фаз сверхпроводящего трансформатора, при этом каждая отдельная тороидальная емкость размещена на отдельном стержне плоского многофазного магнитопровода сверхпроводящего трансформатора, содержит внешние поверхности цилиндрических тороидальных емкостей криостата, выполненные теплоизолированными, внешняя поверхность теплоизоляционного покрытия каждого из цилиндрических тороидальных емкостей криостата выполнена в виде прямоугольных параллелепипедов, размещенных с зазором между параллельными гранями теплоизоляционного покрытия средней и боковых цилиндрических тороидальных емкостей криостата, при этом длина прямоугольных параллелепипедов в поперечном направлении относительно продольной плоскости симметрии плоского многофазного магнитопровода сверхпроводящего трансформатора больше ширины параллелипипедов параллельной продольной плоскости симметрии плоского многофазного магнитопровода сверхпроводящего трансформатора, а ширина прямоугольных параллелепипедов боковых тороидальных емкостей криостата, размещенных на крайних стержнях плоского многофазного магнитопровода, больше ширины прямоугольного параллелепипеда средней тороидальной емкости криостата, расположенного между боковыми тороидальными емкостями криостата, при этом зазор между параллельными гранями теплоизоляционного покрытия двух соседних тороидальных емкостей криостата заполнен листовым пенополиуретановым материалом, а наружные края зазора по всему периметру уплотнены пенополиуретановыми швами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически изображен передний вид предложенного криостата сверхпроводящего трансформатора (число фаз равно трем), на фиг. 2 - его вид сверху, с разрезом по горизонтальному сечению А-А, на фиг. 3 - вертикальный разрез по сечению Б-Б, а на фиг. 4 - горизонтальный разрез по сечению В-В с заделками (уплотнениями) наружного края зазора между параллельными гранями, теплоизоляционного покрытия двух соседних тороидальных емкостей криостата пенополиуретановыми швами.
Криостат 1, размещенный на стержнях плоского многофазного магнитопровода 2 сверхпроводящего трансформатора, состоит из одной средней отдельной емкости 3 и двух боковых отдельных емкостей 4 для хладагента (криогенная жидкость - жидкий азот). Средняя 3 и боковые 4 емкости имеют равные по диаметру и толщине внутренние 5 и наружные 6 тороидальные теплоизоляционные цилиндры, изготовленные из твердого диэлекрического материала, например из стеклотекстолита, соединенные между собой круглым плоским днищем 7 с круглым отверстием в середине для стержней магнитопровода 2 сверхпроводящего трансформатора, также изготовленным из твердого диэлектрического материала. Средняя 3 и боковые 4 емкости криостата 1 закрываются равными по диаметру и толщине плоскими круглыми крышками 8, имеющими, как и днище 7, круглые отверстия в середине для стержней магнитопровода 2. Внешние поверхности тороидальных цилиндров 6 имеют разные по толщине тепловой изоляции теплоизоляционные покрытия в виде прямоугольных параллелепипедов 9 у средней емкости 3 и 10 у боковых емкостей 4 криостата 1 сверхпроводящего трансформатора.
Между соседними плоскими гранями прямоугольного параллелепипеда 9 средней емкости 3 и прямоугольных параллелепипедов 10 боковых емкостей 4 криостата 1 имеются небольшие технологические зазоры 11, заполненные волокнистым или листовым теплоизоляционным материалом, внешние края этих зазоров по всему периметру заполняются пенополиуретановыми швами 12.
Высота h средней 3 и боковых 4 емкостей криостата 1 сверхпроводящего трансформатора 1 определяются необходимым количеством хладагента для охлаждения сверхпроводящих обмоток, помещаемых в эти емкости, что в свою очередь зависит от мощности сверхпроводящего трансформатора.
Теплоизоляционные параллелепипеды 9 и 10 средней и боковых емкостей криостата 1 расположены таким образом, что их боковые грани длиной l перпендикулярны продольной плоскости симметрии магнитопровода 2 сверхпроводящего трансформатора и могут быть выполнены любой величины, необходимой для эффективного снижения теплопритоков в зону хладагента. Наименьшая толщина теплоизоляционной стенки параллелепипедов 9 и 10, в продольной плоскости симметрии многофазного магниторповода 2 сверхпроводящего трансформатора определяется исходя из допустимого расстояния между обмотками двух соседних фаз сверхпроводящего трансформатора.
Длина l теплоизоляционных параллелепипедов 9 и 10 не имеет ограничений по величине, что позволяет значительно увеличить толщину внешнего слоя тепловой изоляции и тем самым значительно уменьшить теплопритоки в зону хладагента, что сокращает его расход на испарение и повышает КПД сверхпроводящего трансформатора.
Минимальные технологические зазоры 11 (например 3 ч ÷ 5 мм) позволяют обеспечить удобную установку средней и боковых емкостей криостата на стержне магнитопровода сверхпроводящего трансформатора и при необходимости демонтировать их.
После установки средних и боковых емкостей криостата на стержни магнитопровода сверхпроводящего трансформатора зазоры 11 заполняются волокнистым или листовым теплоизоляционным материалом, а внешние края этих зазоров закрываются (уплотняются) пенополиуретановыми швами 12.
Предложенный криостат сверхпроводящего трансформатора может быть использован многофазным (число фаз три и более) силовом трансформаторе со сверхпроводящими обмотками.
Применение криостата с улучшенным теплоизоляционным покрытием, с существенно сниженными теплопритоками в зону хладагента обеспечит уменьшение его испарения и тем самым увеличит КПД сверхпроводящего трансформатора энергетического назначения, с таким криостатом, увеличит технико-экономические показатели энергетической сети в которой он будет использован.
Claims (1)
- Криостат сверхпроводящего трансформатора, состоящий из отдельных тороидальных емкостей, образованных внутренними и внешними вертикальными и соосно расположенными цилиндрами, соединенными плоскими кольцевыми днищами друг с другом, изготовленными из диэлектрического материала, причем число тороидальных емкостей равно числу фаз сверхпроводящего трансформатора, при этом каждая отдельная тороидальная емкость размещена на отдельном стержне плоского многофазного магнитопровода сверхпроводящего трансформатора, отличающийся тем, что внешние поверхности цилиндрических тороидальных емкостей криостата выполнены теплоизолированными, внешняя поверхность теплоизоляционного покрытия каждой из цилиндрических тороидальных емкостей криостата выполнена в виде прямоугольных параллелепипедов, размещенных с зазором между параллельными гранями теплоизоляционного покрытия средней и боковых цилиндрических тороидальных емкостей криостата, при этом длина прямоугольных параллелепипедов в поперечном направлении относительно продольной плоскости симметрии плоского многофазного магнитопровода сверхпроводящего трансформатора больше ширины параллелипипедов параллельной продольной плоскости симметрии плоского многофазного магнитопровода сверхпроводящего трансформатора, а ширина прямоугольных параллелепипедов боковых тороидальных емкостей криостата, размещенных на крайних стержнях плоского многофазного магнитопровода, больше ширины прямоугольного параллелепипеда средней тороидальной емкости криостата, расположенного между боковыми тороидальными емкостями криостата, при этом зазор между параллельными гранями теплоизоляционного покрытия двух соседних тороидальных емкостей криостата заполнен листовым пенополиуретановым материалом, а наружные края зазора по всему периметру уплотнены пенополиуретановыми швами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128436/07A RU2604635C1 (ru) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Криостат сверхпроводящего трансформатора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128436/07A RU2604635C1 (ru) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Криостат сверхпроводящего трансформатора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2604635C1 true RU2604635C1 (ru) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128436/07A RU2604635C1 (ru) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Криостат сверхпроводящего трансформатора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2604635C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU518092A1 (ru) * | 1974-08-21 | 1977-08-05 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Сврерхпровод ща магнитна система |
DE3626149A1 (de) * | 1986-08-01 | 1988-02-11 | Heinz Dipl Phys Ritter | Fahrrad-dynamo |
US5107240A (en) * | 1986-11-18 | 1992-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting transformer |
US6324851B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-12-04 | Abb Power T&D Company Inc. | Cryostat for use with a superconducting transformer |
UA8941U (en) * | 2005-05-16 | 2005-08-15 | Andrii Ivanovych Sereda | Power voltage transformer |
UA19829U (en) * | 2004-05-21 | 2007-01-15 | Ivan Ivanovych Petrushevskyi | Health-improving complex for active rest |
-
2015
- 2015-07-13 RU RU2015128436/07A patent/RU2604635C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU518092A1 (ru) * | 1974-08-21 | 1977-08-05 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Сврерхпровод ща магнитна система |
DE3626149A1 (de) * | 1986-08-01 | 1988-02-11 | Heinz Dipl Phys Ritter | Fahrrad-dynamo |
US5107240A (en) * | 1986-11-18 | 1992-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting transformer |
US6324851B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-12-04 | Abb Power T&D Company Inc. | Cryostat for use with a superconducting transformer |
UA19829U (en) * | 2004-05-21 | 2007-01-15 | Ivan Ivanovych Petrushevskyi | Health-improving complex for active rest |
UA8941U (en) * | 2005-05-16 | 2005-08-15 | Andrii Ivanovych Sereda | Power voltage transformer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2433289B1 (en) | Submersible dry distribution transformer | |
MX2010007470A (es) | Un limitador de corriente de perdida. | |
US20240087797A1 (en) | Inductive device | |
Del Vecchio et al. | Transformer design principles | |
CN107430925A (zh) | 气体绝缘式电气设备,特别是气体绝缘式变压器或电抗器 | |
RU2604635C1 (ru) | Криостат сверхпроводящего трансформатора | |
CN105225801A (zh) | 10kv油浸式变压器 | |
CN104025216A (zh) | 高压变压器模块 | |
EP2187408B1 (en) | Iron core reactor | |
KR100590200B1 (ko) | 초전도케이블용 단말장치 | |
US9437359B2 (en) | Reinforcement-free tank for an electromagnetic apparatus | |
RU2593151C1 (ru) | Криостат сверхпроводящего трансформатора | |
US10529478B2 (en) | Air core type reactor unit and electric power supply equipment having an air core type reactor unit | |
US20140301007A1 (en) | Fault current limiter | |
EP2490994B1 (en) | Transformer | |
RU2482564C2 (ru) | Трехфазный трансформатор | |
RU181145U1 (ru) | Трансформатор силовой с витым магнитопроводом | |
US20180261904A1 (en) | Guided surface waveguide probe with insulating material in support platform near coil(s) | |
KR102145840B1 (ko) | 변압기 | |
US3524919A (en) | Insulating bushing for high tension conductors | |
RU2815169C1 (ru) | Сверхпроводящий гибридный трансформатор | |
RU2604056C1 (ru) | Сверхпроводящий трансформатор | |
Burnier | Cryogenics and aluminum in electrical manufacturing | |
CN201936733U (zh) | 一种三相共箱式电压互感器 | |
RU2322721C1 (ru) | Трансформатор со сверхпроводящими обмотками |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200714 |