RU2700692C1 - Transformer - Google Patents
Transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700692C1 RU2700692C1 RU2018110209A RU2018110209A RU2700692C1 RU 2700692 C1 RU2700692 C1 RU 2700692C1 RU 2018110209 A RU2018110209 A RU 2018110209A RU 2018110209 A RU2018110209 A RU 2018110209A RU 2700692 C1 RU2700692 C1 RU 2700692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- transformer
- housing
- gas
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Transformer Cooling (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к электротехнике, в частности к трансформаторам, к силовым низковольтным трансформаторам, трансформаторам для распределительных сетей, высоковольтным трансформаторам, и может быть использовано в их производстве.The technical solution relates to electrical engineering, in particular to transformers, to power low-voltage transformers, transformers for distribution networks, high-voltage transformers, and can be used in their production.
Известен трансформатор (патент RU 2572874 на изобретение), содержащий магнитопровод, выполненный из стальных полос, из которых сформирован пакет с расположением примыкающих друг к другу полос длинными сторонами в одном и том же направлении - продольном направлении. На средний участок пакета, соответствующий стержню, установлены первичная и вторичная обмотки, которые выполнены из алюминиевого провода с керамической изоляцией. Керамическая изоляция получена микродуговым оксидирование алюминиевого проводника. В пакете полосы распределены на два блока, каждый блок набран из М субпакетов с М≥2, каждый субпакет набран из N полос с N≥1 одинаковой ширины. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная. Субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета. Субпакеты в блоках расположены друг относительно друга, с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, с получением блоков, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на участке пакета, соответствующем стержню, поперечного сечения магнитопровода ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу. Длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участок, соответствующий стержню, обмоток. Концы полос блоков соединены стык в стык, с локализацией соединения относительно соединений концов ближайших соседних полос в разных местах. Обмотки, первичная и вторичная, установлены посредством бескаркасной намотки на участок, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия.Known transformer (patent RU 2572874 for the invention), containing a magnetic circuit made of steel strips, of which a packet is formed with the arrangement of adjacent strips of long sides in the same direction - the longitudinal direction. The primary and secondary windings, which are made of aluminum wire with ceramic insulation, are installed on the middle section of the package corresponding to the rod. Ceramic insulation obtained by microarc oxidation of an aluminum conductor. In the packet, the bands are divided into two blocks, each block is composed of M subpackets with M≥2, each subpacket is composed of N bands with N≥1 of the same width. The width of the bands of different subpackages of the same block is different. Subpackages with stripes of the greatest width are located in the middle of the packet. The subpackages in the blocks are located relative to each other, subject to a decrease in the width of their strips in the direction from the middle of the packet to its edge, to obtain blocks characterized by cross-sections in the portion of the packet corresponding to the rod, symmetrical with respect to a plane passing through the center of the packet and parallel to the surface of the strips, with obtaining at the site of the package corresponding to the rod, a cross-section of a stepped magnetic circuit, approaching the figure to an ellipse or circle. The length of each strip in the package and the arrangement of the strips relative to each other in the longitudinal direction are selected with the possibility of ensuring tight bending of the windings installed on the section corresponding to the rod with a magnetic circuit. The ends of the stripes of the blocks are joined butt-to-butt, with localization of the connection relative to the joints of the ends of the nearest adjacent bands at different places. The windings, primary and secondary, are installed by frameless winding on a section corresponding to the rod, wires with tension and with the possibility of exerting pulling force on the magnetic circuit.
Известен трансформатор (патент RU 2633960 на изобретение), содержащий магнитопровод в составе трех стержней, ярм, на каждом стержне установлены первичная и вторичная обмотки, которые выполнены из алюминиевого провода с керамической изоляцией. Керамическая изоляция получена микродуговым оксидирование алюминиевого проводника. Магнитопровод выполнен из стальных полос. Из полос сформированы три пакета с расположением примыкающих друг к другу полос длинными сторонами в одном и том же направлении - продольном направлении. Каждый стержень выполнен в виде среднего участка пакета. В пакете полосы распределены на два блока, каждый блок набран из М субпакетов с М≥2, каждый субпакет набран из N полос с N≥1 одинаковой ширины. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная. Субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета. Субпакеты в блоках расположены друг относительно друга, с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, с получением блоков, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на участке пакета, соответствующем стержню, поперечного сечения магнитопровода ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу. Длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток. Концы полос каждого из блоков среднего пакета соединены стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов, образуя участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Кроме того, для магнитопровода характерна локализация соединений концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах. Концы соответствующих полос дальних блоков крайних пакетов соединены также стык в стык, образуя участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм, с локализацией соединений концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних полос в разных местах. Обмотки, первичная и вторичная, установлены посредством бескаркасной намотки на каждый участок, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия.Known transformer (patent RU 2633960 for the invention), containing a magnetic circuit consisting of three rods, yoke, on each rod installed primary and secondary windings, which are made of aluminum wire with ceramic insulation. Ceramic insulation obtained by microarc oxidation of an aluminum conductor. The magnetic core is made of steel strips. Three packets are formed from the strips with the arrangement of strips adjacent to each other with long sides in the same direction - the longitudinal direction. Each rod is made in the form of a middle section of the package. In the packet, the bands are divided into two blocks, each block is composed of M subpackets with M≥2, each subpacket is composed of N bands with N≥1 of the same width. The width of the bands of different subpackages of the same block is different. Subpackages with stripes of the greatest width are located in the middle of the packet. The subpackages in the blocks are located relative to each other, subject to a decrease in the width of their strips in the direction from the middle of the packet to its edge, to obtain blocks characterized by cross-sections in the portion of the packet corresponding to the rod, symmetrical with respect to a plane passing through the center of the packet and parallel to the surface of the strips, with obtaining at the site of the package corresponding to the rod, a cross-section of a stepped magnetic circuit, approaching the figure to an ellipse or circle. The length of each strip in the package and the arrangement of the stripes relative to each other in the longitudinal direction are selected with the possibility of providing a tight envelope with the magnetic circuit of the windings installed in the sections corresponding to the rods. The ends of the strips of each of the blocks of the middle packet are connected butt-to-butt with the ends of the corresponding bands of the nearest blocks of the outermost packets, forming sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes. In addition, the magnetic circuit is characterized by the localization of the joints of the ends of the corresponding bands relative to the joints of the ends of the nearest adjacent corresponding bands in different places. The ends of the corresponding strips of the distant blocks of the outermost packets are also joined butt-to-butt, forming sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes, with the localization of the joints of the ends of the corresponding bands relative to the joints of the ends of the nearest neighboring bands in different places. The windings, primary and secondary, are installed by frameless winding on each section corresponding to the rod, wires with tension and with the possibility of exerting pulling force on the magnetic circuit.
Хотя применение в приведенных трансформаторах в обмотках алюминиевого проводника с керамической изоляцией является залогом их надежности, однако техническая проблема надежности трансформатора до конца не исчерпывается.Although the use of aluminum conductor with ceramic insulation in the windings of the transformers listed above is the key to their reliability, the technical problem of the reliability of the transformer is not completely exhausted.
Керамическая изоляция алюминиевого проводника, полученная микродуговым оксидированием, характеризуется неоднородностью, имеет поры. В поры проникает из окружающей атмосферы воздух, заполняет их, и, хотя является важнейшим для электротехнической практики диэлектриком, однако подвержен пробою, что негативно отражается в целом на устойчивости обмоток к пробою. Кроме того, не использованы дополнительные возможности улучшения теплоотвода. Задача теплоотвода решается только за счет бескаркасной намотки на магнитопровод провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия.The ceramic insulation of an aluminum conductor obtained by microarc oxidation is characterized by heterogeneity and has pores. Air penetrates into the pores from the surrounding atmosphere, fills them, and although it is the most important dielectric for electrical practice, it is susceptible to breakdown, which negatively affects the overall stability of the windings to breakdown. In addition, no additional opportunities for improving heat dissipation were used. The heat sink problem is solved only by frameless winding wires with tension on the magnetic circuit and with the possibility of exerting a pulling force on the magnetic circuit.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности трансформатора с обмотками из алюминиевого проводника, покрытого керамической изоляцией, за счет нижеследующего технического результата.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the reliability of a transformer with windings of aluminum conductor coated with ceramic insulation, due to the following technical result.
Техническим результатом является:The technical result is:
- повышение величины напряжения, соответствующего наступлению пробоя обмоток, при сохранении условия безопасности эксплуатации трансформатора;- increase the voltage corresponding to the breakdown of the windings, while maintaining the safety conditions for the operation of the transformer;
- повышение теплоотвода обмоток.- increase the heat sink of the windings.
Технический результат достигается трансформатором, содержащим магнитопровод с установленными, по крайней мере, одной первичной и вторичной обмотками, которые выполнены из алюминиевого провода с керамической изоляцией, который дополнительно снабжен герметизируемым металлическим корпусом, содержащим газ-диэлектрик, в котором размещен магнитопровод с обмотками вплотную к корпусу, при этом в корпусе установлено давление газа-диэлектрика 5⋅10-2 Па или менее.The technical result is achieved by a transformer containing a magnetic circuit with at least one primary and secondary windings installed, which are made of aluminum wire with ceramic insulation, which is additionally equipped with a sealed metal case containing a dielectric gas, in which a magnetic circuit with windings is placed close to the case at the same time, the pressure of the dielectric gas is 5⋅10 -2 Pa or less in the housing.
В трансформаторе металлический корпус выполнен из нержавеющей стали или алюминия.In the transformer, the metal case is made of stainless steel or aluminum.
В трансформаторе в качестве газа-диэлектрика использован воздух, или азот, или аргон.In the transformer, air, or nitrogen, or argon is used as the dielectric gas.
Суть технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.The essence of the technical solution is illustrated by the following description and the attached figures.
На Фиг. 1 представлены кривые Пашена для различных газов.In FIG. Figure 1 shows the Paschen curves for various gases.
На Фиг. 2 схематически показан в сборке однофазный трансформатор с обмотками из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, располагаемый в герметизируемом вакуумируемом корпусе (корпус не показан).In FIG. 2 schematically shows in the assembly a single-phase transformer with windings of an aluminum conductor with ceramic insulation, located in a sealed evacuated housing (housing not shown).
На Фиг. 3 схематически показан в сборке трехфазный трансформатор с обмотками из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, располагаемый в герметизируемом вакуумируемом корпусе (корпус не показан).In FIG. Figure 3 schematically shows the assembly of a three-phase transformer with windings of aluminum conductor with ceramic insulation, located in a sealed evacuated housing (housing not shown).
Достижение технического результата базируется на выполнении в трансформаторе герметизируемого металлического корпуса, в котором размещен магнитопровод с обмотками, и в отношении, которого выполнена откачка до пониженного давления газа-диэлектрика 5⋅10-2 Па или менее.The achievement of the technical result is based on the implementation of a sealed metal casing in the transformer, in which the magnetic circuit with windings is located, and in relation to which pumping to a reduced dielectric gas pressure of 5-10 -2 Pa or less is performed.
Для керамической изоляции алюминиевого проводника, полученной микродуговым оксидированием, характерно наличие пор - промежутков керамической изоляции. Характерные размеры их в поперечнике составляют от 1 до 50 мкм. Указанные промежутки заполнены газом, в частности воздухом из окружающей трансформатор воздушной атмосферы.The ceramic insulation of an aluminum conductor obtained by microarc oxidation is characterized by the presence of pores - gaps of ceramic insulation. Their characteristic sizes in diameter are from 1 to 50 microns. The indicated gaps are filled with gas, in particular, air from the atmosphere surrounding the transformer.
Газы как диэлектрики в обычных условиях характеризуются высоким удельным сопротивлением и малыми диэлектрическими потерями. Воздух, как отмечено выше, является важнейшим для электротехнической практики диэлектриком. В качестве достоинств газов следует отметить способность восстановления электроизоляционных свойств после пробоя, отсутствие ухудшения свойств со временем (старение). Недостатком их является невысокая (по сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками) электрическая прочность при нормальном давлении. В целях увеличения электрической прочности могут прибегать как к повышению давления газов, так и к глубокому их разрежению.Gases as dielectrics under ordinary conditions are characterized by high resistivity and low dielectric losses. Air, as noted above, is the most important dielectric for electrical practice. As the advantages of gases, it should be noted the ability to restore electrical insulation properties after breakdown, the absence of deterioration of properties over time (aging). Their disadvantage is the low (compared with liquid and solid dielectrics) electric strength at normal pressure. In order to increase the electric strength, they can resort both to an increase in the pressure of gases, and to their deep rarefaction.
Газы в слабых электрических полях и при не очень высоких температурах обладают незначительной удельной проводимостью. При этих условиях весьма немногочисленные свободные носители заряда - электроны и ионы - образуются лишь под действием внешних ионизаторов невысокой интенсивности. Поэтому при указанных условиях газы являются отличными диэлектриками с удельным сопротивлением порядка 1018 Ом⋅м, практически не имеющим диэлектрических потерь. Повышение электропроводности газов происходит, когда при столкновении частицы газа оказываются в состоянии ионизовать друг друга (термическая ионизация). В основе механизма пробоя газов лежит процесс ударной ионизации, обусловленный свободными электронами. Электроны, будучи разогнаны электрическим полем, соударяясь с нейтральными молекулами газа, ионизуют последние. Развитие пробоя может также происходит при участии фотоионизации, обусловленной фотонами, испускаемыми возбужденными в результате соударения с электронами молекулами газа. Развитие пробоя зависит от степени однородности электрического поля, в котором происходит пробой газа. В однородном поле пробой наступает практически мгновенно по достижении определенного напряжения Ub (Физические величины: Справочник / Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др.; Под ред. Григорьева И.С, Мейлихова Е.З., М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с., стр. 545).Gases in weak electric fields and at not very high temperatures have a low specific conductivity. Under these conditions, very few free charge carriers — electrons and ions — are formed only under the influence of low-intensity external ionizers. Therefore, under these conditions, gases are excellent dielectrics with a resistivity of the order of 10 18 Ohm⋅m, which have practically no dielectric loss. An increase in the electrical conductivity of gases occurs when, during a collision, gas particles are able to ionize each other (thermal ionization). The gas breakdown mechanism is based on the process of impact ionization due to free electrons. Electrons, being dispersed by an electric field, colliding with neutral gas molecules, ionize the latter. The development of breakdown can also occur with the participation of photoionization due to photons emitted by gas molecules excited by collisions with electrons. Breakdown development depends on the degree of homogeneity of the electric field in which the gas breakdown occurs. In a homogeneous field, breakdown occurs almost instantly upon reaching a certain voltage U b (Physical quantities: Reference book / Babichev A.P., Babushkina N.A., Bratkovsky A.M. et al .; Edited by Grigoriev I.S., Meilikhova E .Z., Moscow: Energoatomizdat, 1991, 1232 p., P. 545).
Для газов установлен закон Пашена. При неизменной температуре пробивное напряжение газа зависит от произведения его давления р на расстояние d между электродами (величина разрядного промежутка); Ub=f(pd) (Кудрявцев А.А., Смирнов А.С., Цендин Л.Д., Физика тлеющего разряда: Учебное пособие, СПб.: Издательство «Лань», 2010, 512 с, стр. 307). Зависимости Ub(pd) называют кривыми Пашена, для различных газов они показаны на Фиг. 1.For gases, the Paschen law is established. At a constant temperature, the breakdown voltage of a gas depends on the product of its pressure p and the distance d between the electrodes (the value of the discharge gap); U b = f (pd) (Kudryavtsev A.A., Smirnov A.S., Tsendin L.D., Glow discharge physics: Textbook, St. Petersburg: Lan Publishing House, 2010, 512 pp., 307) . Dependencies U b (pd) are called Paschen curves; for various gases, they are shown in FIG. one.
Качественно ход кривой Пашена объясняется следующим образом. Эффективность процессов ударной ионизации определяется, во-первых, средним числом столкновений электронов, приходящимся на единицу длины пути и, во-вторых, вероятностью того, что столкновение электрона с молекулой или атомом закончится ионизацией. Одновременное действие этих двух факторов при разном диапазоне значений р и d обусловливает величину Ub газового промежутка: при малых pd в основном влияет первый фактор, а при больших - второй. Положение минимума пробивного напряжения газов (см. Фиг. 1) соответствует перегибу кривой зависимости α - коэффициента ионизации газа электронами от Е - напряженности электрического поля, то есть непосредственно связано с ударной ионизацией электронами (Электрорадиоматериалы, Тареев Б.М., Короткова Р.В., Петров В.М., Преображенский А.А.; Под ред. Тареева Б.М.: Учеб. пособие для студентов втузов. - М.: Высш. школа, 1978, 336 с., стр. 148).Qualitatively, the course of the Paschen curve is explained as follows. The efficiency of impact ionization processes is determined, firstly, by the average number of electron collisions per unit path length and, secondly, by the probability that the collision of an electron with a molecule or atom will result in ionization. The simultaneous action of these two factors for a different range of p and d values determines the value of U b of the gas gap: for small pd, the first factor mainly affects, and for large pd, the second. The position of the minimum breakdown voltage of gases (see Fig. 1) corresponds to the inflection of the curve of the dependence of the α - gas ionization coefficient by electrons on E - electric field strength, that is, it is directly related to impact ionization by electrons (Electroradiomaterials, Tareev BM, Korotkova R.V. ., Petrov V.M., Preobrazhensky A.A .; Edited by B. Tareev: Textbook for students of technical colleges. - M.: Higher school, 1978, 336 p., P. 148).
Для каждого газа характерно существование минимального значения пробивного напряжения при определенном значении pd - для воздуха 327 В при pd=665 Па⋅мм.Each gas is characterized by the existence of a minimum breakdown voltage at a certain pd value - for air 327 V at pd = 665 Pa⋅mm.
В общем, для повышения напряжения пробоя Ub в газовых промежутках, в частности в газовых промежутках керамической изоляции алюминиевого проводника обмоток трансформатора, разместив магнитопровод с обмотками в герметичном корпусе, возможно использовать как повышение давления (обычно до 1,5 МПа), так и глубокое разрежение газа (вакуум).In general, to increase the breakdown voltage U b in the gas spaces, in particular in the gas spaces of the ceramic insulation of the aluminum conductor of the transformer windings, by placing the magnetic circuit with the windings in a sealed enclosure, it is possible to use both a pressure increase (usually up to 1.5 MPa) and a deep gas rarefaction (vacuum).
При значениях давления выше нормального газ сжимается (правая ветвь кривой Пашена) и, как следствие, уменьшается средняя длина свободного пробега электрона. Наступление пробоя происходит в этом случае при повышении напряженности электрического поля Е. В целях повышения величины напряжения, соответствующего наступлению пробоя обмоток, повышение давление газа в герметичном корпусе с расположенным в нем магнитопродом с обмотками могло бы быть использовано. Однако с позиции безопасной эксплуатации трансформатора, во избежание возможности его взрыва, данный путь повышения напряжения пробоя Ub нежелателен.At pressures above normal, the gas is compressed (the right branch of the Paschen curve) and, as a result, the mean free path of the electron decreases. The breakdown occurs in this case with an increase in the electric field E. In order to increase the voltage corresponding to the breakdown of the windings, increasing the gas pressure in a sealed enclosure with a magnetoprode with windings located in it could be used. However, from the standpoint of safe operation of the transformer, in order to avoid the possibility of its explosion, this way of increasing the breakdown voltage U b is undesirable.
При значительном снижении давления газа (левая ветвь кривой Пашена) Ub растет из-за затруднения образования газового разряда вследствие малой вероятности столкновения заряженных частиц с молекулами. При разряжении газа средняя длина свободного пробега электрона возрастает, причем электроны могут приобретать добавочную энергию даже при меньшем значении напряженности поля. Данный путь повышения величины напряжения, соответствующего наступлению пробоя обмоток, благоприятен в целях безопасной эксплуатации трансформатора, поскольку использование низких давлений не допускает возможности его взрыва. Кроме того, низкие, относительно нормального, давления газа в откачанном корпусе обеспечивают дополнительный прижим обмоток к металлическому корпусу и, как следствие, дополнительный теплоотвод.With a significant decrease in gas pressure (the left branch of the Paschen curve), U b increases due to the difficulty in generating a gas discharge due to the low probability of collision of charged particles with molecules. When a gas is discharged, the average mean free path of an electron increases, and the electrons can acquire additional energy even at a lower field strength. This way of increasing the voltage corresponding to the breakdown of the windings is favorable for the safe operation of the transformer, since the use of low pressures does not allow the possibility of its explosion. In addition, low, relatively normal, gas pressures in the evacuated housing provide additional pressure on the windings to the metal housing and, as a result, additional heat dissipation.
В предлагаемом техническом решении величина давления газа-диэлектрика в корпусе трансформатора соответствует давлению 5⋅10-2 Па или менее. Конкретная величина давления разреженного газа-диэлектрика с учетом реальных размеров пор, конкретного выполнения выводов обмоток, используемого конкретного газа-диэлектрика - воздух, азот, аргон - варьируется в зависимости от приведенных факторов.In the proposed technical solution, the pressure of the dielectric gas in the transformer housing corresponds to a pressure of 5-10 -2 Pa or less. The specific pressure value of a rarefied dielectric gas, taking into account the actual pore size, the specific implementation of the winding leads, the specific dielectric gas used - air, nitrogen, argon - varies depending on the factors given.
В общем случае выполнения предлагаемый трансформатор содержит: магнитопровод с установленными, по крайней мере, одной первичной и вторичной обмотками, герметизируемый корпус. Магнитопровод с обмотками размещен в указанном корпусе. Размещение магнитопровода с обмотками выполнено вплотную к металлическому корпусу для реализации дополнительного теплоотвода от обмоток. Обмотки выполнены из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной микродуговым оксидированием. В корпусе установлено давление газа-диэлектрика 5⋅10-2 Па или менее, что обеспечивает в совокупности повышение величины напряжения, соответствующего наступлению пробоя обмоток, при сохранении условия безопасности эксплуатации трансформатора и улучшение теплоотвода обмоток.In general, the proposed transformer comprises: a magnetic circuit with at least one primary and secondary windings installed, a sealed housing. A magnetic core with windings is located in the indicated case. Placement of the magnetic circuit with windings is made close to the metal case for the implementation of additional heat removal from the windings. The windings are made of aluminum conductor with ceramic insulation obtained by microarc oxidation. The dielectric gas pressure is set in the housing 5⋅10 -2 Pa or less, which together provides an increase in the voltage corresponding to the breakdown of the windings, while maintaining the safety conditions for the operation of the transformer and improving the heat sink of the windings.
В частных случаях реализации магнитопровод с обмотками может быть выполнен в однофазном варианте (см. Фиг. 2), как подробно приведено в известном решении по патенту RU 2572874 на изобретение или может быть выполнен в трехфазном варианте (см. Фиг. 3), как подробно приведено в известном решении по патенту RU 2633960 на изобретение.In special cases, the implementation of the magnetic circuit with windings can be performed in a single-phase version (see Fig. 2), as described in detail in the well-known solution according to the patent RU 2572874 for the invention or can be performed in a three-phase version (see Fig. 3), as in detail given in the well-known solution of the patent RU 2633960 for the invention.
Металлический корпус выполнен из нержавеющей стали или алюминия. Установленное в корпусе давление газа-диэлектрика, равно не более 5⋅10-2 Па или менее. В качестве газа-диэлектрика использован воздух, или азот, или аргон. При использовании в качестве газа-диэлектрика воздуха или азота давление составляет не более 5⋅10-3 Па. Если в качестве газа диэлектрика использован аргон, давление выбирают равным не более 5⋅10-2 Па.The metal case is made of stainless steel or aluminum. The pressure of the dielectric gas installed in the housing is not more than 5⋅10 -2 Pa or less. As a dielectric gas, air, or nitrogen, or argon is used. When using air or nitrogen as a dielectric gas, the pressure is not more than 5–10 -3 Pa. If argon is used as the dielectric gas, the pressure is chosen equal to not more than 5-10 -2 Pa.
Работа предлагаемого трансформатора не отличается принципиально от работы однофазного трансформатора или трехфазного трансформатора с обмотками из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, которые были приведены выше в качестве аналогов. Обмотки фаз первичного и вторичного напряжений соединяют звездой или треугольником. Выводы от обмоток подключают к соответствующим токоотводам, смонтированным с учетом герметизации под вакуумом корпуса (пониженного давления газа-диэлектрика, которым заполнен корпус).The operation of the proposed transformer does not differ fundamentally from the operation of a single-phase transformer or a three-phase transformer with windings of aluminum conductor with ceramic insulation, which were given above as analogues. The windings of the phases of the primary and secondary voltages are connected by a star or a triangle. The conclusions from the windings are connected to the corresponding down conductors, mounted taking into account the sealing under vacuum of the housing (reduced pressure of the dielectric gas with which the housing is filled).
Трансформатор работает на двух базовых принципах. Во-первых, изменяющийся во времени электрический ток, протекающий по первичной обмотке, создает изменяющееся во времени магнитное поле в магнитопроводе. Во-вторых, изменяющийся магнитный поток, проходящий через вторичную обмотку, создает в этой обмотке ЭДС.The transformer operates on two basic principles. Firstly, a time-varying electric current flowing through the primary winding creates a time-varying magnetic field in the magnetic circuit. Secondly, the changing magnetic flux passing through the secondary winding creates an EMF in this winding.
На одну из обмоток, являющуюся первичной обмоткой, подают напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток намагничивания создает переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создает во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции.One of the windings, which is the primary winding, is supplied with voltage from an external source. The alternating magnetization current flowing through the primary winding creates an alternating magnetic flux in the magnetic circuit. As a result of electromagnetic induction, an alternating magnetic flux in the magnetic circuit creates in all windings, including the primary, EMF induction.
Трансформатор при работе обладает повышенной стойкостью обмоток к электрическому пробою, так как поры (промежутки) керамической изоляции, полученной микродуговым оксидированием, заполнены газом-диэлектриком при давлении газа-диэлектрика 5⋅10-2 Па или менее, причем за счет пониженного давления газа-диэлектрика относительно нормального давления достигается безопасность его эксплуатации, выражающейся в предотвращении возможности взрыва. Кроме того, трансформатор в ходе его эксплуатации обладает улучшенным теплоотводом обмоток, благодаря расположению магнитопровода с обмотками в герметичном содержащем разреженный газ-диэлектрик корпусе, вплотную обмотками к корпусу.The transformer during operation has increased resistance of the windings to electrical breakdown, since the pores (gaps) of the ceramic insulation obtained by microarc oxidation are filled with dielectric gas at a pressure of a dielectric gas of 5⋅10 -2 Pa or less, and due to the reduced pressure of a dielectric gas relative to normal pressure, the safety of its operation is achieved, expressed in preventing the possibility of an explosion. In addition, the transformer during its operation has an improved heat sink of the windings, due to the location of the magnetic circuit with the windings in a sealed enclosure containing rarefied gas-dielectric, close to the windings to the housing.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110209A RU2700692C1 (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110209A RU2700692C1 (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700692C1 true RU2700692C1 (en) | 2019-09-19 |
Family
ID=67989709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018110209A RU2700692C1 (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2700692C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572874C2 (en) * | 2011-06-09 | 2016-01-20 | Рекерс Фервальтунгс Гмбх Унд Ко. Кг | Device for production of concrete stones and production of at least two-colour concrete stones |
| US9368272B2 (en) * | 2003-02-26 | 2016-06-14 | Analogic Corporation | Shielded power coupling device |
| RU2622381C2 (en) * | 2011-06-01 | 2017-06-15 | Абб Рисерч Лтд | Dielectric liquids, having reduced speed of streamer |
| RU2633960C1 (en) * | 2016-11-14 | 2017-10-20 | Алексей Александрович Никифоров | Method for manufacturing three-phase transformer |
-
2018
- 2018-03-22 RU RU2018110209A patent/RU2700692C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9368272B2 (en) * | 2003-02-26 | 2016-06-14 | Analogic Corporation | Shielded power coupling device |
| RU2622381C2 (en) * | 2011-06-01 | 2017-06-15 | Абб Рисерч Лтд | Dielectric liquids, having reduced speed of streamer |
| RU2572874C2 (en) * | 2011-06-09 | 2016-01-20 | Рекерс Фервальтунгс Гмбх Унд Ко. Кг | Device for production of concrete stones and production of at least two-colour concrete stones |
| RU2633960C1 (en) * | 2016-11-14 | 2017-10-20 | Алексей Александрович Никифоров | Method for manufacturing three-phase transformer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4338657A (en) | High-voltage transformer-rectifier device | |
| US4763093A (en) | High-power pulse transformer for short high-voltage and/or high-current pulses | |
| RU2700692C1 (en) | Transformer | |
| US2961557A (en) | Apparatus for creating by induction an electric discharge in a gas at low pressure | |
| Moros et al. | Geometrical and electrical optimization of stator slots in electrical machines with combined wye-delta winding | |
| US1891716A (en) | Winding for dynamo electric machines | |
| US20210398741A1 (en) | Medium frquency transfomer | |
| RU138345U1 (en) | RADIO SUPPRESSION DEVICE FOR ELECTRIC TRANSPORT OPERATION | |
| US7002278B2 (en) | Support structure for high-voltage conductors | |
| KR20160103438A (en) | Transformer reduced of Eddy Current Losses of Winding | |
| WO2023082263A1 (en) | Motor stator, variable frequency motor, and manufacturing method for motor stator | |
| Hayden | The dielectric strength of the vacuum: Electrostatic ionization gradient of metal electrodes | |
| RU2647876C1 (en) | Welding transformer | |
| CN218384792U (en) | High-impedance rectifier transformer | |
| JP4385104B2 (en) | Steep wave suppression device | |
| US2939086A (en) | High voltage transformer | |
| US3368089A (en) | Magnetohydrodynamic generators with segmented electrodes | |
| RU31687U1 (en) | Multistage multiphase rectifier transformer | |
| RU2629377C1 (en) | Commutator machine | |
| KR101631182B1 (en) | Transformer for high space factor | |
| US20120194074A1 (en) | Plasma choking method and plasma choke coil | |
| JP2002329616A (en) | Gas-insulated winding equipment | |
| RU129707U1 (en) | X-RAY PIPE (OPTIONS) | |
| SU321197A1 (en) | ||
| Laffoon | Increased Voltages for Synchronous Machines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200323 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210622 |