RU2789184C1

RU2789184C1 - Three-phase power transformer manufacturing method

Info

Publication number: RU2789184C1
Application number: RU2022100597A
Authority: RU
Inventors: Алексей Вадимович Стулов; Михаил Игоревич Никифоров; Владимир Игоревич Натуральников; Дмитрий Андреевич Потапов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр Энергоэффективных Технологий"
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2023-01-31

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering. A three-phase power transformer manufacturing method includes winding the magnetic core frames from amorphous tape. The amorphous tape of required width is made, after which the cores of a magnetic wire are made of the tape by winding on a template of a frame, at the same time, the 1st stage of shaping takes place. Then the frames are annealed and saturated with a bonding compound. A core shall be assembled using prefabricated frames in different sizes in accordance with a predetermined order via a template, which is followed by the 2nd stage of shaping, so that the assembled frames form a semicircle in cross-section. After that the resulting core is saturated for a second time. Then the three cores are assembled into a triangular prism-shaped spatial magnetic core.

EFFECT: invention reduces the amorphous tape waste and decrease the core eddy currents via additional core blending.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологии изготовлении трехфазным магнитоиндукционным устройствам, и может быть использовано в их производстве.The invention relates to electrical engineering, in particular to the technology of manufacturing three-phase magnetic induction devices, and can be used in their production.

Известен способ изготовления трехфазного трансформатора (RU №2633960, опубл. 20.10.2017г.). Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении индуктивности рассеяния, сопротивления провода, магнитосопротивления и уровня шума, улучшении теплоотвода от внутренних рядов обмотки и повышении КПД. Для сборки магнитопровода берут стальные полосы. Производят укладку полос в блоки, получая шесть блоков. Осуществляют формирование из блоков пакетов. При формировании пакетов получают три пакета, в каждом из которых выполнен стержень магнитопровода в виде среднего участка пакета. На каждый стержень устанавливают обмотки посредством бескаркасной намотки на него провода с натяжением и с оказанием на магнитопровод стягивающего усилия. Каждый блок набирают из М субпакетов с М≥2. Каждый субпакет набирают из N полос с N≥1 одинаковой ширины. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока разная. Субпакеты с полосами наибольшей ширины располагают в середине пакета. Субпакеты в блоках располагают с соблюдением уменьшения ширины полос в направлении от середины пакета к его краю. Блоки характеризуются поперечными сечениями на участке стержня, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета, и параллельной поверхности полос. На участке стержня поперечное сечение магнитопровода имеет ступенчатую форму, приближающуюся к эллипсу или кругу. Длину полос в пакете и расположение их относительно 1 друг друга выбирают с целью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на стержнях обмоток. Полосы соединяют, огибая магнитопроводом предварительно установленные обмотки и сохраняя порядок их укладки в блоке. Концы каждой из полос соединяют. Концы полос каждого блока среднего пакета соединяют стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов. Этим образуют участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Соединение концов стык в стык осуществляют с локализацией соединения концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах. Концы соответствующих полос дальних блоков крайних пакетов соединяют также стык в стык. Этим образуют участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Соединение концов стык в стык осуществляют с локализацией соединений концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах.A method for manufacturing a three-phase transformer is known (RU No. 2633960, publ. 20.10.2017). The invention relates to electrical engineering. The technical result consists in reducing the leakage inductance, wire resistance, magnetoresistance and noise level, improving heat removal from the inner rows of the winding and increasing the efficiency. To assemble the magnetic circuit, steel strips are taken. Strips are laid in blocks, getting six blocks. Carry out the formation of blocks of packages. When forming packages, three packages are obtained, in each of which a magnetic core rod is made in the form of a middle section of the package. Windings are installed on each rod by means of frameless winding of wire on it with tension and exerting a tightening force on the magnetic circuit. Each block is recruited from M subpackets with M≥2. Each subpacket is made up of N lanes with N≥1 of the same width. The bandwidth of different sub-packets of the same block is different. The subpackages with the largest stripes are placed in the middle of the pack. Subpackages in blocks are placed in compliance with the reduction in the width of the strips in the direction from the middle of the package to its edge. Blocks are characterized by cross-sections in the section of the rod, symmetrical with respect to the plane passing through the center of the package, and parallel to the surface of the strips. On the rod section, the cross section of the magnetic circuit has a stepped shape, approaching an ellipse or a circle. The length of the strips in the package and their location relative to each other is chosen in order to ensure tight wrapping around the windings installed on the rods by the magnetic circuit. The strips are connected by bending around the pre-installed windings with a magnetic circuit and maintaining the order of their laying in the block. The ends of each of the strips are connected. The ends of the strips of each block of the middle package connect butt-to-butt with the ends of the corresponding strips of the nearest blocks of the extreme packages. This forms sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes. The butt-to-butt connection is carried out with the localization of the connection of the ends of the corresponding strips relative to the connections of the ends of the nearest adjacent corresponding strips in different places. The ends of the respective strips of the far blocks of the outermost packages are also joined butt to butt. This forms sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes. The butt-to-butt connection is carried out with the localization of the connections of the ends of the corresponding strips relative to the connections of the ends of the nearest adjacent corresponding strips in different places.

Недостаток заключается в том, что он предназначен для изготовления трансформаторов отличной от рассматриваемой конструкции.The disadvantage is that it is intended for the manufacture of transformers different from the design in question.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является Способ изготовления сердечников трансформаторов треугольной формы из аморфного металла (EP 2395521 A1, опубл. 14.12.2011г.), включающий ширина полос (22) регулируется в соответствии с соответствующим слоем стержневой ножки (20) с помощью лазерной резки (24).Closest to the proposed invention is a Method for manufacturing triangular-shaped transformer cores from amorphous metal (EP 2395521 A1, publ. 12/14/2011), including the width of the strips (22) is adjusted in accordance with the corresponding layer of the rod leg (20) using laser cutting ( 24).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерная (24) резка ленты или ленты (22) выполняется одновременно с намоткой ленты (22) для формирования каркаса (16).2. The method according to claim 1, characterized in that the laser (24) cutting of the tape or tape (22) is carried out simultaneously with the winding of the tape (22) to form the frame (16).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что изготовление каркасов сердечника (16) осуществляют путем намотки первой ленты (22) на оправку и, по меньшей мере, второй ленты (22) на первую намотанную ленту (22).3. The method according to claim 2, characterized in that the manufacture of core frames (16) is carried out by winding the first tape (22) on the mandrel and at least the second tape (22) on the first wound tape (22).

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что изготовление сердечника (816) осуществляют путем намотки, по меньшей мере, второй ленты (22) различной ширины на первую намотанную ленту (22).4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the manufacture of the core (816) is carried out by winding at least a second tape (22) of different widths on the first wound tape (22).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изготовление каркасов сердечника (16) осуществляют путем сборки по меньшей мере двух петель намотанных лент (22).5. The method according to claim 1, characterized in that the manufacture of core frames (16) is carried out by assembling at least two loops of wound tapes (22).

6. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что лазер (24), используемый для обрезки полос (22), имеет мощность по меньшей мере 10 Вт.6. Method according to at least one of the previous claims, characterized in that the laser (24) used to trim the strips (22) has a power of at least 10 W.

7. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что лазер (24) является CO2-лазером.7. Method according to claim 1 or 6, characterized in that the laser (24) is a CO2 laser.

8. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что лазер (24) является твердотельным лазером.8. Method according to claim 1 or 6, characterized in that the laser (24) is a solid state laser.

9. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полоса (22) из магнитного материала с низкими потерями состоит из аморфного металла.9. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the strip (22) of low loss magnetic material consists of an amorphous metal.

Недостаток заключается в большом количестве отходов при порезке аморфной ленты перед ее намоткой на рамку.The disadvantage lies in the large amount of waste when cutting the amorphous tape before it is wound on the frame.

Технический результат заключается в снижении отходов аморфной ленты и снижение вихревых токов в сердечнике за счет дополнительной шихтовки сердечника.The technical result consists in reducing the waste of the amorphous tape and reducing the eddy currents in the core due to the additional blending of the core.

Технический результат достигается предлагаемым способом изготовления трехфазного силового трансформатора, включающим изготовление аморфной ленты, изготовление сердечников магнитопровода из этой ленты посредством намотки на шаблон рамок (слоев), при этом происходит 1-я стадия шихтовки, после чего рамки (слои) отжигают и пропитывают в специальном составе, из изготовленных рамок разных размеров в определенной последовательности набирается сердечник по шаблону, при этом происходит 2-я стадия шихтовки, так чтобы собранные рамки в сечении образовывали полукруг, полученный сердечник повторно пропитывают, после чего из 3-х сердечников собирается магнитопровод пространственной конструкции (треугольная призма).The technical result is achieved by the proposed method for manufacturing a three-phase power transformer, including the manufacture of an amorphous tape, the manufacture of cores of the magnetic circuit from this tape by winding frames (layers) on a template, while the 1st stage of blending occurs, after which the frames (layers) are annealed and impregnated in a special composition, from the manufactured frames of different sizes, a core is assembled in a certain sequence according to a template, while the 2nd stage of blending occurs, so that the assembled frames form a semicircle in cross section, the resulting core is re-impregnated, after which a magnetic circuit of a spatial structure is assembled from 3 cores ( triangular prism).

Предлагаемая изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан - общий вид трехфазного магнитоиндукционного устройства, на фиг. 2 - схематичное представление формирования обмоток магнитопровода.The present invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of a three-phase magnetic induction device, in Fig. 2 is a schematic representation of the formation of the magnetic circuit windings.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

1. Изготавливают аморфную ленту.1. An amorphous tape is made.

2. Из этой ленты на станке на шаблон наматывают рамки (слои) сердечников магнитопровода, при этом происходит 1-я стадия шихтовки. Шихтовка снижает уровень вихревых токов. Слои сердечника мотаются из ленты стандартизованной ширины, причем возможна комбинация ширин лент для наилучшего заполнения сердечника.2. Frames (layers) of cores of the magnetic circuit are wound from this tape on the machine onto the template, while the 1st stage of blending occurs. Blending reduces the level of eddy currents. The core layers are wound from tape of a standardized width, and a combination of tape widths is possible to best fill the core.

3. После намотки рамки (слои) отжигают и пропитывают в спец составе.3. After winding, the frames (layers) are annealed and impregnated in a special composition.

4. Из рамок разных размеров в определенной последовательности набирается сердечник по шаблону, при этом происходит 2-я стадия шихтовки, так чтобы собранные рамки в сечении образовывали полукруг. Таким образом шихтование сердечника происходит в 2-х направлениях, что уменьшает вихревые токи, образующиеся в магнитопроводе.4. From frames of different sizes in a certain sequence, a core is assembled according to a template, while the 2nd stage of blending occurs, so that the assembled frames form a semicircle in cross section. Thus, the core is laminated in 2 directions, which reduces the eddy currents generated in the magnetic circuit.

5. Сердечник повторно пропитывают для закрепления слоев сердечника между собой, в результате чего сердечник становится монолитным.5. The core is re-impregnated to secure the layers of the core to each other, as a result of which the core becomes monolithic.

6. Из 3-х сердечников собирается магнитопровод пространственной конструкции (треугольная призма). В прототипе в «окна» на длинной сторообразованной, этими рамками сердечник наматывается один раз, а сечение полукругом формируется отрезанием «лишнего» аморфного железа по заданной программе.6. A three-dimensional magnetic circuit (triangular prism) is assembled from 3 cores. In the prototype, in the "windows" on a long storoiformed, these frames, the core is wound once, and the semicircle section is formed by cutting off the "extra" amorphous iron according to a given program.

Шихтование магнитопровода (https://lektsii.com/2-16265.html) - это дробление сплошного куска металла на более мелкие составляющие, чем меньше частичка тем меньше вихревые токи в ней. В предлагаемом способе на слои. В прототипе один сердечник навит из ленты, ширина которой варьируется, т.е. вырезается лазером, и поэтому шихтование (дробление) идет только в одном направлении в направлении намотки. В предлагаемом способе в дополнение еще сердечник набирается из таких навитых рамок (слоев), это дробление поперек намотки.Laying of a magnetic circuit (https://lektsii.com/2-16265.html) is the crushing of a solid piece of metal into smaller components, the smaller the particle, the less eddy currents in it. In the proposed method on layers. In the prototype, one core is wound from a tape, the width of which varies, i.e. is cut out by a laser, and therefore the lamination (crushing) only occurs in one direction in the winding direction. In the proposed method, in addition, the core is also recruited from such wound frames (layers), this is crushing across the winding.

Claims

1. A method for manufacturing a three-phase power transformer, including winding the frames of the cores of the magnetic circuit from an amorphous tape, while the 1st stage of blending and assembling the core takes place, characterized in that an amorphous tape of the required width is made, after which the cores of the magnetic circuit are made from this tape by winding on frame template, at the same time the 1st stage of blending occurs, after which the frames are annealed and impregnated with a composition for fixing to each other, a core is assembled from the manufactured frames of different sizes in a certain sequence according to the template, while the 2nd stage of blending occurs, so that the assembled frames a semicircle was formed in the cross section, the resulting core is re-impregnated, after which a three-dimensional magnetic circuit in the form of a triangular prism is assembled from three cores.

2. A method for manufacturing a three-phase power transformer according to claim 1, characterized in that the core layers are wound from a tape of a standardized width, and a combination of tape layers of different widths is possible.