RU2812278C1 - Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников - Google Patents
Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812278C1 RU2812278C1 RU2023115156A RU2023115156A RU2812278C1 RU 2812278 C1 RU2812278 C1 RU 2812278C1 RU 2023115156 A RU2023115156 A RU 2023115156A RU 2023115156 A RU2023115156 A RU 2023115156A RU 2812278 C1 RU2812278 C1 RU 2812278C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical body
- winding
- outer cylindrical
- led lamps
- secondary winding
- Prior art date
Links
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 4
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 238000002070 Raman circular dichroism spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009421 internal insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к изолирующим трансформаторам, работающим в электрических цепях с последовательным питанием потребителей для защиты светодиодных светильников от высоковольтных импульсных перенапряжений. Технический результат заключается в повышении прочности изоляции внутри изолирующего трансформатора, повышении стабильности и устойчивости качества электроэнергии, подаваемой потребителям. Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников содержит внешний цилиндрический корпус, закрепленный на прямоугольном основании, выполненном монолитно с клеммными коробками для подключения питания светодиодных светильников, расположенными по бокам прямоугольного основания. Внутри внешнего цилиндрического корпуса расположен тороидальный сердечник, покрытый одним слоем изоляционного материала – лавсаном, на который наматывается первичная обмотка и изолируется межобмоточной фторопластовой изоляцией, выполненной в виде внутреннего цилиндрического корпуса, на который затем наматывается вторичная обмотка. Образовавшаяся полость между вторичной обмоткой и внешним цилиндрическим корпусом, а также первичной обмоткой и тороидальным сердечником заливается компаундом для предотвращения скапливания влаги. Концы первичной обмотки помещаются в трубку внутреннего цилиндрического корпуса, а концы вторичной обмотки помещаются в трубку внешнего цилиндрического корпуса. Указанные трубки выполнены монолитно с внутренним и внешним корпусами. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и электрооборудования для стационарных объектов и электрических транспортных средств, в частности к изолирующим трансформаторам, работающим в электрических цепях с последовательным питанием потребителей для защиты светодиодных светильников от высоковольтных импульсных перенапряжений.
Общеизвестно, что стабильное качество выходного напряжения устройства оказывает существенное влияние на электрооборудование стационарных объектов и электрических транспортных средств, в частности, на электронное электрооборудование аппаратуры автоматики, телемеханики, сигнализации, источников питания и осветительной техники.
Изолирующие трансформаторы применяются для изменения выходного напряжения в большую или меньшую сторону. Без них невозможно представить себе современную электротехнику. Одним из самых высокоэффективных является изолирующий тороидальный трансформатор.
Сегодня изолирующие тороидальные трансформаторы применяют в различных сферах промышленности, и наиболее часто данные трансформаторы устанавливают в источники бесперебойного питания, в стабилизаторы напряжения, применяют для питания осветительной техники и радиотехники, часто изолирующие тороидальные трансформаторы можно увидеть в медицинском и диагностическом оборудовании, в сварочном оборудовании и т.д.
Таким образом, является очевидным тот факт, что для безопасной и долгосрочной бесперебойной работы электрооборудования стационарных объектов и электрических транспортных средств, в частности светодиодных светильников, находящихся под действием разности потенциалов между высоковольтной сетью и низковольтными токоведущими частями, необходимы высоконадежные по электроизоляции и конструкции изолирующие трансформаторы, обеспечивающие подачу потребителям необходимого качества стабильной бесперебойной электроэнергии.
Так из уровня техники известен изолирующий тороидальный трансформатор (RU 2157015, 27.09.2000), в котором изолирующий трансформатор содержит тороидальный магнитопровод (сердечник), низковольтную и высоковольтную обмотки, расположенные определенным образом и отделенные друг от друга межобмоточной изоляцией, состоящей из слюдосодержащих материалов, пропитанных вакуумнонагнетательным способом термореактивным компаундом с последующей термообработкой, а также два электростатических экрана, один из которых соединен со средней точкой высоковольтной обмотки.
Недостатком данного изобретения является сравнительно низкая электрическая прочность межобмоточной изоляции. Примененные в известном изолирующем трансформаторе слюдосодержащие материалы имеют электрическую прочность 10…30 кВ/мм (см. Слюдинит гибкий высоконагревостойкий ГСКВ. ТУ 3492-070-05758799-2002 или Лента слюдяная непропитанная ЭЛПОР. ТУ 3492-064-05758799-2003). Низкая электрическая прочность изоляции в сочетании с высоким напряжением или высоким потенциалом одной из обмоток приводит к необходимости увеличивать толщину изолирующего слоя и, соответственно, массу и габаритные размеры трансформатора. Кроме того, диэлектрическая проницаемость слюдосодержащих материалов достигает 6 единиц. Это приводит к большому значению межобмоточной емкости, что снижает качество трансформатора, особенно в области высоких частот. Увеличению межобмоточной емкости способствует также наличие экранов.
Также известны изолирующие трансформаторы, содержащие размещенные на тороидальном магнитопроводе (сердечнике) первичную и вторичную обмотки, каждая из которых помещена в тороидальный экран, при этом экраны идентичны по конструктивному исполнению (см., например, SU 633084, 15.11.1978).
Недостатками известных изолирующих трансформаторов являются отсутствие внутренней изоляции трансформаторов и не стабильное качество электроэнергии, подаваемой потребителям из-за неустойчивости к пробоям и, а также избыточные массогабаритные характеристики.
Наиболее близким к заявленному, является изолирующий трансформатор для аэродромных светосигнальных систем, содержащий тороидальный магнитопровод, на котором установлены последовательно чередующиеся слои: изоляции, первичной обмотки, изоляции, вторичной обмотки и изоляции. Первичная обмотка подключена к регулятору яркости, который является источником стабильного тока. Вторичная обмотка подключена к потребителю: лампе огня аэродромной светосигнальной системы ("Трансформаторы изолирующие серии ИОТ". Техническое описание и инструкция по эксплуатации, БТЛИ.670111.006, 1984 г., лист 6, 7, раздел 3).
Недостатками известного изолирующего трансформатора являются низкая электрическая прочность межобмоточной изоляции трансформатора и не стабильное качество электроэнергии, подаваемой потребителям из-за неустойчивости к пробоям. Также недостатком данного трансформатора являются избыточные массогабаритные характеристики.
Таким образом, существующие на данный момент технические решения изолирующих трансформаторов с усиленной изоляцией по расположению межобмоточной изоляции, ее составу и толщине слоя, взаимному расположению выводов обмоток и применяемым материалам, не обеспечивают требуемый уровень изоляции между первичной и вторичной обмотками трансформатора. Кроме того, известные устройства типа ОПН, УЗИП, УЗО, УТКЗ также не решают в полной мере задачи защиты потребителей от перенапряжений и токов короткого замыкания, т.к. обладают однонаправленной защитой и при реализации своего функционала (срабатывании или разрушении) требуют обслуживания или замены, что с учетом их расположения на конструкциях контактной сети весьма затратно.
Поэтому особенно в области преобразователей переменного тока в переменный ток ощущается потребность в изолирующих трансформаторах для защиты осветительной техники, которые могут сочетать внутреннюю простоту компоновки тороидального сердечника с обмотками с возможностью обеспечения высокой прочности межобмоточной изоляции трансформатора и устойчивости к пробоям.
Техническим результатом заявленного решения является повышение прочности изоляции внутри изолирующего трансформатора, и как следствие, повышение стабильности и устойчивости качества электроэнергии, подаваемой потребителям. Дополнительным результатом заявленного решения является расширение арсенала технических средств.
Указанный технический результат достигается тем, что изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников содержит внешний цилиндрический корпус, закрепленный на прямоугольном основании, выполненном монолитно с клеммными коробками для подключения питания светодиодных светильников, расположенными по бокам прямоугольного основания, внутри внешнего цилиндрического корпуса расположен тороидальный сердечник, покрытый одним слоем изоляционного материала – лавсаном, на который наматывается первичная обмотка и изолируется межобмоточной фторопластовой изоляцией, выполненной в виде внутреннего цилиндрического корпуса, на который затем наматывается вторичная обмотка, причем образовавшаяся полость между вторичной обмоткой и внешним цилиндрическим корпусом, а также первичной обмоткой и тороидальным сердечником, заливается компаундом для предотвращения скапливания влаги, при этом концы первичной обмотки помещаются в трубку внутреннего цилиндрического корпуса, а концы вторичной обмотки помещаются в трубку внешнего цилиндрического корпуса, причем указанные трубки выполнены монолитно с внутренним и внешним корпусами.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлено конструктивное выполнение изолирующего трансформатора для защиты светодиодных светильников в разрезе, где
1 - железный тороидальный сердечник, покрытый одним слоем изоляционного материала – лавсаном,
2 – первичная обмотка,
3 - межобмоточная фторопластовая изоляция, выполненная в виде внутреннего цилиндрического корпуса толщиной 3 мм (может состоять из двух половинок),
4 – вторичная обмотка,
5 – внешний цилиндрический корпус из атмосферостойкого пластика.
На фигуре 2 представлен общий вид изолирующего трансформатора для защиты светодиодных светильников, где
6 – прямоугольное основание из диэлектрического композита - фторопласта,
7 - клеммные коробки для подключения питания светодиодных светильников.
На фигуре 3 представлен внешний вид первичной обмотки с наложенной межобмоточной фторопластовой изоляцией, выполненной в виде внутреннего цилиндрического корпуса, где
3 - межобмоточная фторопластовая изоляция, выполненная в виде внутреннего цилиндрического корпуса,
8 – трубка внутреннего цилиндрического корпуса.
На фигуре 4 представлен внешний вид изолирующего трансформатора с наложенным внешним цилиндрическим корпусом на вторичную обмотку, где
5 - внешний цилиндрический корпус из атмосферостойкого пластика,
9 – трубка внешнего цилиндрического корпуса.
Заявленный изолирующий трансформатор предназначен для защиты светодиодных светильников от высоковольтных импульсных помех, и, по сути, представляет собой источник питания потребителей, устанавливаемых на объектах электросетевой инфраструктуры, а также контактной сети постоянного тока напряжением 3кВ и переменного тока 27кВ. На устройство подается входное напряжение от сети 380В переменного тока для питания потребителей классом напряжения 220В переменного тока (возможно исполнение до 220В постоянного тока), расположенных на несущих конструкциях сетей (опоры, ригели, мачты и пр.).
Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников содержит внешний цилиндрический корпус (5) из атмосферостойкого пластика, например, фторопласта, закрепленный на прямоугольном основании (6) из диэлектрического композита, такого как фторопласт. Прямоугольное основание выполнено монолитно с клеммными коробками ввода кабеля на 380В и кабеля питания потребителей 220В для подключения питания светодиодных светильников (7), расположенными по бокам прямоугольного основания (6) (см. фиг.2). В зависимости от типа потребителя, в клеммных коробках могут также размещаться устройства релейной защиты, диагностики, плавного пуска и т.д.
Как показано на фиг.1 внутри внешнего цилиндрического корпуса (5) изолирующего трансформатора расположен железный тороидальный сердечник (1), покрытый одним слоем изоляционного материала – лавсаном, на который наматывается первичная обмотка (2), которая затем изолируется межобмоточной фторопластовой изоляцией (3) толщиной 3 мм для обеспечения гальванической развязки между первичной и вторичной обмотками. Причем межобмоточная фторопластовая изоляция (3) выполнена в виде внутреннего цилиндрического корпуса, также закрепленного на прямоугольном основании (6) из диэлектрического композита, и способна выдерживать 27,5 кВ действующего значения напряжения. На внутренний цилиндрический корпус (3), который является изоляционным барьером, наматывается вторичная обмотка (4). Образовавшаяся полость между вторичной обмоткой (4) и внешним цилиндрическим корпусом (5), а также первичной обмоткой (2) и железным тороидальным сердечником (1), заливается компаундом для предотвращения скапливания влаги. При этом воздух в указанной образовавшейся полости должен быть вытеснен не только для удаления влаги, но и для исключения ионизации, которая может привести к пробою изоляции.
Также как показано на фиг.3 и 4 для дополнительной защиты от пробоя концы обмоток изолирующего трансформатора помещаются в трубки (8) и (9), которые отливаются монолитно при изготовлении внутреннего (3) и внешнего (5) корпусов, т.е. не имеют соединительных швов. Так концы первичной обмотки (2) помещаются в трубку (8) внутреннего цилиндрического корпуса (3) (фиг.3), а концы вторичной обмотки (4) помещаются в трубку (9) внешнего цилиндрического корпуса (5). Первичная обмотка (2) получает питание от преобразователя собственных нужд, а вторичная обмотка (4) подключена к оборудованию, находящемуся под повышенным потенциалом 3,3 кВ.
Таким образом, за счет использования изоляционного материала между тороидальным сердечником (1) и первичной обмоткой (2), между вторичной обмоткой (4) и внешним цилиндрическим корпусом (5), а также между первичной (2) и вторичной (4) обмотками, уровень межобмоточной изоляции заявленного изолирующего трансформатора выдерживает пробивное напряжение 95кВ и соответствует требованиям ГОСТ Р 52082-2003 к оборудованию классом напряжения 35кВ, поэтому может применяться в сетях до 35кВ в т.ч. и на контактной сети РЖД.
Конструкция заявленного изолирующего трансформатора для защиты светодиодных светильников позволяет использование его на открытом воздухе без применения дополнительной защиты. Внешний корпус изолирующего трансформатора изготовлен из атмосферостойкого пластика, устойчивого к ультрафиолету с высокими диэлектрическими свойствами, например, полиамид 6-блочный (капролон) или фторопласта. Полиамид-6 (капролон) является конструктивным полимером-диэлектриком, который обладает антифрикционными свойствами, износостойкостью и устойчивостью к трению, имеет высокие показатели усталостного сопротивления. Материал широко применяется в разных отраслях промышленности, в том числе в электротехнике, а также имеет небольшой вес, он в 6 раз легче стали.
Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников выпускается неразборным, в твердой изоляции, в следующих вариантах: наружного исполнения классом защиты IP 67 и для внутренней установки в шкафах IP54.
Результаты испытаний заявленного изолирующего трансформатора для защиты светодиодных светильников подтвердили высокую прочность изоляции внутри изолирующего трансформатора, и как следствие, высокую устойчивость к пробоям, и стабильность качества электроэнергии, подаваемой потребителям.
Claims (1)
- Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников, содержащий внешний цилиндрический корпус, закрепленный на прямоугольном основании, выполненном монолитно с клеммными коробками для подключения питания светодиодных светильников, расположенными по бокам прямоугольного основания, внутри внешнего цилиндрического корпуса расположен тороидальный сердечник, покрытый одним слоем изоляционного материала – лавсаном, на который наматывается первичная обмотка и изолируется межобмоточной фторопластовой изоляцией, выполненной в виде внутреннего цилиндрического корпуса, на который затем наматывается вторичная обмотка, причем образовавшаяся полость между вторичной обмоткой и внешним цилиндрическим корпусом, а также первичной обмоткой и тороидальным сердечником заливается компаундом для предотвращения скапливания влаги, при этом концы первичной обмотки помещаются в трубку внутреннего цилиндрического корпуса, а концы вторичной обмотки помещаются в трубку внешнего цилиндрического корпуса, причем указанные трубки выполнены монолитно с внутренним и внешним корпусами.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2812278C1 true RU2812278C1 (ru) | 2024-01-29 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU862249A1 (ru) * | 1979-12-25 | 1981-09-07 | Предприятие П/Я А-7797 | Тороидальный трансформатор |
RU2122760C1 (ru) * | 1995-07-18 | 1998-11-27 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Трансформаторное устройство |
RU2157015C1 (ru) * | 1999-04-14 | 2000-09-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Высоковольтный тороидальный трансформатор |
CN204926989U (zh) * | 2015-09-13 | 2015-12-30 | 陕西长岭电子科技有限责任公司 | 一种mil-std-1553b数据总线用小型化隔离变压器 |
RU2785684C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2022-12-12 | Омикрон Электроникс Гмбх | Высоковольтный трансформатор, способ изготовления высоковольтного трансформатора, испытательная система и устройство испытательного сигнала, содержащее высоковольтный трансформатор |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU862249A1 (ru) * | 1979-12-25 | 1981-09-07 | Предприятие П/Я А-7797 | Тороидальный трансформатор |
RU2122760C1 (ru) * | 1995-07-18 | 1998-11-27 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Трансформаторное устройство |
RU2157015C1 (ru) * | 1999-04-14 | 2000-09-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Высоковольтный тороидальный трансформатор |
CN204926989U (zh) * | 2015-09-13 | 2015-12-30 | 陕西长岭电子科技有限责任公司 | 一种mil-std-1553b数据总线用小型化隔离变压器 |
RU2785684C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2022-12-12 | Омикрон Электроникс Гмбх | Высоковольтный трансформатор, способ изготовления высоковольтного трансформатора, испытательная система и устройство испытательного сигнала, содержащее высоковольтный трансформатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AP843A (en) | A DC transformer/reactor. | |
US8294477B2 (en) | High voltage sensing capacitor and indicator device | |
US20010019494A1 (en) | Dc transformer/reactor | |
US20110025447A1 (en) | High voltage dry-type reactor for a voltage source converter | |
EP2747094A1 (en) | Very fast transient overvoltage attenuator | |
RU2812278C1 (ru) | Изолирующий трансформатор для защиты светодиодных светильников | |
US11557428B2 (en) | Medium-frequency transformer with dry core | |
CN215641633U (zh) | 一种金属屏蔽式套管用复合绝缘子性能测试平台 | |
US9755420B2 (en) | Electrically insulated tethers for transmission line arresters | |
RU2107350C1 (ru) | Литой трансформатор | |
US20210398741A1 (en) | Medium frquency transfomer | |
KR102525412B1 (ko) | 고압 부싱부의 감전방지를 위한 몰드 변압기 | |
Selvaraj et al. | A case study on basic requirements for the design of high voltage bushings | |
RU219533U1 (ru) | Высоковольтное трансформаторно-выпрямительное устройство | |
Haeusler et al. | Design and testing of 800 kV HVDC equipment | |
Berrogain et al. | Dry-type transformers for subtransmission | |
US11735357B2 (en) | Transformer with improved insulation structure | |
CA2779240A1 (en) | Device for feeding a high voltage through a wall at ground potential | |
US20220246352A1 (en) | High voltage transformer, method for producing a high voltage transformer and test system and test signal device comprising a high voltage transformer | |
KR102585479B1 (ko) | 변압기 | |
KR20000016097A (ko) | 직류변압기/리액터_ | |
Cookson | Role of electrical insulation in the design and operation of high voltage equipment | |
Kudo et al. | Development of 275 kV gas cooled type gas-insulated power transformer | |
SU1042090A1 (ru) | Трансформатор дл высоковольтных установок с газовой изол цией | |
Booker et al. | Design of a modular UHV AC outdoor test system |