WO2018088936A1 - Способ изготовления трехфазного трансформатора - Google Patents

Способ изготовления трехфазного трансформатора Download PDF

Info

Publication number
WO2018088936A1
WO2018088936A1 PCT/RU2017/000814 RU2017000814W WO2018088936A1 WO 2018088936 A1 WO2018088936 A1 WO 2018088936A1 RU 2017000814 W RU2017000814 W RU 2017000814W WO 2018088936 A1 WO2018088936 A1 WO 2018088936A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
strips
section
blocks
windings
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000814
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Александрович НИКИФОРОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Керамик Тех"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Керамик Тех" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Керамик Тех"
Priority to CN201780049927.6A priority Critical patent/CN109643608A/zh
Publication of WO2018088936A1 publication Critical patent/WO2018088936A1/ru

Links

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
    • H01F41/02—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 for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, to the manufacture of transformers.
  • a known method of manufacturing a three-phase transformer including the implementation of steel plates for the assembly of the magnetic circuit, the subsequent assembly of the magnetic circuit consisting of three rods parallel to each other in the same plane, on which the windings are installed, the lower and upper yokes, the rods and yokes are assembled from a set of steel plates forming a magnetic circuit during charging, characterized in cross-section by a rectangular shape and the presence of two windows, the plates of each of these rods are made they are removed with a diagonal slice at an angle of 45 degrees connecting the edges located in the longitudinal direction, and the plates forming each of these yokes are made with diagonal slices containing a section of the slice at an angle of 45 degrees and a section of the slice at right angles along the slices of the plates of the rods and yokes produce charge.
  • a known method of manufacturing a three-phase transformer (Yu. Morozovsky "New Unicore technology for the manufacture of magnetic cores", Components and technologies, N ° 8, 2006, see: http://www.kit-e.ru/articles/circuit/2006_8_184.php; http://ntzavod.ru/assets/files/Unicore.pdf), including the implementation of individual lengths of steel strips for assembling a magnetic circuit, giving strips a U-shaped shape by bending them, laying strips in blocks with adjacent strips to each other and arranging long parties in the same direction - the longitudinal direction, with the result e laying of six blocks - two large U-shaped blocks and four small U-shaped blocks, two small blocks being obtained at the ends of each due to the laying of strips of a stepped shape, with the location of the higher steps in the inner part of the U-shaped block, and two other small blocks - with receiving at the ends of each due to the laying of strips of a step shape, with the location of the higher steps from
  • the disadvantages are associated with the need for winding coils (windings) on the frame during their manufacture and the need for subsequent installation of coils (windings) together with the frame on the core of the magnetic circuit.
  • the above embodiment does not allow the most efficient filling of the magnetic circuit window and the design of the magnetic circuit itself leads to a high scattering inductance.
  • the frame is necessary to isolate the windings, but it takes up a fairly large space in the magnetic circuit window.
  • the magnetic core of the transformer is characterized by angular zones. The presence of corner zones is a source of additional losses.
  • the magnetic core has a rectangular cross-section, and the turns of the winding formed on the frame are characterized by a rectangular configuration. This leads to a high value of leakage inductance and high resistance.
  • the frame window is filled with plates individually, and after filling the window, the magnetic circuit is pulled together.
  • stripes of a packet are inserted into the window of the frame, previously fixed in order to avoid its collapse, the windings together with the frame are installed on parts of the cores of the magnetic circuit.
  • the entire magnetic circuit is pulled together with wire.
  • the windings in the manufacture of the transformer according to Unicore technology together with the frame are installed on the parts of the cores of the magnetic circuit, which is tightened after its assembly. At the same time, there is no interaction with respect to the core of the magnetic circuit and the windings installed on it, which would improve the heat sink from the inner rows of winding turns and would prevent the oscillatory movement of the magnetic strip strips and, thus, provide noise reduction. Oscillation or vibration of magnetic stripe strips is an indispensable attribute of transformers manufactured using Unicore technology.
  • the windings installed on the cores of the magnetic circuit during the implementation of the first mentioned method are obtained by winding enamelled wires. Winding with such a wire is carried out in a gentle mode, the wire is laid round to round with some slight tension, maintaining the angle of tension, avoiding damage to the insulation coating.
  • the wire is wound on the frame, which is necessary to isolate the windings from the magnetic circuit and to keep them in order.
  • the windings together with the frame are placed on the rods of the magnetic circuit, which after placement is pulled together. Also, with respect to the magnetic circuit and the windings installed on it, there is no interaction that improves the heat sink from the inner rows of winding turns and prevents the oscillatory movement of the sheets and, thus, reduces noise.
  • the reason for the high magnetoresistance is the docking of the sheets from which the magnetic circuit is assembled, along its rods on which the phase windings are installed.
  • the reason is compounded by the location of the strip joints in the internal volume of the windings.
  • the insufficiently high efficiency is due to the high weight and dimensions of the transformers.
  • the objective of the invention is to develop a method of manufacturing a three-phase transformer, which provides:
  • a method of manufacturing a three-phase transformer consisting in that they take steel strips of individual length for assembling the magnetic circuit and lay the strips in blocks with the strips adjoining each other and arranging the long sides in the same direction — the longitudinal direction, resulting in laying six blocks, then forming packages from the obtained blocks is carried out, windings are installed, the ends of each of the strips are connected, ending with the assembly of the magnetic circuit, strips they are connected, preserving the order of their installation in the block and bypassing the windings with the magnetic circuit, when forming the packages, three packages are obtained, in each of which a magnetic core is made in the form of a middle section of the package, windings, primary and secondary, are installed on each rod by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, wires with tension and with the possibility of exerting a pulling force on the magnetic circuit, using an aluminum wire with ceramic insulation, each block is drawn from M sub Akets with M> 2, each subpacket is made up of N bands with N> 1 of
  • the steel strips are rectangular in shape from transformer sheet steel with a thickness of about 0.3 mm.
  • windings are installed, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, wires with tension up to the yield strength of the wire material, tightly to the winding, with the secondary winding located on the wound primary winding.
  • the magnetic circuit package is fixed to maintain the order of strip laying.
  • each of the strips is fixed, the completion of the assembly of the magnetic circuit is accompanied by an external bandage, using a transformer tape that is welded by resistance welding.
  • an aluminum wire with a cross section is used 1 1.5x5.6 mm, for the secondary winding - aluminum wire with a cross section of 15.0 x 5.0 mm, ceramic insulation is obtained by microarc oxidation, 105 turns on each of the three rods are wound in the primary winding, 78 turns on each primary winding in the secondary winding located on each of the three rods.
  • a wire with a cross section characterized by a figure in which two opposite sides are flat and parallel to each other, is used, the wire is wound on package surface — the surface of an ellipse or circle, like a figure, to which a stepped-shaped cross-section is approached in a portion of the package corresponding to the rod, with the arrangement of the flat side of the cross-sectional shape of the wire oriented parallel to the surface of the package, when moving to the next row of turns, the wire is deformed by thinning it by 10 - ⁇ - 20 ⁇ m, including the indicated values, and laying with insulating material as insulating material using pieces of mica.
  • the installation of windings, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod is carried out in an electrolyte environment, with additional oxidation and restoration of possible violations of the ceramic insulation of the aluminum wire during winding, or installation of the windings, primary and secondary, through frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, is carried out in the environment: olation varnish - polyimide or silazane; or inorganic solvent - a solution of polyphosphates, or a solution of water glass with sodium hexafluorosilicate; or a melt of electrical insulating substances - low-melting glass or cirizine; after installation of the windings, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the core, they are impregnated to improve thermal conductivity: in an electrically insulating varnish - polyimide or silazane; or in an inorganic solution
  • FIG. 1A is a schematic longitudinal view of a package of a magnetic circuit (with a middle rod formed as a middle portion of the package).
  • FIG. 2 schematically shows the middle package of the magnetic circuit with the middle rod, made in the form of the middle section of the package, with primary and secondary windings installed on it.
  • FIG. A schematic diagram shows a three-phase transformer in an assembly.
  • FIG. SV shows an extension element in an enlarged scale, which shows the connection of the corresponding stripes of blocks of different packages with the formation of sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes, showing the removal of the joints of the magnetic strip strips from the internal volume of the windings.
  • FIG. Figure 4 shows Table 1, illustrating the completeness and dimensions of the strips in the block, relative to their width, applicable to the practice in the manufacture of the transformer, for assembling magnetic circuit packages with a step-shaped cross section approaching a circle in the figure.
  • Creating a transformer precedes the calculation of the number of turns and the determination of the geometry of the magnetic circuit necessary to achieve a given inductance.
  • two extreme cases can be distinguished: firstly, the use of a small number of turns and a large magnetic circuit, and secondly, a large number of turns and a small magnetic circuit. Accordingly, in the first case, a transformer with a high efficiency and high cost is obtained, in the second case, with a low efficiency and low cost.
  • the choice of the magnetic circuit is arbitrary. Determining the allowable loss determines the specific design of the transformer.
  • Dissipation inductance is the inductance corresponding to the loss in the flux of the primary winding coupled to the entire secondary winding.
  • the magnitude of the leakage inductance depends on the design of the transformer.
  • the magnitude of the scattering inductance is significantly affected by the type of transformer magnetic circuit, the relative position of the windings, their partitioning, and winding methods.
  • the magnetic flux generated by the primary winding is concentrated in the magnetic circuit and connects the primary and secondary windings. Magnetic flux closes in two different ways. Firstly, through the magnetic circuit, with the concentration of most of the magnetic flux in it. This part of the magnetic flux generated by the primary winding is closed by the secondary. Secondly, bypassing the magnetic circuit, through the magnetic circuit window, as a result of its insufficiently efficient filling. This part of the magnetic flux generated by the primary winding is not closed by the secondary winding. Thus, losses occur, magnetic flux generated by the primary winding - the scattering inductance.
  • the installation of the windings on the magnetic circuit is carried out together with the frame.
  • the insulation of wires, interlayer and winding insulation are factors affecting the efficiency of filling the window of the magnetic circuit. These factors lead to the occurrence of scattering inductance, as they lead to losses in the magnetic flux generated by the primary winding.
  • the fill factor of the window shows how much of the window is occupied by the directly conductive material of the winding wires. The larger the area occupied by the conductive material of the wires, the smaller the loss of magnetic flux and the smaller the magnitude of the inductance of scattering. Therefore, to reduce the latter, it is necessary to increase the efficiency of filling the magnetic circuit window. For these purposes, in the proposed method for manufacturing a three-phase transformer, the following is used.
  • the magnetic circuit is made of strips of transformer steel with the length of each strip in each package and the arrangement of the strips relative to each other in the longitudinal direction, which are selected with the possibility of ensuring a tight bending of the windings installed in the sections corresponding to the rods with the magnetic circuit (see Fig. 3A and ST). For these purposes, for each strip, length calculation is performed individually.
  • Leakage inductance depends on the dimensions (q) of the transformer, a square ratio of the number of turns in the windings (N 2), the geometrical parameter (k) of the transformer, so rasseyaniya ⁇ n1 2 k.
  • the length is calculated individually not only to achieve a tight bending of the windings by the magnetic circuit, but also to realize the possibility of connecting the ends of the strips butt-to-butt, without a gap. Also taken into account is the need to localize the joints of the ends of the nearest adjacent bands in different places.
  • the strips from which the magnetic circuit is assembled are not joined by its rods, on which the windings are installed, but by its yokes. Unlike Unicore technology, installation and assembly operations are spaced apart in time.
  • the magnetic circuit is characterized by a stepwise cross-section, as close as possible to the figure to an ellipse or circle (see Fig. 1), and the wound turns of frameless windings on it are rounded. This provides a decrease in resistance as follows.
  • the windings, primary and secondary are installed by winding on each section corresponding to the rod, wires with tension and with the possibility of exerting pulling force on the magnetic circuit, that is, frameless winding and installation of windings with wire winding are used relative to the magnetic circuit package.
  • the wire is wound with tension and with the possibility of exerting a pulling force on the magnetic circuit.
  • a manufacturing feature, according to which the windings, primary and secondary, are installed by winding on each section corresponding to the rod, wires with tension and with the possibility of exerting a pulling force on the magnetic circuit provides noise reduction.
  • transformer noise responsible for the occurrence of transformer noise is the phenomenon of magnetostriction. If on a sheet of electrical steel, which is used in the manufacture of the magnetic circuit, is affected by a magnetic field, the sheet will bend by itself. When the influence of the magnetic field ceases, the sheet will return to its original state.
  • the magnetic system of the transformer is excited during the flow of alternating current, respectively, the sheets (plates, strips) of the magnetic circuit are subjected to tension and compression when exposed to a magnetic field. Stretching and compression are not simultaneous, but act on the sheet sequentially.
  • the magnetic circuit is assembled from a large number of strips (plates, sheets) of transformer steel. Although the deformations are very small in the real dimension, and they cannot be detected with the naked eye, they do cause vibrations and, as a result, noise.
  • the application of a tensile force by the wound wire relative to the magnetic circuit prevents the vibrational movement of the transformer steel strips and, thus, reduces the noise of the transformer.
  • windings primary and secondary, which are performed without pre-winding on a mandrel with a frame, but is carried out during their installation 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 if the wire is properly insulated .
  • Such insulation includes ceramic insulation, which does not leak over time from pressure.
  • Enamel-based insulation used for traditional copper wires is subject to fluidity over time. Therefore, in order to improve heat dissipation from the inner rows of the windings and reduce noise in the windings, a wire with ceramic insulation is used.
  • the increase in efficiency is provided by the following factors.
  • the presence of ceramic coating which performs the function of insulation on the wire from which the windings are wound, allows you to use the most dense winding, without the need to form channels for cooling.
  • the coating has good thermal conductivity, providing good heat dissipation through wound layers from the inner regions. Used frameless winding. These factors can reduce the average length of the coil, the total length and resistance of the wire. Ohmic losses decrease, efficiency increases.
  • the effect of a decrease in magnetoresistance contributes to an increase in efficiency.
  • aluminum is used instead of traditional copper. So, the windings are made of aluminum wire with ceramic insulation. As a result, an increase in size and mass does not occur. As a result, this is reflected in increased efficiency.
  • the method includes the following steps.
  • the first stage is the stage of implementation of the formation of magnetic core packets. This stage is initial both for the assembly of the magnetic circuit and for the manufacture of a transformer (see Fig. 1).
  • Each block is recruited from 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. Subpackets with stripes of the greatest width are placed in the middle of the packet. The subpackages in the blocks are positioned relative to each other, subject to a decrease in the width of their stripes in the direction from the middle of the packet to its edge.
  • blocks are 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.
  • a cross section is obtained in the portion of the bag corresponding to the rod. a stepped magnetic circuit approaching in shape to an ellipse or circle.
  • each strip in the package and the arrangement of the stripes relative to each other in the longitudinal direction is chosen with the possibility of ensuring tight bending of the windings installed on the sections corresponding to the rods with a magnetic circuit.
  • the second stage is the installation phase of the winding, primary and secondary, on each core of the magnetic circuit (see Fig. 2).
  • the windings, primary and secondary, are installed by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, wires with tension and with the possibility of exerting pulling force on the magnetic circuit.
  • an aluminum wire with ceramic insulation is used.
  • the third stage, the final stage, is the stage of completion of the assembly of the magnetic circuit, which, in general, completes the manufacture of the transformer (see Fig. 3A and 3B).
  • the ends of each of the strips are connected, ending with the assembly of the magnetic circuit, the strips are connected, preserving the order of their installation in the block and around the winding by the magnetic circuit.
  • the strips are connected around the pre-installed windings around it.
  • the stage begins with the connection of the bands of the middle packet blocks with the bands of the blocks of the outermost packets closest to the middle packet.
  • the ends of the strips of each of the blocks of the middle packet connect the joint in joint with the ends of the corresponding bands of the nearest blocks of the outermost packets. This forms the sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes, - quarters of yokes.
  • connection of the ends of the joint in the joint is carried out with the localization of the connection of the ends of the respective bands relative to the joints of the ends of the nearest adjacent corresponding bands in different places.
  • After connecting the bands of the middle packet with the corresponding bands of the nearest blocks of the outermost packets they begin to connect the ends of the corresponding bands of the blocks distant from the location of the middle packet of the outermost packets.
  • the ends of the strips of the distant blocks also connect the joint in the joint. This forms the sections of the magnetic circuit that perform the function of yokes - half the yokes.
  • connection of the ends of the joint in the joint is carried out with the localization of the joints of the ends of the respective bands relative to the joints of the ends of the nearest adjacent corresponding bands in different places.
  • the first stage is carried out taking into account the following.
  • the width of the strips of different subpackages of the same block is from 25.2 mm to 92.0 mm, including the indicated interval values (see Fig. 4).
  • the blocks are the same not only in terms of bandwidths.
  • the blocks are performed in the same way with respect to the lengths and the orientation of the strips relative to each other in the block in the longitudinal direction (see Fig. 1A and 1B).
  • the blocks are the same only in terms of bandwidths.
  • the length of each of their strips of blocks of the extreme packets is chosen different lanes of the entire extreme packet in one direction and receiving connections.
  • each package of the magnetic circuit is fixed to maintain the order of laying the strips and their location relative to each other. Fixation is carried out by installing the package in a holder that repeats the shape of a folded package, or by means of a tightening collar that also repeats the shape of a folded package.
  • Fixation is carried out by installing the package in a holder that repeats the shape of a folded package, or by means of a tightening collar that also repeats the shape of a folded package.
  • Several layers of a polyimide or polyethylene terephthalic film 50 microns thick are wound on each package of the magnetic circuit, or artificial mica in the form of a film 50 microns thick is used.
  • the faces are ground, or a high-temperature heat-conducting compound is used to smooth the step shape of the magnetic package, smoothing the transition from step to step.
  • the second stage concerning the installation of windings by means of a frameless winding of wire on the rods, is carried out taking into account the following.
  • the windings are installed, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, wires with tension up to the yield strength of the material of the wire, tightly turn to turn.
  • the windings are installed, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, wires with the location of the secondary winding on the wound primary winding.
  • Ceramic insulation obtained by microarc oxidation does not flow from pressure over time.
  • the tension of the wire during winding not only provides a decrease in the temperature of the internal turns at maximum loads, but also additionally increases the resistance of the windings to electrical breakdown in extreme operating conditions.
  • the wires of the first row of turns are wound at a given angle of winding a, when passing to the winding of each subsequent row of turns, the wire is deformed in two planes, in to a plane perpendicular to the axis of winding, the wire is bent in the direction from the wound row, in a plane parallel to the axis of winding, the wire is bent by an amount that ensures winding in the direction opposite to the ki immediately preceding row.
  • a wire with a cross section characterized by a figure in which two opposite sides are flat and parallel to each other.
  • the wire is wound on the surface of the packet — the surface of an ellipse or circle, like a figure to which a step-shaped cross section is approached in the portion of the packet corresponding to the rod, with the flat side of the cross-section figure of the wire oriented parallel to the surface of the packet being arranged.
  • the wire When moving to the next row of turns, the wire is deformed, thinning it by 10 + 20 ⁇ m, including the indicated interval values, and laying with insulating material.
  • insulating material pieces of mica are used. The implementation of the specified deformation during the transition to the winding of each subsequent row prevents the possibility of electrical breakdown of the winding.
  • the installation of the windings, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the core is carried out in the medium: electrical insulating varnish - polyimide or silazane; or inorganic solvent - a solution of polyphosphates, or a solution of water glass with sodium hexafluorosilicate; or a melt of electrical insulating substances - low-melting glass or cirizin.
  • Frameless winding can be performed using various media depending on the operating conditions of the manufactured transformer.
  • winding can be performed in a conventional atmosphere.
  • This winding is used in the absence of special requirements for moisture protection, with requirements for maintaining temperatures up to melting and resistance to radiation exposure.
  • Winding can be performed in a normal atmosphere, followed by impregnation, as described below.
  • This post-winding treatment further improves the thermal conductivity of the winding. Impregnation, improving thermal conductivity, providing intensive cooling, contributes to the fact that large current densities can pass through the winding at extreme temperatures.
  • winding can be carried out in an electrolyte. Due to the additional oxidation, possible violations of the insulation coating of the wire are restored during winding. It is used in the absence of special requirements for moisture protection, with requirements to maintain temperatures up to melting and resistance to radiation exposure. After winding, the windings are washed and dried.
  • the winding can be carried out in an electrical insulating varnish, or in an inorganic solution, or in a solution of water glass, or in a melt of electrical insulating substances.
  • Such winding is used in cases with special requirements for moisture resistance, but in the absence of requirements for radiation resistance.
  • the impregnation is carried out: in an electrical insulating varnish - polyimide or silazane; or in an inorganic solution - a solution of polyphosphates, or a solution of water glass with sodium hexafluorosilicate; or in a melt of electrical insulating substances - low-melting glass or cirizin.
  • the final, third, stage regarding the completion of the assembly of the magnetic circuit and the completion of the manufacture of the transformer is carried out taking into account the following.
  • each of the strips After connecting the strips, each of the strips is fixed, the end of the assembly of the magnetic circuit is accompanied by an external bandage using a transformer tape, which is welded by resistance welding.
  • Rectangular strips of transformer sheet steel with a thickness of about 0.3 mm are used, which are stacked in blocks with the strips adjoining to each other and the arrangement of long sides in the same direction — the longitudinal direction.
  • Six blocks are obtained from which packets are formed, receiving three packets, in each of which the core of the magnetic circuit is the middle portion of the packet.
  • the width of the bands of different subpackages of the same block is different.
  • the width of the bands varies from 25.2 mm to 92.0 mm (see Table 1). Subpackages with strips of the greatest width - 92 mm are located in the middle of the packet.
  • the subpackages in the blocks are positioned relative to each other, subject to a decrease in the width of their stripes in the direction from the middle of the packet to its edge. In extreme subpackages, the width of the strips is 25.2 mm.
  • Get blocks in packages characterized by cross-sections in the portion of the package corresponding to the rod, symmetrical with respect to the plane passing through the center of the package and parallel to the surface of the strips. In the portion of the packet corresponding to the rod, a cross-section is obtained of a stepped magnetic circuit approaching in the figure to a circle with a radius of 46 mm.
  • each strip in the package and the arrangement of the strips relative to each other in the longitudinal direction is selected with the possibility of ensuring tight magnetic bending of the windings installed on the sections corresponding to the rods of the windings after forming the packets, before assembling the magnetic circuit.
  • the length of each strip is calculated individually. Take into account the need to connect the ends of the strips butt to butt, with the localization of the connection relative to the joints of the ends of the nearest adjacent bands in different places. In terms of the average packet, the blocks are the same not only in terms of bandwidths.
  • the blocks of the middle packet perform the same with respect to the lengths and the orientation of the strips relative to each other in the block in the longitudinal direction. For each of the outermost packets, the blocks are the same only in terms of bandwidths.
  • the length of each of their stripes of blocks of the outermost packets is chosen different, taking into account the bending lanes of the entire extreme packet in one direction and receiving connections.
  • the magnetic circuit package After receiving three packages, before installing the windings, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the core, the magnetic circuit package is fixed to preserve the strip laying order. Then, on each rod, windings, primary and secondary, are installed by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod, wires. The wire is coiled with tension until the yield point of the material of the wire is reached, tightly turn to turn, with the possibility of exerting a tensile force on the magnetic circuit. The windings are installed, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the core, wires with the location of the secondary winding on the wound primary winding. In this case, an aluminum wire with ceramic insulation is used.
  • the primary winding an aluminum wire with a cross section of 1 1, 5x5.6 mm 2 is used
  • the secondary winding an aluminum wire with a cross section of 15.0 x 5.5 mm 2 .
  • Ceramic insulation is obtained by microarc oxidation.
  • 105 turns are wound on each of the three rods
  • the winding angle of the first row is a ⁇ 2.3 °.
  • a wire with a cross section characterized by a figure in which two opposite sides are flat and parallel to each other - with a rectangular cross-section 1 1, 5, 5.6 mm 2 for the primary, with a rectangular cross-section of 15.0x5.5 mm for the secondary.
  • the wire is wound on the surface of the package - the surface of the circle, as a figure, which is approached by a cross-section of a stepped shape on the portion of the package corresponding to the rod, with the flat side of the figure of the cross section of the wire oriented parallel to the surface of the package.
  • the wire In a plane perpendicular to the axis of the winding, the wire is bent in the direction from the wound row, reaching the amount of bending to the thickness of the wire. In a plane parallel to the winding axis, the wire is bent by an amount that ensures winding in the direction opposite to the winding direction of the immediately preceding row.
  • the specified deformation of the wire When moving to the next row of turns, the specified deformation of the wire is made, further thinning it by 16 microns and laying with insulating material, pieces of mica. Carry out winding in the electrolyte, producing additional oxidation and restoring possible winding violations of a pre-formed insulation coating.
  • an electrolyte for winding an electrolyte containing KOH in an amount of 4 g / L and liquid glass (Na 2 0-3Si0 2 ) in an amount of 25 g / L are used.
  • connection of the ends of the joint in the joint is carried out with the localization of the connection of the ends of the respective bands relative to the joints of the ends of the nearest adjacent corresponding bands in different places. Then the ends of the respective strips of the distant blocks of the outermost packets also connect the joint to joint. As a result, sections of the magnetic circuit are formed that perform the function of yokes - half yokes. In this connection of the ends of the joint in the joint is carried out with the localization of the joints of the ends of the respective bands relative to the joints of the ends of the nearest adjacent corresponding bands in different places.
  • a transformer tape is used, which is welded by contact welding.
  • Example 1 receive three packages, each of which is fixed to save the laying of bands before installation of windings, primary and secondary, by frameless winding on each section of the package corresponding to the rod.
  • windings are installed on each rod, primary and secondary, by frameless winding on each section of the packet corresponding to the rod, wires in the same manner as shown in Example 1, but during the winding process, when moving to the next row of turns, the specified deformation of the wire is performed, further thinning 10 microns and laying with insulating material, pieces of mica.
  • Example 1 carry out packages, each of which is fixed to maintain the laying of strips before installing the windings on each section of the package corresponding to the core.
  • windings are installed on each rod, primary and secondary, by frameless winding on each section of the packet corresponding to the rod, wires in the same manner as shown in Example 1, but during the winding process, when moving to the next row of turns, the specified deformation of the wire is performed, further thinning 20 microns and laying with insulating material, pieces of mica. They are wound in a normal atmosphere in air, followed by low-vacuum (forevacuum level) impregnation in an insulating varnish - silazanov, MSN 7-80.
  • the invention - a method of manufacturing a three-phase transformer - can be used in the manufacture of transformers, in particular, in the manufacture of power low-voltage transformers, transformers for distribution networks, high-voltage transformers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

В способе изготовления трехфазного трансформатора сначала формируют для сборки магнитопровода три пакета из стальных полос индивидуальной длины. В пакете длину каждой полосы и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбирают с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом устанавливаемых на средние участки пакетов, соответствующие стержням и характеризующиеся поперечным сечением ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу, обмоток. Устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки провода с натяжением и с оказанием на магнитопровод стягивающего усилия. Используют алюминиевый провод с керамической изоляцией. Затем собирают магнитопровод. Сначала концы полос среднего пакета соединяют стык в стык с концами соответствующих ближайших полос крайних пакетов, образуя участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Затем концы соответствующих дальних полос крайних пакетов соединяют также стык в стык, образуя участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Соединения концов на участках ярм располагают в разных местах.

Description

Название изобретения
Способ изготовления трехфазного трансформатора
Область техники
Изобретение относится к электротехнике, к изготовлению трансформаторов.
Предшествующий уровень техники
Известен способ изготовления трехфазного трансформатора (патент США Ns 3283281), включающий выполнение стальных пластин для сборки магнитопровода, последующую сборку магнитопровода в составе расположенных параллельно друг относительно друга в одной плоскости трех стержней, на которые устанавливают обмотки, нижних и верхних ярм, стержни и ярма собирают из набора стальных пластин, образующих при шихтовании магнитопровод, характеризующийся в поперечнике прямоугольной формой и наличием двух окон, пластины каждого из указанных стержней выполняют с диагональным срезом под углом 45 градусов, соединяющим края, расположенные в продольном направлении, а пластины, образующие каждое из указанных ярм, выполняют с диагональными срезами, содержащими участок среза под углом 45 градусов и участок среза под прямым углом, по срезам пластин стержней и ярм производят шихтование.
Известен способ изготовления трехфазного трансформатора (Ю. Морозовский «Новая технология Unicore для изготовления магнитопроводов», Компоненты и технологии, N° 8, 2006, см: http://www.kit-e.ru/articles/circuit/2006_8_184.php; http://ntzavod.ru/assets/files/Unicore.pdf), включающий выполнение характеризующихся индивидуальной длиной стальных полос для сборки магнитопровода, придание полосам П-образной формы путем их выгибания, укладку полос в блоки с примыканием полос друг другу и расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, с получением в результате укладки шести блоков - двух больших П-образных блоков и четырех малых П- образных блоков, причем два малых блока - с получением на концах каждого за счет укладки полос ступенчатой формы, с расположением высших ступеней во внутренней части П-образного блока, а два других малых блока - с получением на концах каждого за счет укладки полос ступенчатой формы, с расположением высших ступеней с наружной части П-образного блока, один большой П-образный блок - с получением на концах за счет укладки полос ступенчатой формы, с расположением высших ступеней во внутренней части П-образного блока, а второй большой П-образный блок - с получением на концах за счет укладки полос ступенчатой формы, с расположением высших ступеней с наружной части П- образного блока, далее осуществление формирования из полученных блоков два Ш- образных пакета, являющихся половинами магнитопровода, содержащими сформированные ярма и части стержней, при этом для формирования каждого Ш- образного пакета используют один большой П-образный блок и два малых П- образных блока, малые блоки размешают во внутренней части большого блока, получая Щ-образный пакет, после окончания сборки пакетов на части стержней устанавливают предварительно изготовленные намоткой провода на оправки обмотки трансформатора, первичную и вторичную, части стержней каждого пакета вводят во внутренний объем обмоток и сочленяют с выполнением стыков полос по косой (по диагонали), получая три сформированных стержня с установленными на них обмотками, с равномерным распределением стыков полос по стержням магнитопровода.
Недостатки получаемых известными способами трехфазных трансформаторов: повышенные величины индуктивности рассеяния и сопротивления, низкий теплоотвод от внутренних рядов обмоток, повышенные величины магнитосопротивления и шума, недостаточно высокий КПД.
Недостатки связаны с необходимостью намотки катушек (обмоток) на каркас при их изготовлении и необходимостью последующей установки катушек (обмоток) вместе с каркасом на стержень магнитопровода. Приведенное выполнение не позволяет производить максимально эффективное заполнение окна магнитопровода и сама конструкция магнитопровода приводят к высокой индуктивности рассеяния. Каркас необходим для изоляции обмоток, но занимает достаточно большое пространство в окне магнитопровода. Магнитопровод трансформатора характеризуется угловыми зонами. Наличие угловых зон - источник дополнительных потерь. Магнитопровод имеет поперечное сечение прямоугольной формы, и витки обмотки, формируемой на каркасе, характеризуются прямоугольной конфигурацией. Это обуславливает высокую величину индуктивности рассеяния и высокое сопротивление.
При реализации первого упомянутого способа окно каркаса заполняется пластинами поштучно, и после заполнения окна производят стягивание магнитопровода. При изготовлении трансформатора по технологии Unicore в окно каркаса вставляются полосы пакета, предварительно зафиксированного во избежание его развала, обмотки вместе с каркасом устанавливаются на части стержней магнитопровода. В финале, после заполнения окна, и соединения концов полос магнитопровода друг с другом, весь магнитопровод стягивают проволокой. Существует вероятность неравномерного и недостаточного стягивания, в особенности это касается стержней магнитопровода, на которых установлены обмотки.
Обмотки при изготовлении трансформатора по технологии Unicore вместе с каркасом устанавливаются на части стержней магнитопровода, который после окончания его сборки стягивается. При этом в отношении стержня магнитопровода и установленных на него обмоток отсутствует какое-либо взаимодействие, которое способствовало бы улучшению теплоотвода от внутренних рядов витков обмотки и препятствовало бы колебательному движению полос магнитопровода и, таким образом, обеспечивало бы снижение шума. Колебание или вибрация полос магнитопровода - непременный атрибут трансформаторов, изготовленных по технологии Unicore.
Обмотки, устанавливаемые на стержнях магнитопровода при реализации упомянутого первым способа, получены намоткой провода с эмалевой изоляцией. Намотку таким проводом осуществляют в бережном режиме, провод кладут виток к витку с некоторым, небольшим, натяжением, выдерживая угол натяжения, избегая повреждения изоляционного покрытия. Провод наматывают на каркас, который необходим для изоляции обмоток от магнитопровода и для удержания их в порядке. Обмотки вместе с каркасом размещают на стержнях магнитопровода, который после размещения стягивают. Также в отношении магнитопровода и установленных на него обмоток отсутствует какое-либо взаимодействие, улучшающее теплоотвод от внутренних рядов витков обмоток и препятствующее колебательному движению листов и, таким образом, обеспечивающее снижение шума.
Отметим также следующее. Для обмоток применяют провода из меди круглого или прямоугольного сечения с высокопрочной эмалевой изоляцией. Такая изоляция повышает электрическую прочность обмоток, но уменьшает коэффициент заполнения окна магнитопровода. Коэффициент заполнения окна показывает, какую часть площади окна занимает чистая медь проводов обмотки, без изоляции. Кроме изоляции проводов ряды обмоток имеют межслоевую и межобмоточную изоляцию. Все эти виды изоляции занимают значительную часть площади окна, и коэффициент заполнения окна медью получается небольшим.
Причиной высокого магнитосопротивления, является стыковка листов, из которых собран магнитопровод, по его стержням, на которых установлены фазные обмотки. В отношении трансформатора, изготовленного по технологии Unicore, причина усугубляется расположением стыков полос во внутреннем объеме обмоток. Недостаточно высокий КПД обусловлен высокой массой и габаритами трансформаторов.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является разработка способа изготовления трехфазного трансформатора, который обеспечивает:
- уменьшение индуктивности рассеяния;
- снижение сопротивления провода;
- улучшение теплоотвода от внутренних рядов обмотки;
- снижение уровня шума;
- снижение магнитосопротивления;
- повышение КПД.
Задача решается способом изготовления трехфазного трансформатора заключающимся в том, что берут характеризующиеся индивидуальной длиной стальные полосы для сборки магнитопровода и производят укладку полос в блоки с примыканием полос друг к другу и расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, с получением в результате укладки шести блоков, затем осуществляют формирование из полученных блоков пакетов, устанавливают обмотки, концы каждой из полос соединяют, оканчивая сборку магнитопровода, полосы соединяют, сохраняя порядок их укладки в блоке и огибая магнитопроводом обмотки, при формировании пакетов получают три пакета, в каждом из которых выполнен стержень магнитопровода в виде среднего участка пакета, на каждый стержень устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия, при этом используют алюминиевый провод с керамической изоляцией, 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 друг относительно друга, с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, с получением блоков в пакетах, 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, длину каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбирают с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток, при сборке магнитопровода полосы соединяют, огибая магнитопроводом предварительно установленные обмотки, при этом сначала концы полос каждого из блоков среднего пакета соединяют стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов, чем 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, затем концы соответствующих полос дальних блоков крайних пакетов соединяют также стык в стык, чем 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.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора стальные полосы берут прямоугольной формы из трансформаторной листовой стали толщиной около 0,3 мм.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с натяжением вплоть до достижения предела текучести материала провода, плотно виток к витку, с расположением вторичной обмотки на намотанной первичной обмотке.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора перед установкой обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, пакет магнитопровода фиксируют для сохранения порядка укладки полос.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора после соединения полос осуществляют фиксацию каждой из полос, окончание сборки магнитопровода сопровождают внешним бандажом, используя трансформаторную ленту, которую сваривают контактной сваркой.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора для первичной обмотки используют алюминиевый провод сечением 1 1,5x5,6 мм , для вторичной обмотки - алюминиевый провод сечением 15,0x5,0 мм , керамическую изоляцию получают микродуговым оксидированием, в первичной обмотке наматывают 105 витков на каждом из трех стержней, во вторичной - по 78 витков на каждой первичной обмотке, расположенной на каждом из трех стержней.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора при установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода первый ряд витков наматывают под заданным углом намотки а, при переходе к намотке каждого последующего ряда витков выполняют деформацию провода в двух плоскостях, в плоскости, перпендикулярной оси намотки, провод подгибают в направлении от намотанного ряда, в плоскости, параллельной оси намотки, провод подгибают на величину, обеспечивающую намотку в направлении обратном направлению намотки непосредственно предьщущего ряда; угол намотки а для первого ряда берут: a=arctg(a/Ln), где Ln - длина периметра поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки, а - ширина провода, как размер в поперечном сечении провода в направлении, параллельном поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора при установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, используют провод с поперечным сечением, характеризующимся фигурой, в которой две противоположные стороны плоские и параллельны друг относительно друга, провод наматывают на поверхность пакета - поверхность эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, с осуществлением расположения плоской стороны фигуры поперечного сечения провода ориентированной параллельно поверхности пакета, при переходе к последующему ряду витков выполняют деформацию провода, утончая его на 10-^-20 мкм, включая указанные значения, и осуществляя прокладку при этом изолирующим материалом, в качестве изолирующего материала используют кусочки слюды. В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора установку обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, осуществляют в среде электролита, с проведением дополнительного оксидирования и восстановления возможных при намотке нарушений керамической изоляции алюминиевого провода, или установку обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, осуществляют в среде: электроизоляционного лака - полиимидного или силазанового; или неорганического растворителя - раствора полифосфатов, или раствора жидкого стекла с гексафторсиликатом натрия; или расплава электроизоляционных веществ - низкоплавкие стекла или циризин; после установки обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, для улучшения теплопроводности осуществляют их пропитку: в электроизоляционном лаке - полиимидном или силазановом; или в неорганическом растворе - растворе полифосфатов, или растворе жидкого стекла гексафторсиликатом натрия; или в расплаве электроизоляционных веществ - низкоплавкие стекла или циризин.
В предпочтительном варианте способа изготовления трехфазного трансформатора блок набирают из М субпакетов с М>2, а именно, М=25, каждый субпакет набирают из N полос с N>1, а именно, N=6, ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - от 25,2 мм до 92,0 мм, включая указанные значения, в отношении среднего пакета блоки одинаковы не только в отношении ширин полос, для соединения концов полос каждого из блоков среднего пакета стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов блоки среднего пакета выполняют одинаково как в отношении длин, так и ориентации полос друг относительно друга в блоке в продольном направлении, в отношении каждого из крайних пакетов блоки одинаковы только в отношении ширин полос, для соединения концов полос каждого из ближних блоков крайних пакетов стык в стык с концами соответствующих полос блоков среднего пакета, а также для соединения концов соответствующих полос каждого из дальних блоков крайних пакетов стык в стык длину каждой их полос блоков крайних пакетов выбирают разной, с учетом загибания полос всего крайнего пакета в одну сторону и получения соединений.
Краткое описание чертежей Фиг. 1A схематически показан вид в продольном направлении пакета магнитопровода (со средним стержнем, выполненным в виде среднего участка пакета).
Фиг. 1В схематически показано поперечное сечение пакета магнитопровода со средним стержнем, выполненным в виде среднего участка пакета в случае выполнения пакета, содержащим 10 субпакетов (М=10) в каждом блоке, а в каждом субпакете по 1 полосе (N=l).
Фиг. 2 схематически показан средний пакет магнитопровода со средним стержнем, выполненным в виде среднего участка пакета, с установленными на него первичной и вторичной обмотками.
Фиг. ЗА схематически показан трехфазный трансформатор в сборке.
Фиг. ЗВ показан выносной элемент в укрупненном масштабе, на котором показано соединение соответствующих полос блоков разных пакетов с образованием участков магнитопровода, выполняющих функцию ярм, демонстрирующее вынос стыков полос магнитопровода из внутреннего объема обмоток.
Фиг. 4 приведена Таблица 1, иллюстрирующая применимые на практике при изготовлении трансформатора комплектность и размеры полос в блоке, относительно их ширины, для сборки пакетов магнитопровода с поперечным сечением ступенчатой формы, приближающимся по фигуре к кругу.
Осуществление изобретения
Создание трансформатора, как правило, предваряет расчет количества витков и определение геометрии магнитопровода, необходимых для достижения заданной индуктивности. При реализации достижения заданной индуктивности можно выделить два крайних случая: во-первых, использование малого количества витков и магнитопровода больших размеров, во-вторых, - большого количество витков и магнитопровода малых размеров. Соответственно, в первом случае получают трансформатор с высоким коэффициентом полезного действия и высокой стоимости, во втором случае - с низким коэффициентом полезного действия и невысокой стоимости. Заметим, пока существует неопределенность по допустимым потерям мощности, выбор магнитопровода произволен. Определение же допустимых потерь задает конкретную конструкцию трансформатора.
В случае идеального трансформатора магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, полностью, без потерь, поглощается вторичной обмоткой. В реальных же трансформаторах имеются потери. В основном эти потери подразделяются на потери, обусловленные магнитопроводом трансформатора, и потери, которые связаны с омическими потерями в проводе и обмотках трансформатора. Кроме того, могут быть потери из-за наличия паразитных межвитковых и межобмоточных емкостей, являющиеся актуальными в радиочастотных трансформаторах.
Индуктивность рассеяния - индуктивность, соответствующая потерям потока первичной обмотки, сцепляемого со всей вторичной обмоткой. Величина индуктивности рассеяния зависит от конструкции трансформатора. На величину индуктивности рассеяния оказывает существенное влияние тип магнитопровода трансформатора, взаимное расположение обмоток, их секционирование, способы намотки.
Магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, концентрируется в магнитопроводе и связывает собой первичную и вторичную обмотки. Магнитный поток замыкается по двум различным путям. Во-первых, через магнитопровод, с концентрацией большей части магнитного потока в нем. Эта часть магнитного потока, порождаемая первичной обмоткой, замыкается вторичной. Во-вторых, в обход магнитопровода, через окно магнитопровода, как результат его недостаточно эффективного заполнения. Эта часть магнитного потока, порождаемая первичной обмоткой, не замыкается вторичной обмоткой. Таким образом, возникают потери, магнитного потока, порождаемого первичной обмоткой - индуктивность рассеяния.
Обычно установка обмоток на магнитопроводе осуществляется вместе с каркасом. Кроме того, изоляция проводов, межслоевая и межобмоточная изоляция являются факторами, влияющими на эффективность заполнения окна магнитопровода. Эти факторы обуславливают возникновение индуктивности рассеяния, так как ведут к потерям магнитного потока, порождаемого первичной обмоткой. Коэффициент заполнения окна показывает, какую часть площади окна занимает непосредственно проводящий материал проводов обмотки. Чем большую площадь занимает проводящий материал проводов, тем меньше потери магнитного потока и меньше величина индуктивности рассеяния. Следовательно, для снижения последней требуется увеличить эффективность заполнения окна магнитопровода. В этих целях в предлагаемом способе изготовления трехфазного трансформатора используют следующее.
Во-первых, бескаркасная намотка и установка обмоток на стержни магнитопровода (см. Фиг. 1А и 1В, Фиг. 2). Обмотки, первичную и вторичную, устанавливают посредством намотки на каждый участок, соответствующий стержню. Наматывают на стержень провод с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия. Во-вторых, магнитопровод выполняют из полос трансформаторной стали с длиной каждой полосы в каждом пакете и расположением полос друг относительно друга в продольном направлении, которые выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток (см. Фиг. ЗА и ЗВ). В этих целях для каждой полосы производят расчет длины индивидуально.
Индуктивность рассеяния зависит от размеров (q) трансформатора, квадрата отношения количества витков в обмотках (N2), геометрического параметра (к) трансформатора, так Ьрассеяния~я1 2к. Геометрический параметр (к) зависит от типа и конструкции магнитопровода и его характеристик, от конструкции и технологии изготовления обмоток. Для круглой катушки k=[A+(b|+b2)/3]/h, где bi, b2 - толщины первичной и вторичной обмоток, Δ - расстояние между обмотками, h - высота катушки. За счет плотной укладки провода уменьшается общий размер катушки и геометрический параметр.
Для каждой полосы производят расчет длины индивидуально не только для достижения плотного огибания магнитопроводом обмоток, но и для реализации возможности соединения концов полос стык в стык, без зазора. Также во внимание принимается необходимость локализации соединений концов ближайших соседних полос в разных местах. В собранном магнитопроводе за счет соединения полос образованы участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Таким образом, в отличие от трансформатора, изготовленного по технологии Unicore, стыковка полос, из которых собран магнитопровод, осуществляется не по его стержням, на которых установлены обмотки, а по его ярмам. В отличие от технологии Unicore операции установки и сборки разнесены во времени. При сборке по технологии Unicore установка обмоток на магнитопровод и его сборка осуществляются одновременно. В предлагаемом способе сначала производят установку обмоток, а затем осуществляют сборку магнитопровода. Расположение стыков полос магнитопровода вынесено из внутреннего объема обмоток, что не возможно при использовании технологии Unicore. Приведенные особенности изготовления трансформатора оказывают существенное влияние на снижение магнитосопротивления и препятствуют потерям.
Кроме решения задачи снижения индуктивности рассеяния, решается задача снижения сопротивления провода.
Традиционные магнитопроводы имеют поперечное сечение прямоугольной формы, этой же формы наматываются и витки обмоток. В предлагаемой разработке магнитопровод характеризуется поперечным сечением ступенчатой формы, максимально приближающимся по фигуре к эллипсу или кругу (см. Фиг. 1), а наматываемые витки бескаркасных обмоток на него округлой формы. Это обеспечивает снижение сопротивления следующим образом.
Сравнивая магнитопровод, характеризующийся поперечным сечением прямоугольной формы, в частности, квадратной (в предельном случае) с размером стороны 2R, в известном аналоге, и магнитопровод ступенчатой формы по фигуре, близкой кругу (в предельном случае) диаметром 2R, в предлагаемой разработке, можно видеть, что провод на витке квадратной формы длиннее, чем на витке круглой формы. Укорачивание провода на витке за счет круглой формы в сочетании с отсутствием каркаса позволяет снизить и его сопротивление на витке. Соответственно, сопротивление в случае магнитопровода, который использован в предлагаемом трехфазном трансформаторе, будет меньше. Эти же самые рассуждения будут уместны в случае прямоугольного сечения для известной разработки и, соответственно, сечения ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу для предлагаемой разработки.
Кроме того, выше отмечалось снижение магнитосопротивления за счет особенностей сборки магнитопровода. Снижение магнитосопротивления позволяет уменьшить количество витков на катушке и, как следствие, укоротить провод и снизить его сопротивление. Снижение сопротивления провода дает выигрыш в КПД.
Устранение причин, препятствующих улучшению теплоотвода от внутренних рядов обмоток и снижению уровня шума, обеспечивается следующим образом.
В предлагаемом способе изготовления трансформатора, как уже указывалось, обмотки, первичная и вторичная, установлены посредством намотки на каждый участок, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия, то есть, использована бескаркасная намотка и установка обмоток с намоткой провода относительно пакета магнитопровода. Провод наматывают с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия. Такое выполнение, без использования каркаса и с натяжением, приводит к улучшению теплоотвода от внутренних рядов обмоток, поскольку улучшается тепловой контакт.
Особенность изготовления, согласно которой обмотки, первичная и вторичная, устанавливают посредством намотки на каждый участок, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия обеспечивает снижение шума. Ответственным за возникновение шума трансформаторов является явление магнитострикции. Если на лист электротехнической стали, который используется при изготовлении магнитопровода, воздействовать магнитным полем, лист будет изгибаться сам по себе. При прекращении влияния магнитного поля лист вернется в первоначальное состояние. Магнитная система трансформатора возбуждается при протекании переменного тока, соответственно, листы (пластины, полосы) магнитопровода подвергаются растяжению и сжатию при воздействии магнитного поля. Растяжение и сжатие не одновременны, а воздействуют на лист последовательно. Магнитопровод собирают из большого количества полос (пластин, листов) трансформаторной стали. Хотя деформации весьма незначительны в реальном измерении, и их невозможно выявить невооруженным глазом, однако они приводят к возникновению вибраций и, как следствие, шума. Приложение стягивающего усилия намотанным проводом относительно магнитопровода препятствует колебательному движению полос из трансформаторной стали и, таким образом, обеспечивает снижение шума трансформатора.
Установка обмоток, первичной и вторичной, которые выполняют не предварительно наматывая на оправку с каркасом, а выполняют при их установке посредством бескаркасной намотки на каждый участок, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия возможно при наличии на проводе соответствующей изоляции. К такой изоляции относится керамическая изоляция, которая не течет со временем от давления. Изоляция на основе эмалей, применяемая для традиционных медных проводов, подвержена текучести со временем. Поэтому в целях улучшения теплоотвода от внутренних рядов обмоток и снижения уровня шума в обмотках используют провод с керамической изоляцией.
Наконец, относительно повышения КПД.
Повышение КПД обеспечивается следующими факторами. Наличие керамического покрытия, выполняющего функцию изоляции на проводе, из которого намотаны обмотки, позволяет использовать максимально плотную намотку, без необходимости формирования каналов для охлаждения. Покрытие обладает хорошей теплопроводностью, обеспечивая хороший теплоотвод через намотанные слои от внутренних областей. Использована бескаркасная намотка. Приведенные факторы позволяют уменьшить среднюю длину витка, общую длину и сопротивление провода. Уменьшаются омические потери, растет КПД. Кроме того, вклад в увеличение КПД вносит эффект от снижения магнитосопротивления. В изготавливаемом трансформаторе вместо традиционной меди используют алюминий. Так, обмотки выполнены из алюминиевого провода с керамической изоляцией. В результате увеличения габаритов и массы не происходит. Как следствие, это отражается в повышении КПД.
Таким образом, с учетом показанного влияния отличительных особенностей способа изготовления трехфазного трансформатора на достигаемый технический результат в обобщенном случае выполнения реализации способ включает следующие этапы.
Первый этап - этап осуществления формирования пакетов магнитопровода. Этот этап является начальным как для сборки магнитопровода, так и для изготовления трансформатора (см. Фиг. 1).
Для сборки магнитопровода необходимо для начала осуществить формирование пакетов. Пакеты формируют из комплекта стальных полос (см. Фиг. 1). Для получения комплекта выполняют характеризующиеся индивидуальной длиной стальные полосы. Следующим действием является укладка полос в блоки. Укладку производят с примыканием полос друг к другу и расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении. В результате из выполненных стальных полос получают шесть блоков. Далее из полученных блоков формируют три пакета, при этом в ходе формирования пакетов осуществляют выполнение стержней магнитопровода. В каждом из полученных пакетов осуществлено выполнение стержня магнитопровода в виде среднего участка пакета.
Отметим, что для наглядности здесь (см. Фиг. 1А и 1В) показан пакет из прямых полос, однако полосы, используемые для сборки блоков и пакетов, могут быть и изогнутыми.
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 друг относительно друга, с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю.
Таким образом, в пакете блоки характеризуются поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос. На участке пакета, соответствующем стержню, получают поперечное сечение магнитопровода ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу.
Длину каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбирают с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток.
Второй этап - этап установки обмотки, первичной и вторичной, на каждый стержень магнитопровода (см. Фиг. 2).
Обмотки, первичную и вторичную, устанавливают посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия. При этом используют алюминиевый провод с керамической изоляцией.
Третий этап, финальный этап, - этап окончания сборки магнитопровода, чем, в общем, завершается изготовление трансформатора (см. Фиг. ЗА и ЗВ).
В финале концы каждой из полос соединяют, оканчивая сборку магнитопровода, полосы соединяют, сохраняя порядок их укладки в блоке и огибая магнитопроводом обмотки. При сборке магнитопровода полосы соединяют, огибая магнитопроводом предварительно установленные на него обмотки. Начинают этап с соединения полос блоков среднего пакета с полосами ближайших по расположению к среднему пакету блоков крайних пакетов. Концы полос каждого из блоков среднего пакета соединяют стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов. Этим образуют участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм, - четвертинки ярм. При этом соединение концов стык в стык осуществляют с локализацией соединения концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах. После соединения полос среднего пакета с соответствующими полосами ближайших блоков крайних пакетов приступают к соединению концов соответствующих полос дальних по расположению к среднему пакету блоков крайних пакетов. Концы полос дальних блоков соединяют также стык в стык. Этим образуют участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм, - половинки ярм. При этом также соединение концов стык в стык осуществляют с локализацией соединений концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах.
Каждый из приведенных этапов с учетом их детализации может включать следующие особенности. Первый этап осуществляют с учетом следующего.
В качестве исходного комплекта полос берут стальные полосы прямоугольной формы из трансформаторной листовой стали толщиной около 0,3 мм.
Каждый блок набирают из М субпакетов с М>2, а именно, М=25. Каждый субпакет набирают из N полос с N>1, а именно, N=6. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - от 25,2 мм до 92,0 мм, включая указанные значения интервала (см. Фиг. 4). В отношении среднего пакета блоки одинаковы не только в отношении ширин полос. Для соединения концов полос каждого из блоков среднего пакета стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов блоки выполняют одинаково как в отношении длин, так и ориентации полос друг относительно друга в блоке в продольном направлении (см. Фиг. 1А и 1В). В отношении каждого из крайних пакетов блоки одинаковы только в отношении ширин полос. Для соединения концов полос каждого из ближних блоков крайних пакетов стык в стык с концами соответствующих полос блоков среднего пакета, а также для соединения концов соответствующих полос каждого из дальних блоков крайних пакетов стык в стык длину каждой их полос блоков крайних пакетов выбирают разной, с учетом загибания полос всего крайнего пакета в одну сторону и получения соединений.
После формирования пакетов магнитопровода, перед установкой обмоток посредством бескаркасной намотки на каждый стержень пакета провода, каждый пакет магнитопровода фиксируют для сохранения порядка укладки полос и их расположения друг относительно друга. Фиксацию осуществляют посредством установки пакета в обойму, повторяющую форму сложенного пакета, или посредством стягивающего хомута, также повторяющего форму сложенного пакета. На каждый пакет магнитопровода наматывают несколько слоев полиимидной или полиэтилентерефталиевой пленки толщиной 50 мкм, либо используют искусственную слюду в виде пленки толщиной 50 мкм. Чтобы пленка не продавливалась острыми гранями стальных полос пакета магнитопровода, грани шлифуют, либо используют для сглаживания ступенчатой формы пакета магнитопровода высокотемпературный теплопроводящий компаунд, сглаживая переход от ступеньки к ступеньке.
Второй этап, касающийся установки обмоток посредством бескаркасной намотки провода на стержни, осуществляют с учетом следующего.
Во-первых, устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с натяжением вплоть до достижения предела текучести материала провода, плотно виток к витку.
Во-вторых, устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с расположением вторичной обмотки на намотанной первичной обмотке.
В-третьих, для первичной обмотки используют алюминиевый провод сечением
2 2
1 1 ,5x5,6 мм , для вторичной обмотки - алюминиевый провод сечением 15,0x5,0 мм . Керамическую изоляцию получают микродуговым оксидированием. В первичной обмотке наматывают 105 витков на каждом из трех стержней, во вторичной - по 78 витков на каждой первичной обмотке, расположенной на каждом из трех стержней.
Керамическая изоляция, полученная микродуговым оксидированием, со временем от давления не течет. Натяжение провода при намотке не только обеспечивает понижение температуры внутренних витков при предельных нагрузках, но и дополнительно способствует повышению устойчивости обмоток к электрическому пробою в предельных режимах эксплуатации.
В-четвертых, при установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода первый ряд витков наматывают под заданным углом намотки а, при переходе к намотке каждого последующего ряда витков выполняют деформацию провода в двух плоскостях, в плоскости, перпендикулярной оси намотки, провод подгибают в направлении от намотанного ряда, в плоскости, параллельной оси намотки, провод подгибают на величину, обеспечивающую намотку в направлении обратном направлению намотки непосредственно предыдущего ряда.
Угол намотки а для первого ряда берут: a=arctg(a/Ln), где Ln - длина периметра поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки, а - ширина провода, как размер в поперечном сечении провода в направлении, параллельном поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки. Если пакет собран таким образом, что его поперечное сечение ступенчатой формы приближено по фигуре к кругу, то угол намотки а для первого ряда определяется диаметром (радиусом) этого круга, и шириной провода, например, провода с прямоугольной формой поперечного сечения, размером по его стороне, лежащей на поверхности указанного круга, как a=arctg(a/2uR), где а - ширина провода, R - радиус круга.
В-пятых, при установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, используют провод с поперечным сечением, характеризующимся фигурой, в которой две противоположные стороны плоские и параллельны друг относительно друга. Провод наматывают на поверхность пакета - поверхность эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, с осуществлением расположения плоской стороны фигуры поперечного сечения провода ориентированной параллельно поверхности пакета.
При переходе к последующему ряду витков выполняют деформацию провода, утончая его на 10+20 мкм, включая указанные значения интервала, и осуществляя прокладку при этом изолирующим материалом. В качестве изолирующего материала используют кусочки слюды. Осуществление указанной деформации при переходе к намотке каждого последующего ряда предотвращает возможность возникновения электрического пробоя обмотки.
В-шестых, установку обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, осуществляют в среде электролита, с проведением дополнительного оксидирования и восстановления возможных при намотке нарушений керамической изоляции алюминиевого провода.
В-седьмых, установку обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, осуществляют в среде: электроизоляционного лака - полиимидного или силазанового; или неорганического растворителя - раствора полифосфатов, или раствора жидкого стекла с гексафторсиликатом натрия; или расплава электроизоляционных веществ - низкоплавкие стекла или циризин.
Бескаркасную намотку можно выполнять с использованием различных сред в зависимости от условий эксплуатации изготавливаемого трансформатора.
В частности, намотка может быть выполнена в обычной атмосфере. Данная намотка применяется в отсутствие особых требований по влагозащищенности, с требованиями по выдерживанию температур вплоть до плавления и устойчивости к радиационному воздействию. Намотка может быть выполнена в обычной атмосфере с последующей пропиткой, как указано ниже. Такая обработка после намотки дополнительно улучшает теплопроводность обмотки. Пропитка, улучшая теплопроводность, обеспечивая интенсивное охлаждение, способствует тому, что по обмотке могут проходить большие плотности тока при предельных температурах.
Как указано выше, намотка может быть осуществлена в электролите. За счет дополнительного оксидирования восстанавливают возможные при намотке нарушения изоляционного покрытия провода. Применяется при отсутствии особых требований по влагозащищенности, с требованиями по вьщерживанию температур вплоть до плавления и устойчивости к радиационному воздействию. После проведения намотки обмотки промывают и сушат.
Кроме того, как указано выше, намотка может быть проведена в электроизоляционном лаке, или в неорганическом растворе, или в растворе жидкого стекла, или - в расплаве электроизоляционных веществ. Такая намотка применяется в случаях с особыми требованиями по влагоустойчивости, но при отсутствии требований по радиационной устойчивости.
После намотки для улучшения теплопроводности обмоток проводят пропитку: в электроизоляционном лаке - полиимидном или силазановом; или в неорганическом растворе - растворе полифосфатов, или растворе жидкого стекла гексафторсиликатом натрия; или в расплаве электроизоляционных веществ - низкоплавкие стекла или циризин.
Выполнение финального, третьего, этапа, касающегося окончания сборки магнитопровода и завершения изготовления трансформатора, производится с учетом следующего.
После соединения полос осуществляют фиксацию каждой из полос, окончание сборки магнитопровода сопровождают внешним бандажом, используя трансформаторную ленту, которую сваривают контактной сваркой.
С учетом изложенного приводим нижеследующие примеры реализации.
Пример 1
Используют полосы прямоугольной формы из трансформаторной листовой стали толщиной около 0,3 мм, которые укладывают в блоки с примыканием полос друг к другу и расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении. Получают шесть блоков, из которых формируют пакеты, получая три пакета, в каждом из которых стержень магнитопровода является средним участком пакета. Каждый блок набирают из М субпакетов, М=25, каждый субпакет набирают из N полос, N=6, одинаковой ширины. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная. Ширину полос варьируют от 25,2 мм до 92,0 мм (см. Таблица 1). Субпакеты с полосами наибольшей ширины - 92 мм располагают в середине пакета. Субпакеты в блоках располагают друг относительно друга, с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю. В крайних субпакетах ширина полос составляет 25,2 мм. Получают блоки в пакетах, характеризующиеся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос. На участке пакета, соответствующем стержню, получают поперечное сечение магнитопровода ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к кругу с радиусом 46 мм. Длину каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбирают с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток после формирования пакетов, перед сборкой магнитопровода. Длину каждой полосы рассчитывают индивидуально. Во внимание принимают необходимость соединения концов полос стык в стык, с локализацией соединения относительно соединений концов ближайших соседних полос в разных местах. В отношении среднего пакета блоки одинаковы не только в отношении ширин полос. Для соединения концов полос каждого из блоков среднего пакета стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов блоки среднего пакета выполняют одинаково как в отношении длин, так и ориентации полос друг относительно друга в блоке в продольном направлении. В отношении каждого из крайних пакетов блоки одинаковы только в отношении ширин полос. Для соединения концов полос каждого из ближних блоков крайних пакетов стык в стык с концами соответствующих полос блоков среднего пакета, а также для соединения концов соответствующих полос каждого из дальних блоков крайних пакетов стык в стык длину каждой их полос блоков крайних пакетов выбирают разной, с учетом загибания полос всего крайнего пакета в одну сторону и получения соединений.
После получения трех пакетов, перед установкой обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, пакет магнитопровода фиксируют для сохранения порядка укладки полос. Затем на каждый стержень устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода. Провод наматьгоают с натяжением вплоть до достижения предела текучести материала провода, плотно виток к витку, с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия. Устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с расположением вторичной обмотки на намотанной первичной обмотке. При этом используют алюминиевый провод с керамической изоляцией. Для первичной обмотки используют алюминиевый провод сечением 1 1 ,5x5,6 мм2, для вторичной обмотки - алюминиевый провод сечением 15,0x5,5 мм2. Керамическую изоляцию получают микродуговым оксидированием. В первичной обмотке наматывают 105 витков на каждом из трех стержней, во вторичной - по 78 витков на каждой первичной обмотке, расположенной на каждом из трех стержней. При установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода первый ряд витков наматывают под заданным углом намотки а. Угол намотки а для первого ряда берут: a=arctg(a/Ln), где Ln - длина периметра поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки (Ln =2 1 =289мм), а - ширина провода, как размер в поперечном сечении провода в направлении, параллельном поверхности круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором вьптолнена установка обмоток посредством намотки (а= 1 1 ,5 мм). Угол намотки первого ряда а~2,3°.
При установке обмоток, первичной и вторичной, посредством намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, используют провод с поперечным сечением, характеризующимся фигурой, в которой две противоположные стороны плоские и параллельны друг относительно друга - с прямоугольным сечением 1 1 ,5 5,6 мм2 для первичной, с прямоугольным сечением 15,0x5,5 мм для вторичной. Провод наматывают на поверхность пакета - поверхность круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, с осуществлением расположения плоской стороны фигуры поперечного сечения провода ориентированной параллельно поверхности пакета. При переходе к намотке каждого последующего ряда витков выполняют деформацию провода в двух плоскостях. В плоскости, перпендикулярной оси намотки, провод подгибают в направлении от намотанного ряда, достигая величины подгиба до толщины провода. В плоскости, параллельной оси намотки, провод подгибают на величину, обеспечивающую намотку в направлении обратном направлению намотки непосредственно предыдущего ряда. При переходе к последующему ряду витков производят указанную деформацию провода, дополнительно утончая его на 16 мкм и осуществляя прокладку при этом изолирующим материалом, кусочками слюды. Осуществляют намотку в электролите, производя дополнительное оксидирование и восстанавливая возможные при намотке нарушения предварительно сформированного изоляционного покрытия. В качестве электролита для намотки используют электролит, содержащий КОН в количестве 4 г/л и жидкое стекло (Na20- 3Si02) в количестве 25 г/л.
Завершают изготовление трансформатора окончанием сборки магнитопровода. Полосы соединяют, сохраняя порядок их укладки в блоке, огибая магнитопроводом предварительно установленные обмотки. Концы каждой из полос соединяют, оканчивая сборку магнитопровода. При этом сначала концы полос каждого из блоков среднего пакета соединяют стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов. В результате указанного соединения концов полос образуют участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм, - четвертинки ярм. При этом соединение концов стык в стык осуществляют с локализацией соединения концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах. Затем концы соответствующих полос дальних блоков крайних пакетов соединяют также стык в стык. В результате образуют участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм - половинки ярм. При этом соединение концов стык в стык осуществляют с локализацией соединений концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах.
После соединения каждой из полос осуществляют фиксацию полос, окончание сборки магнитопровода сопровождают проведением внешнего бандажа. При этом используют трансформаторную ленту, которую сваривают контактной сваркой.
Пример 2
Таким же образом, как описано в Примере 1, осуществляют получение трех пакетов, каждый из которых фиксируют для сохранения укладки полос перед установкой обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню.
Затем на каждый стержень устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода таким же образом, как приведено в Примере 1, но в процессе намотки при переходе к последующему ряду витков производят указанную деформацию провода, дополнительно утончая его на 10 мкм и осуществляя прокладку при этом изолирующим материалом, кусочками слюды. Осуществляют намотку в электроизоляционном лаке - полиимидном, марки АД9103ПС.
Завершают изготовление трансформатора окончанием сборки магнитопровода таким же образом, как приведено в Примере 1.
Пример 3
Таким же образом, как описано в Примере 1, осуществляют пакетов, каждый из которых фиксируют для сохранения укладки полос перед установкой обмоток на каждый участок пакета, соответствующий стержню.
Затем на каждый стержень устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода таким же образом, как приведено в Примере 1, но в процессе намотки при переходе к последующему ряду витков производят указанную деформацию провода, дополнительно утончая его на 20 мкм и осуществляя прокладку при этом изолирующим материалом, кусочками слюды. Осуществляют намотку в обычной атмосфере на воздухе с последующей низковакуумной (уровень форвакуума) пропиткой в электроизоляционном лаке - силазановом, марки МСН 7- 80.
Завершают изготовление трансформатора окончанием сборки магнитопровода таким же образом, как приведено в Примере 1.
Отметим, что для изготовления для изготовления трехфазного трансформатора можно взять предварительно выполненные характеризующиеся индивидуальной длиной стальные полосы для сборки магнитопровода, либо взять полосы коммерчески доступных магнитопроводов Unicore.
Промышленная применимость
Изобретение - способ изготовления трехфазного трансформатора - может быть использовано в производстве трансформаторов, в частности, при изготовлении силовых низковольтных трансформаторов, трансформаторов для распределительных сетей, высоковольтных трансформаторов.

Claims

Формула изобретения
Пункт 1. Способ изготовления трехфазного трансформатора, заключающийся в том, что берут характеризующиеся индивидуальной длиной стальные полосы для сборки магнитопровода и производят укладку полос в блоки с примьпсанием полос друг к другу и расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, с получением в результате укладки шести блоков, затем осуществляют формирование из полученных блоков пакетов, устанавливают обмотки, концы каждой из полос соединяют, оканчивая сборку магнитопровода, полосы соединяют, сохраняя порядок их укладки в блоке и огибая магнитопроводом обмотки, отличающийся тем, что при формировании пакетов получают три пакета, в каждом из которых выполнен стержень магнитопровода в виде среднего участка пакета, на каждый стержень устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия, при этом используют алюминиевый провод с керамической изоляцией, 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 друг относительно друга, с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, с получением блоков в пакетах, 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, длину каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбирают с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток, при сборке магнитопровода полосы соединяют, огибая магнитопроводом предварительно установленные обмотки, при этом сначала концы полос каждого из блоков среднего пакета соединяют стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов, чем 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, затем концы соответствующих полос дальних блоков крайних пакетов соединяют также стык в стык, чем 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.
Пункт 2. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что стальные полосы берут прямоугольной формы из трансформаторной листовой стали толщиной около 0,3 мм.
Пункт 3. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1, отличающийся тем, что устанавливают обмотки, первичную и вторичную, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода с натяжением вплоть до достижения предела текучести материала провода, плотно виток к витку, с расположением вторичной обмотки на намотанной первичной обмотке.
Пункт 4. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1, отличающийся тем, что перед установкой обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, пакет магнитопровода фиксируют для сохранения порядка укладки полос.
Пункт 5. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что после соединения полос осуществляют фиксацию каждой из полос, окончание сборки магнитопровода сопровождают внешним бандажом, используя трансформаторную ленту, которую сваривают контактной сваркой.
Пункт 6. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что для первичной обмотки используют алюминиевый провод сечением 1 1,5x5,6 мм , для вторичной обмотки - алюминиевый провод сечением 15,0*5,0 мм , керамическую изоляцию получают микродуговым оксидированием, в первичной обмотке наматывают 105 витков на каждом из трех стержней, во вторичной - по 78 витков на каждой первичной обмотке, расположенной на каждом из трех стержней. Пункт 7. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что при установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, провода первый ряд витков наматывают под заданным углом намотки а, при переходе к намотке каждого последующего ряда витков выполняют деформацию провода в двух плоскостях, в плоскости, перпендикулярной оси намотки, провод подгибают в направлении от намотанного ряда, в плоскости, параллельной оси намотки, провод подгибают на величину, обеспечивающую намотку в направлении обратном направлению намотки непосредственно предыдущего ряда; угол намотки а для первого ряда берут: a=arctg(a/Ln), где Ln - длина периметра поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки, а - ширина провода, как размер в поперечном сечении провода в направлении, параллельном поверхности эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, на котором выполнена установка обмоток посредством намотки.
Пункт 8. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что при установке обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, используют провод с поперечным сечением, характеризующимся фигурой, в которой две противоположные стороны плоские и параллельны друг относительно друга, провод наматывают на поверхность пакета - поверхность эллипса или круга, как фигуры, к которой приближено поперечное сечение ступенчатой формы на участке пакета, соответствующем стержню, с осуществлением расположения плоской стороны фигуры поперечного сечения провода ориентированной параллельно поверхности пакета, при переходе к последующему ряду витков выполняют деформацию провода, утончая его на 10- 20 мкм, включая указанные значения, и осуществляя прокладку при этом изолирующим материалом, в качестве изолирующего материала используют кусочки слюды.
Пункт 9. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что установку обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, осуществляют в среде электролита, с проведением дополнительного оксидирования и восстановления возможных при намотке нарушений керамической изоляции алюминиевого провода, или установку обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, осуществляют в среде: электроизоляционного лака - полиимидного или силазанового; или неорганического растворителя - раствора полифосфатов, или раствора жидкого стекла с гексафторсиликатом натрия; или расплава электроизоляционных веществ - низкоплавкие стекла или циризин; после установки обмоток, первичной и вторичной, посредством бескаркасной намотки на каждый участок пакета, соответствующий стержню, для улучшения теплопроводности осуществляют их пропитку: в электроизоляционном лаке - полиимидном или силазановом; или в неорганическом растворе - растворе полифосфатов, или растворе жидкого стекла гексафторсиликатом натрия; или в расплаве электроизоляционных веществ - низкоплавкие стекла или циризин.
Пункт 10. Способ изготовления трехфазного трансформатора по п. 1 , отличающийся тем, что блок набирают из М субпакетов с М>2, а именно, М=25, каждый субпакет набирают из N полос с N>1 , а именно, N=6, ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - от 25,2 мм до 92,0 мм, включая указанные значения, в отношении среднего пакета блоки одинаковы не только в отношении ширин полос, для соединения концов полос каждого из блоков среднего пакета стык в стык с концами соответствующих полос ближайших блоков крайних пакетов блоки среднего пакета выполняют одинаково как в отношении длин, так и ориентации полос друг относительно друга в блоке в продольном направлении, в отношении каждого из крайних пакетов блоки одинаковы только в отношении ширин полос, для соединения концов полос каждого из ближних блоков крайних пакетов стык в стык с концами соответствующих полос блоков среднего пакета, а также для соединения концов соответствующих полос каждого из дальних блоков крайних пакетов стык в стык длину каждой их полос блоков крайних пакетов выбирают разной, с учетом загибания полос всего крайнего пакета в одну сторону и получения соединений.
PCT/RU2017/000814 2016-11-14 2017-11-02 Способ изготовления трехфазного трансформатора WO2018088936A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780049927.6A CN109643608A (zh) 2016-11-14 2017-11-02 一种三相变压器的制作方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144580A RU2633960C1 (ru) 2016-11-14 2016-11-14 Способ изготовления трехфазного трансформатора
RU2016144580 2016-11-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018088936A1 true WO2018088936A1 (ru) 2018-05-17

Family

ID=60129610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000814 WO2018088936A1 (ru) 2016-11-14 2017-11-02 Способ изготовления трехфазного трансформатора

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN109643608A (ru)
RU (1) RU2633960C1 (ru)
WO (1) WO2018088936A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700692C1 (ru) * 2018-03-22 2019-09-19 Алексей Александрович Никифоров Трансформатор
RU2722659C1 (ru) * 2019-08-19 2020-06-02 Сергей Александрович Моляков Трансформатор и способ его изготовления
CN111312498B (zh) * 2020-03-10 2022-09-16 西比里电机技术(苏州)有限公司 一种氧化铝绝缘绕组、制备方法及其绕组设备
RU2750473C1 (ru) * 2020-03-24 2021-06-28 Юрий Пантелеевич Лепеха Способ изготовления синфазных помехоподавляющих дросселей

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1778799A1 (ru) * 1989-11-29 1992-11-30 Nagorny Mikhail A Cпocoб изгotobлehия maгhиtoпpoboдa tpahcфopmatopa
US6668444B2 (en) * 2001-04-25 2003-12-30 Metglas, Inc. Method for manufacturing a wound, multi-cored amorphous metal transformer core
RU2408944C1 (ru) * 2009-12-03 2011-01-10 Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") Способ изготовления ленточного магнитопровода распределительного трансформатора
RU2572834C2 (ru) * 2014-01-17 2016-01-20 Алексей Александрович Никифоров Способ изготовления трансформатора

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2960756A (en) * 1953-11-16 1960-11-22 Gen Electric Method of making magnetic cores
US2931993A (en) * 1956-04-18 1960-04-05 Mc Graw Edison Co Magnetic core
US3227982A (en) * 1957-04-05 1966-01-04 Sylvania Electric Prod Electromagnet inductor and support therefor
US5329270A (en) * 1992-06-26 1994-07-12 General Electric Company Transformer core comprising groups of amorphous steel strips wrapped about the core window
US7057489B2 (en) * 1997-08-21 2006-06-06 Metglas, Inc. Segmented transformer core
CN2398715Y (zh) * 1999-11-10 2000-09-27 保定天威集团变压器有限公司 阻燃纸箔绕式三相干式变压器
CN1253365A (zh) * 1999-11-10 2000-05-17 保定天威集团变压器有限公司 阻燃纸三相干式变压器制造工艺
CN1296946C (zh) * 2004-04-21 2007-01-24 深圳市瑞凌实业有限公司 高效率低漏磁中频电力变压器和制造方法
CN201323120Y (zh) * 2008-11-21 2009-10-07 沈阳福林特种变压器有限公司 风力发电用机舱内置式变压器
RU2516438C2 (ru) * 2010-12-28 2014-05-20 Закрытое акционерное общество "КОРАД" Жесткий ленточный магнитопровод для трансформатора и способ его изготовления
CN204991359U (zh) * 2015-08-21 2016-01-20 萨顿斯（上海）电源有限公司 一种三相变压器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1778799A1 (ru) * 1989-11-29 1992-11-30 Nagorny Mikhail A Cпocoб изгotobлehия maгhиtoпpoboдa tpahcфopmatopa
US6668444B2 (en) * 2001-04-25 2003-12-30 Metglas, Inc. Method for manufacturing a wound, multi-cored amorphous metal transformer core
RU2408944C1 (ru) * 2009-12-03 2011-01-10 Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") Способ изготовления ленточного магнитопровода распределительного трансформатора
RU2572834C2 (ru) * 2014-01-17 2016-01-20 Алексей Александрович Никифоров Способ изготовления трансформатора

Also Published As

Publication number Publication date
RU2633960C1 (ru) 2017-10-20
CN109643608A (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018088936A1 (ru) Способ изготовления трехфазного трансформатора
TWI564917B (zh) 磁感應元件用三相磁心及其製造方法
US3467931A (en) Continuous disk winding and integral radial coil connector for electric transformer and the like
KR102046187B1 (ko) 연속 전치 전도체
JP4287495B1 (ja) 三相高周波トランス
US4592133A (en) Method of constructing an electrical transformer
WO2013187501A1 (ja) コイル状部材及びコイル装置
RU2572834C2 (ru) Способ изготовления трансформатора
KR102171907B1 (ko) 평각형 코일 및 이를 포함하는 전동기
JP2022549240A (ja) 中周波変圧器のための一体構造の一部分としての巻線構成
JP2000150259A (ja) 高周波コイル及び高周波トランス
US2408212A (en) Electrical induction apparatus
JPH11186086A (ja) 非接触式電力伝送装置用渦巻型コイルの製造方法
RU2747580C1 (ru) Многослойная катушка и способ ее изготовления
RU2364001C2 (ru) Способ получения катушки индуктивности (варианты) и катушка индуктивности (варианты)
RU115557U1 (ru) Пространственный магнитопровод для трехфазного трансфоматора
RU2647876C1 (ru) Сварочный трансформатор
WO2007136288A1 (fr) Procédé de bobinage de transformateur d'alimentation haute fréquence
US20210012956A1 (en) Strip induction coil for wireless charging of a vehicle battery
JP5252379B2 (ja) リアクトル用コイルの製造方法
JP6365110B2 (ja) コイルユニット
US20210296953A1 (en) Stator core and processing method therefor
JP5121813B2 (ja) トランス
US3504321A (en) Coils of sheet conductors having slotted ends
RU2284601C1 (ru) Способ намотки высокочастотного силового трансформатора

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17869600

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17869600

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1