цилиндрическая обмотка индукционного устройства

Формула изобретения

Цилиндрическая обмотка индукционного устройства, содержащая k слоев, выполненных k проводами, где k 2, соединенными параллельно, при этом верхние торцевые части слоев расположены на одном уровне по горизонтали, нижние торцевые части слоев также расположены на одном уровне по горизонтали, а число витков в ближайшем к оси обмотки слое превышает число витков в каждом из (k-1) слоев, отличающаяся тем, что в каждом слое из (k-1) слоев, расположенных следующими за слоем, ближайшим к оси обмотки, выполнен, по крайней мере, один зазор, величина которого выбрана из соотношения: 0,3a h 5a, где

а - размер провода в осевом направлении;

h - размер зазора в осевом направлении обмотки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение при производстве многослойных обмоток трансформаторов и реакторов.

Известна цилиндрическая обмотка, содержащая k слоев, выполненных k проводами прямоугольного сечения, где k 2, соединенными параллельно, при этом верхние торцевые части слоев расположены на одном уровне по горизонтали, нижние торцевые части слоев также расположены на одном уровне по горизонтали, а число витков в ближайшем к оси обмотки слое превышает число витков в каждом из (k-1) слоев, при этом каждый слой из (k-1) слоев, расположенных следующими за слоем, ближайшем к оси обмотки, выполнен из двух частей, в одной из которых провода расположены вдоль оси обмотки меньшей стороной провода, а в другой части провода расположены вдоль оси обмотки большей стороной провода [Л.1].

Описанная в [Л. 1] цилиндрическая обмотка характеризуется ограниченными функциональными возможностями, обусловленными необходимостью ее изготовления только проводом прямоугольного сечения, а, следовательно, невозможностью применения для изготовления обмотки провода любого другого, отличного от прямоугольного, сечения, например, круглого или квадратного. Кроме того, эта обмотка характеризуется значительной трудоемкостью изготовления, обусловленной необходимостью поворота провода в процессе намотки обмотки на 90°.

Изобретением решается задача создания цилиндрической обмотки индукционного устройства, лишенной указанных выше недостатков, характеризующейся широкими функциональными возможностями благодаря применению для ее изготовления провода любого сечения (прямоугольного, круглого, квадратного и т.п.), а также относительно невысокой трудоемкостью ее изготовления вследствие отсутствия необходимости осуществления поворота провода на 90°, что, в свою очередь, приводит к повышению эксплуатационной надежности обмотки.

Для решения поставленной задачи в цилиндрической обмотке индукционного устройства, содержащей k слоев, выполненных k проводами, где k 2, соединенными параллельно, при этом верхние торцевые части слоев расположены на одном уровне по горизонтали, нижние торцевые части слоев также расположены на одном уровне по горизонтали, а число витков в ближайшем к оси обмотки слое превышает число витков в каждом из (k-1) слоев, предложено, согласно настоящему изобретению, в каждом слое из (k-1) слоев, расположенных следующими за слоем, ближайшем к оси обмотки, выполнить, по крайней мере, один зазор, величину которого выбирать из соотношения: 0,3 а h 5 а, где а - размер провода в осевом направлении; h - размер зазора в осевом направлении обмотки.

Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами - фиг.1 и 2, на которых соответственно изображены: на фиг.1 - схематично представлен осевой разрез цилиндрической обмотки, на фиг.2 - вид перехода между частями обмотки.

Цилиндрическая обмотка содержит пять (k=5) последовательно соединенных слоев 1÷5, выполненных пятью проводами 6÷10, соединенными параллельно.

Верхние торцевые части слоев 1÷5 расположены на одном уровне по горизонтали. Нижние торцевые части слоев 1÷5 также расположены на одном уровне по горизонтали.

Ближайший к оси обмотки 11 слой 1 выполнен из одной части и содержит максимальное по сравнению с числом витков в других слоях обмотки число витков, равное пятнадцати: 12÷26. Слой обмотки 2, следующий за слоем 1, выполнен из двух частей 27 и 28, образованных витками: часть 27 образована витками 29, 30, 31; а часть 28 образована витками 32÷42. При этом общее число витков, образующих второй от оси обмотки слой, равно четырнадцати: 29÷31 и 32÷42. Слой обмотки 3, следующий за слоем 2 в направлении от оси обмотки, выполнен из трех частей 43, 44, 45, образованных витками: часть 43 образована витками 46÷47, часть 44 образована витками 48÷56, а часть 45 образована витками 57÷58, при этом общее число витков, образующих третий от оси обмотки слой 3, равно тринадцати. Слой 4, следующий за слоем 3 в направлении от оси обмотки, выполнен из четырех частей: 59, 60, 61, 62, образованных витками: часть 59 образована витками 63 и 64, часть 60 образована витками 65÷68, часть 61 образована витками 69÷72, а часть 62 образована витками 73 и 74, при этом общее число витков, образующих четвертый от оси обмотки слой 4, равно двенадцати. Слой 5, следующий за слоем 4 в направлении от оси обмотки, также выполнен из четырех частей: 75, 76, 77, 78, образованных витками: часть 75 образована витками 79÷81, часть 76 образована витками 82÷84, часть 77 образована витками 85÷86, а часть 78 образована витками 87÷90, при этом общее число витков, образующих пятый от оси обмотки слой 5, равно двенадцати.

Таким образом, в каждом из слоев, кроме внутреннего, ближайшего к оси обмотки, слоя, число витков меньше числа витков внутреннего слоя и содержится зазор. Например, для круглого провода сечением 240 мм², имеющего диаметр 19,1 мм, величина зазора может составлять от 0,3·19,1=5,7 мм до 5,0·19,1=95,5 мм, что соответствует диапазону (0,3÷5,0) размера провода в осевом направлении обмотки. Минимальное количество зазоров в конкретном слое принимается равным одному, а максимальное количество зазоров в конкретном слое принимается равным (W-1), где W - число витков в данном слое.

Выполнение зазора осуществляется в процессе создания перехода 91 от одной части обмотки к другой в пределах одного слоя в направлении вертикальной оси обмотки; при этом сам зазор обеспечивается установкой между частями одного слоя обмотки изолирующих прокладок 92 (см. фиг.2), частично заполняющих зазор между частями одного слоя обмотки. При этом частичное заполнение зазоров между частями слоев изолирующими прокладками обеспечивает создание в обмотке радиальных каналов, обеспечивающих высокую эффективность естественного охлаждения за счет более равномерного распределения тепла от более нагретого участка к менее нагретому.

При этом форма сечения провода, приведенного на фиг.1 и 2, которым выполнена обмотка, выполнена круглой. В более общем случае она может иметь как круглую форму, так и прямоугольную или квадратную.

Применение проводов различного сечения значительно расширяет функциональные возможности обмотки, сохраняя при этом ее высокую технологичность вследствие отсутствия необходимости изменения положения сечения провода в процессе изготовления обмотки, в частности поворота на 90°, как это имело место в цилиндрической обмотке по [Л. 1], что позволит повысить эксплуатационную надежность обмотки, а, следовательно, и всего индукционного устройства в целом.

В соответствии с заявляемым решением в ООО «Росэнерготранс», г.Екатеринбург, разработана техническая документация на один из типов токоограничивающего реактора на класс напряжения 35 кВ, номинальный ток 1000 А и индуктивное сопротивление 0,2 Ом, имеющего цилиндрическую обмотку описанной выше конструкции. Проведенные испытания подтвердили работоспособность цилиндрической обмотки и широкие возможности ее практического применения в будущем.

Литература

1. Патент РФ № 1376126, МПК⁶ H01F 27/28, 1988 г.