Трансформатор трехфазный
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может использоваться при конструировании трансформаторов трехфазных. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении эффективности теплоотвода от магнитопровода и обмоток, обеспечении компактности, электрической и механической прочности трехфазного трансформатора. Результат достигается тем, что трансформатор трехфазный содержит стержневой магнитопровод, зажатый двумя параллельными ярмами, каждый стержень магнитопровода расположен на равном расстоянии друг от друга и охвачен одинаковыми первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, а также верхний и нижний радиаторы, выполненные с занижениями на внутренних поверхностях и соединенные между собой крепежными элементами. При этом каждая вторичная обмотка выполнена в виде катушки в монолитном электроизоляционном корпусе с симметричными сквозными пазами на внешних торцевых поверхностях корпусов, проходящих через оси внутренних центральных отверстий, причем параллельные ярма размещены с одной стороны в пазах корпусов, а с другой стороны - в занижениях верхнего и нижнего радиаторов с установкой на теплопроводный компаунд. При этом зазоры между первичной обмоткой и стержнем магнитопровода и между первичной обмоткой и вторичной обмоткой заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом.
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может использоваться при конструировании трансформаторов трехфазных.
Из уровня техники известен трехфазный трансформатор (Свидетельство на полезную модель RU 
71811, опубликовано 20.03.2008 г., МПК: Н01F 30/12; H01F 27/34), содержащий плоскую магнитную систему, состоящую из трех О-образных магнитопроводов, навитых из ленты трансформаторной стали и расположенных в одной плоскости, трех первичных и трех вторичных обмоток, расположенных на каркасе. С целью снижения тока холостого хода, навитые магнитопроводы выполнены цельными, а каркас для обмоток выполнен составным.
Недостатком данного устройства является то, что трехфазный трансформатор является недостаточно компактным и обладает невысокой электрической и механической прочностью.
Из уровня техники известен трехфазный трансформатор (Заявка RU 2001114198, опубликовано 10.05.2003 г., МПК: H01F 27/25, H01F 30/12), содержащий магнитную цепь и три катушечных блока. При этом магнитная цепь содержит два разнесенных в пространстве параллельных пластинообразных элемента и три разнесенных в пространстве параллельных колонообразных элементарных цепи. Причем каждая колонна выполнена с возможностью несения соответствующей одной из трех катушечных блоков и обслуживания соответствующей одной из трех фаз, причем колонны практически перпендикулярны пластинообразным элементам и заключены между ними, с возможностью образования структуры, пространственно-симметричной относительно центральной оси трансформатора.
К недостаткам данного устройства можно отнести неэффективный отвод тепла от магнитопровода и обмоток.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению, является трансформатор (Патент RU на изобретение 2396625, опубликовано 10.08.2010 г., МПК: Н01F 30/12). Трансформатор содержит стержневой магнитопровод, зажатый двумя параллельными ярмами, каждый стержень расположен на равном расстоянии друг от друга и охвачен одинаковыми первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, которая содержит две встречные вторичные обмотки с числом витков Nk0, две вторичные обмотки с числом витков Nk1 и две такие же встречные вторичные обмотки, две вторичные обмотки с числом витков Nk2 и две такие же встречные вторичные обмотки, две вторичные обмотки с числом витков Nk3 и две такие же встречные вторичные обмотки, где N - максимальное количество витков, k - коэффициент числа витков, причем k0=1, k1=(1+1/31/2 )/(2cos15°), k2=1/31/2, k3 =1(2·31/2cos15°). При этом одна вторичная обмотка с числом витков Nk3 первого стержня последовательно соединена с встречной вторичной обмоткой с числом витков Nk 3 второго стержня, а вторая - с такой же встречной ей обмоткой третьего стержня. Одна вторичная обмотка с числом витков Nk 1 второго стержня соединена последовательно с вторичной обмоткой встречной ей намотки с числом витков Nk3 первого стержня, а вторая - с такой же встречной ей обмоткой третьего стержня. Одна вторичная обмотка с числом витков Nk 1 третьего стержня соединена последовательно с вторичной обмоткой встречной ей намотки с числом витков Nk3 первого стержня, а вторая - с такой же встречной ей обмоткой второго стержня. Аналогично соединены остальные встречные вторичные обмотки с числом витков Nk1 и Nk3. Одна вторичная обмотка с числом витков Nk2 первого стержня соединена последовательно с вторичной обмоткой встречной ей намотки с числом витков Nk2 второго стержня, а вторая - с такой же встречной ей обмоткой третьего стержня. Одна вторичная обмотка с числом витков Nk2 второго стержня соединена последовательно с вторичной обмоткой встречной ей намотки с числом витков Nk2 первого стержня, а вторая - с такой же встречной ей обмоткой третьего стержня. Одна вторичная обмотка с числом витков Nk2 третьего стержня соединена последовательно с вторичной обмоткой встречной ей намотки с числом витков Nk 2 первого стержня, а вторая - с такой же встречной ей обмоткой второго стержня, образуя соединения «зигзаг», свободные выводы которых, а также и вторичных обмоток с числом витков Nk 0, образуют последовательность многофазных выходов трансформатора. При этом магнитопровод трансформатора выполнен плоским четырехстержневым, причем площадь сечения крайних стержней вдвое меньше площади стержней, расположенных между ними, а все обмотки, охватывающие один крайний стержень, включены последовательно и согласно с одинаковыми обмотками, охватывающими другой крайний стержень.
К недостаткам данного устройства можно отнести недостаточные компактность, электрическую и механическую прочность, а также неэффективный отвод тепла от магнитопровода и обмоток.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении эффективности теплоотвода от магнитопровода и обмоток, обеспечении компактности, электрической и механической прочности трехфазного трансформатора.
Технический результат достигается тем, что трансформатор трехфазный содержит стержневой магнитопровод, зажатый двумя параллельными ярмами, каждый стержень магнитопровода расположен на равном расстоянии друг от друга и охвачен одинаковыми первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, а также верхний и нижний радиаторы, выполненные с занижениями на внутренних поверхностях и соединенные между собой крепежными элементами. При этом каждая вторичная обмотка выполнена в виде катушки в монолитном электроизоляционном корпусе с симметричными сквозными пазами на внешних торцевых поверхностях корпусов, проходящих через оси внутренних центральных отверстий, причем параллельные ярма размещены с одной стороны в пазах корпусов, а с другой стороны - в занижениях верхнего и нижнего радиаторов с установкой на теплопроводный компаунд. При этом зазоры между первичной обмоткой и стержнем магнитопровода и между первичной обмоткой и вторичной обмоткой заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом.
При этом в данном трансформаторе трехфазном симметричные сквозные пазы выполнены П-образной формы, ширина которых соизмерима с центральным внутренним цилиндрическим отверстием первичной обмотки и занижениями, выполненными на внутренних поверхностях верхнего и нижнего радиаторов. Занижения на внутренних поверхностях верхнего и нижнего радиаторов выполнены прямоугольными в плане и соизмеримы с ярмами. Катушка вторичной обмотки выполнена многосекционной.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
Фиг.1 - общий вид трансформатора трехфазного;
Фиг.2 - общий вид трансформатора трехфазного сверху;
Фиг.3 - общий вид верхнего и нижнего радиатора;
Фиг.4 - общий вид первичной обмотки;
Фиг.5 - общий вид первичной и вторичной обмоток;
Фиг.6 - вид А Фиг.5;
Фиг.7 - общий вид вторичной обмотки;
Фиг.8 - общий вид стержня;
Фиг.9 - общий вид катушки (вид сверху).
Трансформатор трехфазный (Фиг.1-9) содержит верхний радиатор 1, нижний радиатор 2, зафиксированные крепежными элементами 3, размещенный между ними стержневой магнитопровод, выполненный в виде трех параллельных стержней 4, установленных в одной плоскости и зажатых двумя параллельными ярмами 5, каждый стержень 4 охвачен катушкой 6, образованной одинаковыми первичной обмоткой и группой вторичных обмоток.
Верхний 1 и нижний 2 радиаторы (Фиг.1, 2, 3) выполнены в виде кронштейнов из теплопроводящего материала, с занижениями 7 прямоугольной формы на внутренних сторонах, соразмерными ярмам 5, для их размещения и фиксации, глубиной, например 1/4 высоты ярма. Радиаторы 1, 2 имеют отверстия 8 для крепежных элементов 3, а также отверстия 9 для крепления трансформатора на объекте (Фиг.3).
Параллельные стержни 4 магнитопровода (Фиг.8, 9) выполнены ступенчатой формы, из отдельных ступеней 10 и 11. Каждая ступень набрана из пластин одинаковой ширины прямоугольной формы.
Верхнее и нижнее ярмо 5 (Фиг.1, 2) выполнены в виде параллелепипеда и набраны из пластин одинаковой ширины.
Каждая катушка 6 (Фиг.1, 2, 9) является многосекционной, имеет концентрично размещенные первичную обмотку 12 (Фиг.4, 5) и вторичную обмотку 13 (Фиг.5, 7). Каждая первичная обмотка 12 (Фиг.4, 5) выполнена без каркаса в виде многорядной обмотки, выполненной проводом 14 с изоляцией 15 внутренней и внешней поверхности обмотки.
Зазор между первичной обмоткой 12 и стержнем 4 магнитопровода заполнен электроизоляционным теплопроводным материалом 16 (Фиг.9) в виде компаунда.
Каждая вторичная обмотка выполнена в виде катушки 13 (Фиг.5, 6, 7, 9), содержащей многосекционный каркас 17, с многорядными обмотками, выполненными проводом 18, с симметрично расположенными втулками-изоляторами 19 для выводов 20 обмоток, размещенных по высоте корпуса 21 цилиндрической формы, выполненного из компаунда.
На торцевых поверхностях 22, 23 корпуса 21 катушки 13 выполнены сквозные симметричные пазы 24 (Фиг.6, 7) П-образной формы малой глубины, пересекающие ось центрального внутреннего цилиндрического отверстия.
Пазы 24 образуют симметричные фиксирующие элементы 25 (Фиг.6) для верхнего и нижнего ярма 5, размещаемых в пазах 24 и частично в занижениях 7 прямоугольной формы, выполненных в верхнем радиаторе 1 и нижнем радиаторе 2 (Фиг.1, 3, 7).
Ширина сквозных пазов 24 (Фиг.7) соразмерна центральному внутреннему цилиндрическому отверстию первичной обмотки 12 (Фиг.4, 5) и ширине верхнего и нижнего ярма 5.
Зазор между стержнем 4 магнитопровода и первичной обмоткой 12, а также между первичной обмоткой 12 и вторичной обмоткой 13 заполнен электроизоляционным теплопроводным материалом 16 (Фиг.9) в виде компаунда.
Заполнение зазора между первичной обмоткой 12 и стержнем 4 магнитопровода и между первичной обмоткой 12 и вторичной обмоткой 13 электроизоляционным теплопроводным компаундом 16 (Фиг.9) повышает электрическую прочность, эффективность теплоотвода и механическую прочность фиксации стержня 4 магнитопровода и обмоток.
Верхнее и нижнее ярмо 5 в занижения 7 верхнего радиатора 1 и нижнего радиатора 2 устанавливают на теплопроводную пасту 26.
Крепежные элементы 3, (Фиг.1, 2) фиксирующие между собой верхний радиатор 1 и нижний радиатор 2, выполнены, например, в виде шпилек с гайками.
Сборка трансформатора трехфазного осуществляется следующим образом.
На многосекционном каркасе 17 (Фиг.6, 7) проводом 18 выполняют намотку многорядных обмоток с установкой изоляторов 19. Через изоляторы 19 пропускают выводы 20 обмоток с последующей заливкой электроизоляционным компаундом. При этом образуется монолитный цилиндрический корпус 21 катушки вторичной обмотки 13 (Фиг.5), со сквозными симметричными пазами 24 П-образной формы малой глубины, пересекающими центральное внутреннее цилиндрическое отверстие.
Первичную обмотку 12 (Фиг.4, 5) выполняют без каркаса проводом 14, с изоляцией 15 внутренней и внешней поверхности обмотки. В ней размещают стержень 4 магнитопровода, с последующим заполнением зазора электроизоляционным теплопроводным компаундом 16 (Фиг.9).
Производят сборку катушки 6 (Фиг.1, 2, 9), концентрично размещая в центральном отверстии корпуса 21 (Фиг.7) вторичной обмотки 13, первичную обмотку 12 (Фиг.4), с размещенным в ней стержнем 4 магнитопровода, и заполняя зазор между первичной обмоткой 12 и вторичной обмоткой 13 электроизоляционным теплопроводным материалом 16 (Фиг.9) в виде компаунда.
В занижениях 7 прямоугольной формы на внутренних поверхностях верхнего радиатора 1 и нижнего радиатора 2 размещают верхнее и нижнее ярмо 5 с установкой их на теплопроводную пасту 26 или компаунд. Между ярмами 5 размещают катушки 6 с установкой в отверстия 8 в радиаторах 1, 2 крепежных элементов 3, с последующей их фиксацией, например шпильками с гайками.
Посредством отверстий 9 (Фиг.3) в верхнем радиаторе 1 и нижнем радиаторе 2 трансформатор закрепляют на объекте.
Примером использования трансформатора трехфазного может служить трансформатор трехфазный высоковольтный малогабаритный (Фиг.1-9), в состав которого входит верхний радиатор 1 и нижний радиатор 2 с крепежными элементами 3, размещенный между ними стержневой магнитопровод, выполненный в виде трех параллельных стержней 4, размещенных в одной плоскости и зажатых двумя параллельными ярмами 5. При этом каждый из стержней охвачен катушкой 6, образованной первичной обмоткой и группой вторичных обмоток.
Верхний радиатор 1 и нижний радиатор 2 (Фиг.3) выполняют в виде кронштейнов из алюминиевого сплава, например Амц, с отверстиями 8 для крепежных элементов 3 (шпилек) и выступами Г-образной формы с отверстиями 9 для крепления трансформатора на объекте. Во внутренних поверхностях радиаторов 1, 2 выполняются симметричные, соразмерные ярмам 5, занижения 7, глубиной порядка 1/4 высоты ярма 5 (Фиг.3).
Ярмо 5 выполнено в виде параллелепипеда с размерами 98×13,5×12,5, методом набора пластин из ленты О - 0,1 - III - 49К2ФА ГОСТ 10160-75.
Первичная обмотка 12 (Фиг.4) выполнена проводом 14, например, марки ПНЭТ 0,280, без каркаса, с изоляцией 15 внутренней и внешней поверхности обмотки и размещенным в ней стержнем 4 магнитопровода (Фиг.8, 9).
Каждый стержень 4 (Фиг.8, 9) магнитопровода выполнен из отдельных ступеней 10, 11, каждая ступень набрана из пластин одинаковой ширины прямоугольной формы из ленты О - 0,1 - III - 49К2ФА ГОСТ 10160-75.
Корпус 21 (Фиг.6, 7) выполнен методом заливки, например компаундом ЗЭК-6, с формированием центрального цилиндрического отверстия и пересекающих его сквозных симметричных пазов 24, П-образной формы, малой глубины, выполненных на торцевых поверхностях 22, 23 и образующих симметричные фиксирующие элементы 25 для верхнего и нижнего ярма 5.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность теплоотвода от магнитопровода и обмоток, обеспечить компактность, электрическую и механическую прочность трехфазного трансформатора.
1. Трансформатор трехфазный, содержащий стержневой магнитопровод, зажатый двумя параллельными ярмами, каждый стержень магнитопровода расположен на равном расстоянии друг от друга и охвачен одинаковыми первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, отличающийся тем, что в него введены верхний и нижний радиаторы, выполненные с занижениями на внутренних поверхностях и соединенные между собой крепежными элементами, при этом каждая вторичная обмотка выполнена в виде катушки в монолитном электроизоляционном корпусе с симметричными сквозными пазами на внешних торцевых поверхностях корпусов, проходящих через оси внутренних центральных отверстий, причем параллельные ярма размещены с одной стороны в пазах корпусов, а с другой стороны - в занижениях верхнего и нижнего радиаторов с установкой на теплопроводный компаунд, при этом зазоры между первичной обмоткой и стержнем магнитопровода и между первичной обмоткой и вторичной обмоткой заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом.
2. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что симметричные сквозные пазы выполнены П-образной формы, ширина которых соизмерима с центральным внутренним цилиндрическим отверстием первичной обмотки и занижениями, выполненными на внутренних поверхностях верхнего и нижнего радиаторов.
3. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что занижения на внутренних поверхностях верхнего и нижнего радиаторов выполнены прямоугольными в плане и соизмеримы с ярмами.
4. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что катушка вторичной обмотки выполнена многосекционной.
