Трансформатор трехфазный малогабаритный
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может использоваться при конструировании малогабаритных трехфазных трансформаторов. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении компактности конструкции и повышении эффективности теплоотвода от магнитопровода и обмоток трансформатора. Результат достигается тем, что трансформатор трехфазный малогабаритный содержит магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами стержней, каждый из которых охвачен концентрично размещенными первичной обмоткой и вторичной обмоткой, а также верхний и нижний радиаторы, выполненные с окнами воздуховода и углублениями на внутренних поверхностях, соединенные крепежными элементами, при этом магнитопровод размещен между радиаторами и выполнен пространственным с тремя равноудаленными стержнями, охваченными катушечными блоками, зазоры между стержнем и первичной обмоткой заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом, а ярма одной из своих сторон размещены в занижениях торцевых поверхностей катушечных блоков, а другой стороной установлены в углубления радиаторов на теплопроводный компаунд. При этом трансформатор трехфазный малогабаритный дополнительно включает каркасы из электроизоляционного материала и фиксирующие колодки. Причем каждый из каркасов на внешней поверхности имеет кольцевые пазы, выполненные с возможностью размещения в них секций вторичной обмотки с наружной изоляцией, а центральное отверстие каркаса выполнено с возможностью размещения в нем стержня и первичной обмотки. При этом каждая первичная обмотка выполнена в виде катушки с выводами, размещенной на гильзе, симметрично относительно ее торцевых поверхностей, на которых размещены шайбы-изоляторы, контактирующие с торцевыми поверхностями катушки и ее наружной изоляцией. Причем каждая фиксирующая колодка, выполненная из электроизоляционного материала и размещенная на торцевых поверхностях каркаса, содержит центральное окно, по форме близкое к форме стержня, и паз в торцевой поверхности для размещения верхнего и нижнего ярм, выполненных в виде колец с закрепленными наружным и внутренним витками ленты, внутренний диаметр которых соизмерим с диаметром воздуховода. При этом части боковых цилиндрических поверхностей катушечных блоков, обращенные к центральной оси трансформатора, частично перекрывают площадь окна воздуховода.
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может использоваться при конструировании малогабаритных трехфазных трансформаторов.
Из уровня техники известен трансформатор трехфазный (Патент на полезную модель RU 
105524, опубликовано 10.06.2011 Г., МПК: H01F 27/08) содержащий верхний и нижний радиаторы, 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. Радиаторы выполнены с занижениями на внутренних поверхностях и соединенные между собой крепежными элементами. 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.
Недостатком данного устройства является недостаточная компактность, низкая неэффективность отвод тепла от магнитопровода и обмоток.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению, является трансформатор трехфазных высоковольтных (Патент на полезную модель RU 106437, опубликовано 10.07.2011 г., МПК: H01F 30/12, H01F 27/08, H01F 27/24) содержащий верхний и нижний радиаторы, магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами стержней, каждый из которых охвачен первичной обмоткой и одной или более вторичной обмоткой. Верхний и нижний радиаторы, выполнены с окнами воздуховода и углублениями на внутренних поверхностях, соединенные крепежными элементами. Магнитопровод размещен между радиаторами и выполнен пространственным с тремя равноудаленными стержнями, охваченными одним или более катушечными блоками. Первичная обмотка каждого катушечного блока выполнена в виде бескаркасной катушки проводом прямоугольного сечения, установленным на малое ребро, с равномерным зазором между витками, заполненным изолятором, концентрично ей размещены одна или более вторичных обмоток, выполненных в виде монолитного корпуса обтекаемой формы с возможностью соединения между собой. Зазоры между стержнем и первичной обмоткой, между первичной, и одной или более вторичными обмотками заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом, а ярма одной из своих сторон размещены в занижениях торцевых поверхностей катушечных блоков, а другой стороной установлены в углубления радиаторов на теплопроводный компаунд.
Недостатком данного устройства является недостаточная компактность, низкая эффективность отвода тепла от магнитопровода и обмоток.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении компактности конструкции и повышении эффективности теплоотвода от магнитопровода и обмоток трансформатора.
Технический результат достигается тем, что трансформатор трехфазный малогабаритный содержит магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами стержней, каждый из которых охвачен концентрично размещенными первичной обмоткой и вторичной обмоткой, а также верхний и нижний радиаторы, выполненные с окнами воздуховода и углублениями на внутренних поверхностях, соединенные крепежными элементами. При этом магнитопровод размещен между радиаторами и выполнен пространственным с тремя равноудаленными стержнями, охваченными катушечными блоками, зазоры между стержнем и первичной обмоткой заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом, а ярма одной из своих сторон размещены в занижениях торцевых поверхностей катушечных блоков, а другой стороной установлены в углубления радиаторов на теплопроводный компаунд. При этом трансформатор трехфазный малогабаритный отличается от прототипа тем, что дополнительно включает каркасы из электроизоляционного материала и фиксирующие колодки. Причем каждый из каркасов на внешней поверхности имеет кольцевые пазы, выполненные с возможностью размещения в них секций вторичной обмотки с наружной изоляцией, а центральное отверстие каркаса выполнено с возможностью размещения в нем стержня и первичной обмотки. При этом каждая первичная обмотка выполнена в виде катушки с выводами, размещенной на гильзе, симметрично относительно ее торцевых поверхностей, на которых размещены шайбы-изоляторы, контактирующие с торцевыми поверхностями катушки и ее наружной изоляцией. Причем каждая фиксирующая колодка, выполненная из электроизоляционного материала и размещенная на торцевых поверхностях каркаса, содержит центральное окно, по форме близкое к форме стержня, и паз в торцевой поверхности для размещения верхнего и нижнего ярм, выполненных в виде колец с закрепленными наружным и внутренним витками лепты, внутренний диаметр которых соизмерим с диаметром воздуховода. При этом части боковых цилиндрических поверхностей катушечных блоков, обращенные к центральной оси трансформатора, частично перекрывают площадь окна воздуховода.
Каждый каркас выполнен из электроизоляционного материала с кольцевыми пазами на внешней поверхности, с намотанными в них секциями вторичной обмотки с наружной изоляцией, с центральным отверстием, в котором размещены стержень и первичная обмотка.
Каждая первичная обмотка выполнена в виде катушки с выводами на гильзе. При этом каждая катушка намотана симметрично относительно выступающих торцевых поверхностей гильзы с размещенными на данных поверхностях шайбами - изоляторами, контактирующими с торцевыми поверхностями катушки и ее наружной изоляцией.
Каждая фиксирующая колодка, размещенная на торцевых поверхностях каркаса, выполнена из электроизоляционного материала с центральным окном, близким к форме стержня, и пазом в торцевой поверхности для размещения верхнего ярма и нижнего ярма, выполненных в виде колец, внутренний диаметр которых соизмерим с диаметром воздуховода, с закрепленным наружным и внутренним витком ленты. Часть боковых цилиндрических поверхностей катушечных блоков, обращенных к центральной оси трансформатора, частично перекрывает площадь окна воздуховода.
В трансформаторе трехфазном малогабаритном на кольцах верхнего и нижнего ярма осуществляют закрепление сначала наружного, а затем внутреннего витков ленты точечной сваркой.
В трансформаторе трехфазном малогабаритном гильза выполнена из электроизоляционного материала в виде тонкостенной цилиндрической трубки.
В трансформаторе трехфазном малогабаритном каркас имеет цилиндрическую форму, а его кольцевые пазы образованы ребрами прямоугольной формы.
В трансформаторе трехфазном малогабаритном верхний и нижний радиаторы выполнены в виде плоских панелей с занижениями на внутренних поверхностях, соосными с центральными окнами воздуховода, при этом диаметр занижений равен наружному диаметру ярм.
В трансформаторе трехфазном малогабаритном центральное окно фиксирующей колодки выполнено прямоугольной формы со скосами в углах, а паз в торцевой поверхности - криволинейной формы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид трансформатора трехфазного малогабаритного;
Фиг.2 - вид трансформатора трехфазного малогабаритного сверху;
Фиг.3 - общий вид верхнего радиатора;
Фиг.4 - общий вид нижнего радиатора;
Фиг.5 - верхнее и нижнее ярмо магнитопровода;
Фиг.6 - стержень магнитопровода;
Фиг.7 - катушка первичной обмотки;
Фиг.8 - катушка вторичной обмотки;
Фиг.9 - каркас вторичной обмотки;
Фиг.10 - колодка фиксирующая;
Фиг.11 - общий вид катушечного блока;
Фиг.12 - вид А Фиг.2.
Трансформатор трехфазный малогабаритный (Фиг.1-12) содержит верхний 1 и нижний 2 радиаторы, между которыми размещен стержневой, пространственный магнитопровод со сдвигом стержней на 120,0 состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами 3 трех стержней 4, каждый из которых охвачен концентрично размещенными первичной обмоткой и вторичной обмоткой в виде двухсекционной катушки, образующими катушечные блоки 5, на торцевой поверхности которых размещены колодки фиксирующие 6, при этом верхний 1 и нижний 2 радиаторы зафиксированы крепежными элементами 7.
Верхний 1 и нижний 2 радиаторы (Фиг.1-4) выполнены в виде плоских панелей из теплопроводящего материала, с центральными окнами воздуховода 8, занижениями 9 цилиндрической формы во внутренних поверхностях для размещения ярм 3, сосными с центральными окнами 8 воздуховода. В радиаторах выполнены также отверстия 10 для крепежных элементов 7, отверстия 11 для крепления, например, электронного модуля источника питания РЭА на радиаторе 1, и отверстия 12 в нижнем радиаторе 2 для крепления трансформатора в изделии.
Верхнее и нижнее ярма 3 (Фиг.1, 5) выполнены в виде ленточного кольцевого магнитопровода с закрепленными наружным и внутренним витками ленты, например точечной сваркой, для исключения отслоения ленты и ее концов и для обеспечения электромагнитных параметров ярма. При закреплении витков вначале закрепляют наружный 13, а затем внутренний 14 виток ленты.
Каждый стержень 4 магнитопровода (Фиг.1, 6, 12) выполнен ступенчатой формы в поперечном сечении из отдельных ступеней 15, 16, (Фиг.6) прямоугольной формы, набранных из пластин и вписан в окружность определенного диаметра, близкого к внутреннему диаметру первичной обмотки, для обеспечения максимального заполнения его объема.
Каждый катушечный блок 5 (Фиг.1, 11) содержит стержень 4 магнитопровода, который охвачен концентрично размещенными первичной и вторичной обмоткой в виде катушки.
Каждая первичная обмотка выполнена в виде многорядной катушки 18 с выводами 19 с одной из торцевых сторон на гильзе 20 (Фиг.7), симметрично намотанной относительно выступающих торцевых поверхностей гильзы, с размещенными на данных поверхностях шайбами - изоляторами 21, контактирующими с торцевыми поверхностями многорядной катушки 18, выполненной с наружной изоляцией 22, например в виде намотки электроизоляционной ленты.
Гильза 20 выполнена из электроизоляционного материала в виде тонкостенной цилиндрической трубки.
Каждая вторичная обмотка выполнена в виде катушки 23 (Фиг.8) на каркасе 24 (Фиг.9) и состоит из нескольких секций с многорядной намоткой, выводами 25 и наружной изоляцией 26.
Каркас 24 из электроизоляционного материала выполнен цилиндрической формы с ребрами 27 прямоугольной формы на внешней поверхности, образующими кольцевые пазы 28 для намотки секций катушки 23 и центральным отверстием 29 (Фиг.9).
В центральном отверстии 29 каркаса 24 (Фиг.9) размещена первичная обмотка, при этом зазоры между каждым стержнем 4 магнитопровода и внутренней стенкой гильзы 20 первичной обмотки, а также между первичной обмоткой и стенкой центрального отверстия 29 каркаса 24 заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом 30 (Фиг.7, 8, 11).
Каждая фиксирующая колодка 6 (Фиг.1, 10, 12) выполнена из электроизоляционного материала с центральным окном 31 (Фиг.10) прямоугольной формы со скосами в углах. Форма центрального окна 31 соответствует форме стержня 4 магнитопровода в плане, для обеспечения его угловой фиксации. А паз 32 криволинейной формы в торцевой поверхности фиксирующей колодки 6 служит для размещения и фиксации верхнего и нижнего ярм 3 и совмещения их со стержнями 4. (Фиг.2, 12).
Окна воздуховода 8 верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов выполнены соразмерно внутреннему диаметру ярм 3, при этом часть боковых цилиндрических поверхностей катушечных блоков 5, обращенных к центральной оси трансформатора, частично перекрывает площадь окна воздуховода 8 (Фиг.2), обеспечивая охлаждение катушечных блоков и ярм 3.
Также для выполнения охлаждения катушечных блоков 5 и ярм 3 обеспечено прохождение воздушных потоков вокруг каждого катушечного блока, как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. Для этого катушечные блоки 5 размещены с зазорами 33 (Фиг.2) одинаковой величины.
Крепежные элементы 7, (Фиг.1, 2) скрепляющие между собой верхний радиатор 1, нижний радиатор 2 и размещенный между ними магнитопровод с катушечными блоками, выполнены, например, в виде шпилек с гайками.
Сборка трансформатора трехфазного малогабаритного осуществляется следующим образом. Сначала осуществляют намотку первичных обмоток в виде многорядной катушки 18 с выводами 19 с одной из торцевых сторон на гильзе 20, выполненной из электроизоляционного материала в виде тонкостенной цилиндрической трубки, симметрично относительно ее выступающих торцевых частей (Фиг.7). На выступающих поверхностях торцевых частей гильзы 20 размещают шайбы - изоляторы 21, которые контактируют с торцевыми поверхностями многорядной катушки 18, образуя ее каркас. Далее выполняют наружную изоляцию катушки, например, в виде намотки электроизоляционной ленты 22.
Намотку верхнего и нижнего ярм 3 (Фиг.5) в виде ленточного кольцевого магнитопровода выполняют лентой из электротехнической стали. Для исключения отслоения ленты и ее концов и обеспечения электромагнитных параметров ярм 3, концы внутреннего 13 и наружного 14 витков ленты закрепляют точечной сваркой.
После чего выполняют намотку вторичных обмоток на кольцевые пазы 28 каркасов 24 (Фиг.9) в виде секций с многорядной намоткой и выводами 25, с выполнением последующей наружной изоляции катушки намоткой электроизоляционной лентой 26, образуя многосекционные катушки 23 (Фиг.8).
В центральном отверстии 29 (Фиг.7, 9, 11) каркаса 24 размещают первичную обмотку и стержень 4 магнитопровода, при этом зазоры между каждым стержнем 4 магнитопровода и внутренней стенкой гильзы 20 первичной обмотки, а также между первичной обмоткой и стенкой центрального отверстия 29 каркаса 24 заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом 30 (Фиг.11).
На торцевой поверхности каждого катушечного блока 5 размещают фиксирующие колодки 6 (Фиг.10), которые центральными окнами 31 устанавливают на стержень 4 магнитопровода, обеспечивая его угловую фиксацию и ориентируя его относительно торцевых поверхностей верхнего и нижнего ярм 3, размещаемых в пазах 32 фиксирующих колодок, образуя магнитопровод.
В отверстия 10 верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов устанавливают крепежные элементы 7 (Фиг.1-4) в виде шпилек с гайками, скрепляющие между собой радиаторы и размещенный между ними магнитопровод с катушечными блоками 5.
Примером использования заявляемого устройства может служить трансформатор трехфазный малогабаритный, применяемый в источнике питания РЭА. Трансформатор трехфазный малогабаритный содержит верхний 1 и нижний 2 радиаторы, размещенный между ними стержневой магнитопровод, выполненный со сдвигом стержней в пространстве на 1200 и состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами 3 трех стержней 4. Каждый из стержней 4 охвачен концентрично размещенными первичной обмоткой и вторичной обмоткой, образующими катушечные блоки 5, на торцевых поверхностях которых размещены колодки фиксирующие 6, при этом верхний 1 и нижний 2 радиаторы зафиксированы крепежными элементами 7.
Верхний 1 и нижний 2 радиаторы (Фиг.1-4) выполнены в виде плоских панелей из алюминиевого сплава АМг, с центральными окнами воздуховода 8 в виде отверстий с занижениями 9 (Фиг.3, 4), цилиндрической формы. Диаметр занижений 9 соответствует наружному диаметру ярм 3 для их размещения. Отверстия 10 предназначены для крепежных элементов 7, выполненных в виде шпилек, а отверстия 11 - для крепления трансформатора в изделии.
Верхнее и нижнее ярма 3 в виде ленточного кольцевого магнитопровода (Фиг.1, 5) выполняют методом намотки из ленты O-0,1x6,5 III 49К2ФА. Наружный диаметр ярм 3 равен диаметру занижений 9 верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов (Фиг.3, 4), в которых размещают верхнее и нижнее ярмо 3, с установкой на теплопроводный компаунд, например пасту КТП - 8.
Стержни 4 магнитопровода (Фиг.1, 6, 11, 12) выполнены ступенчатой формы в поперечном сечении, из отдельных ступеней 15, 16 (Фиг.6), набранных из пластин прямоугольной формы из ленты О - 0,1 - III - 49К2ФА и вписанных в окружность, с диаметром, близким к внутреннему диаметру гильзы 20 первичной обмотки, для обеспечения максимального заполнения ее объема.
Первичные обмотки выполнены в виде многорядных катушек 18 проводом марки ПНЭ - имид 0,560 с выводами 19 с одной из торцевых сторон на гильзе 20 (Фиг.7), симметрично намотанной относительно выступающих торцевых поверхностей гильзы. На выступающих торцевых поверхностях гильзы размещены шайбы-изоляторы 21 из стеклотекстолита, контактирующие с торцевыми поверхностями многорядной катушки 18 с выполнением наружной изоляции 22, посредством намотки электроизоляционной ленты из бумаги «ЭТОН».
Вторичные обмотки выполнены в виде катушек 23, состоящих из нескольких секций с многорядной намоткой проводом марки ПНЭ - имид, с выводами 25 и наружной изоляцией 26 в виде намотки электроизоляционной ленты из бумаги «ЭТОН» с последующей пропиткой (Фиг.8, 9).
Каркасы 24 выполнены из материала АГ4, в центральных отверстиях 29 которых размещены первичные обмотки, со стержнями 4 магнитопровода, с заполнением зазоров электроизоляционным теплопроводным компаундом 30 (Фиг.11).
Фиксирующие колодки 6 центральными окнами 31 размещены на стержнях 4 магнитопровода, а в пазах 32 фиксирующих колодок 6 размещены и зафиксированы верхнее и нижнее ярма 3, сориентированные со стержнями 4, образуя магнитопровод (Фиг.1, 2).
В отверстия 10 верхнего 1 и нижнего 2 радиаторов установлены крепежные элементы 7 (Фиг.1, 2) в виде шпилек с гайками, скрепляющие между собой радиаторы и размещенный между ними магнитопровод с катушечными блоками 5.
Особенностью трансформатора является получение линейного выходного напряжения на каждой вторичной обмотке U Л=10 кВ, при обеспечении компактности, эффективного теплоотвода и электроизоляции, конструкции его обмоток и трансформатора в целом. При этом его изготовление не требует уникальных материалов и специальных технологий, поэтому он может быть многократно воспроизведен в промышленном производстве.
1. Трансформатор трехфазный малогабаритный, содержащий магнитопровод, состоящий из зажатых двумя параллельными ярмами стержней, каждый из которых охвачен концентрично размещенными первичной обмоткой и вторичной обмоткой, а также верхний и нижний радиаторы, выполненные с окнами воздуховода и углублениями на внутренних поверхностях, соединенные крепежными элементами, при этом магнитопровод размещен между радиаторами и выполнен пространственным с тремя равноудаленными стержнями, охваченными катушечными блоками, зазоры между стержнем и первичной обмоткой заполнены электроизоляционным теплопроводным компаундом, а ярма одной из своих сторон размещены в занижениях торцевых поверхностей катушечных блоков, а другой стороной установлены в углубления радиаторов на теплопроводный компаунд, отличающийся тем, что трансформатор дополнительно включает каркасы из электроизоляционного материала и фиксирующие колодки, причем каждый из каркасов на внешней поверхности имеет кольцевые пазы, выполненные с возможностью размещения в них секций вторичной обмотки с наружной изоляцией, а центральное отверстие каркаса выполнено с возможностью размещения в нем стержня и первичной обмотки, при этом каждая первичная обмотка выполнена в виде катушки с выводами, размещенной на гильзе, симметрично относительно ее торцевых поверхностей, на которых размещены шайбы-изоляторы, контактирующие с торцевыми поверхностями катушки и ее наружной изоляцией, причем каждая фиксирующая колодка, выполненная из электроизоляционного материала и размещенная на торцевых поверхностях каркаса, содержит центральное окно, по форме близкое к форме стержня, и паз в торцевой поверхности для размещения верхнего и нижнего ярм, выполненных в виде колец с закрепленными наружным и внутренним витками ленты, внутренний диаметр которых соизмерим с диаметром воздуховода, при этом части боковых цилиндрических поверхностей катушечных блоков, обращенных к центральной оси трансформатора, частично перекрывают площадь окна воздуховода.
2. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что на кольцах верхнего и нижнего ярма осуществляют закрепление точечной сваркой сначала наружного, а затем внутреннего витков ленты.
3. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что гильза выполнена из электроизоляционного материала в виде тонкостенной цилиндрической трубки.
4. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что каркас имеет цилиндрическую форму, а его кольцевые пазы образованы ребрами прямоугольной формы.
5. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что верхний и нижний радиаторы выполнены в виде плоских панелей с занижениями на внутренних поверхностях, соосными с центральными окнами воздуховода, при этом диаметр занижений равен наружному диаметру ярм.
6. Трансформатор трехфазный по п.1, отличающийся тем, что центральное окно фиксирующей колодки выполнено прямоугольной формы со скосами в углах, а паз в торцевой поверхности - криволинейной формы.
