Трифазний трансформатор

Реферат: Трифазний трансформатор належить до галузі електротехніки, зокрема до конструювання і виробництва трифазних трансформаторів, і може застосовуватись в електроенергетичній галузі, машинобудуванні, радіотехніці, металургії, авіабудівній, суднобудівній та інших галузях. Трифазний трансформатор, просторова магнітна система якого складається з трьох модулів, кожен з яких має вигляд прямокутного паралелепіпеда, поперечним перерізом якого є три паралельні стрижні, з'єднані між собою двома ярмами, на середньому стрижні розміщено обмотки; три модулі, кожен з яких відповідає фазі трансформатора, утворюють трифазний трансформатор трьома способами: механічним об'єднанням трьох модулів в один пристрій боковими поверхнями стрижнів або поверхнями ярем, або кожен модуль розміщений окремо, функціонує автономно і являє собою фазу трансформатора. За допомогою запропонованого трансформатора досягається спрощення технології, скорочення часу, зменшення затрат і підвищення якості етапів проектування, виробництва, експлуатації і ремонту трансформаторів, покращення їх характеристик за рахунок зниження шумів і вібрацій, розв'язання проблеми транспортування від заводу до місця експлуатації, виготовлення потужних трансформаторів у сухому виконанні. UA 104527 C2 (12) UA 104527 C2 UA 104527 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електротехніки, зокрема до конструювання і виробництва трифазних трансформаторів. Винахід може знайти застосування в електроенергетичній галузі, машинобудуванні, радіотехніці, металургії, авіабудівній, суднобудівній та інших галузях, виробничі процеси яких зв'язані з виробництвом, експлуатацією та ремонтом трансформаторів. На даний час сучасні трансформатори різних типів виготовляють з монолітною магнітною системою, особливо це стосується силових трансформаторів. Для охолодження їх обмоток найчастіше використовують примусові системи охолодження. Ці фактори серйозно ускладнюють технологічні процеси виготовлення, експлуатації та ремонту, знижують надійність і ресурс роботи трансформаторів. Найбільш близьким до запропонованого за сукупністю ознак і технічними результатами є пристрій-прототип - трифазний трансформатор (UA 87310 ТРИФАЗНИЙ ТРАНСФОРМАТОР, 10.07.2009), який містить у своєму складі три первинні та вторинні фазні обмотки, просторову магнітну систему, виконану у вигляді прямокутного паралелепіпеда, поперечний переріз якого являє собою сім паралельних стрижнів, з'єднаних між собою двома ярмами, на другому, четвертому і шостому стрижнях розміщено первинну і вторинну фазні обмотки, решта стрижнів вільні від обмоток, магнітна система виготовлена із співвідношенням її ширини до ширини стрижнів, на яких розміщено первинні та вторинні фазні обмотки, більшим одиниці, та співвідношенням довжини стрижнів, на яких розміщено первинні та вторинні фазні обмотки, до відстані між стрижнями з обмотками і боковими стрижнями, вільними від обмоток, більшим двох. Суттєвим недоліком прототипу є монолітне виконання просторової магнітної системи, яка складається з семи стрижнів і двох ярем. Для того, щоб провідники обмоток повністю охоплювались електромагнітним полем, необхідно максимально збільшувати довжину і висоту трансформатора. Монолітна магнітна система такої геометрії дуже складна у виготовленні. Виникнення аварійного режиму або перевантаження при експлуатації трансформатора може спричинити вихід з ладу будь-якої обмотки. Для її заміни необхідно замінити трансформатор. Ремонт такого трансформатора вимагає повного розшихтування ярем для заміни обмотки будьякої фази. Вказані проблеми пов'язані зі значними витратами коштів і часу. Існує ще один недолік прототипу. Трансформатори великої потужності вагою 50-60 т необхідно перевозити від заводу-виробника до місця експлуатації на спеціальних залізничних платформах. При цьому необхідно знімати виступаючі частини конструкції і навіть виготовляти деякі з них роз'ємними. Винахід розв'язує наступну задачу - створення трансформатора на основі модульної конструкції, простого за конструктивним виконанням, надійного і зручного в експлуатації, який за рахунок конструкції просторової магнітної системи має нову властивість – самостійно симетріє фазні напруги при роботі на несиметричне навантаження. Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що трифазний трансформатор, який містить у своєму складі три первинні та вторинні обмотки, просторову магнітну систему, виготовлену із співвідношенням її ширини і ширини стрижнів, на яких розміщено обмотки, більшим одиниці, та співвідношенням довжини стрижнів, на яких розміщено обмотки, і відстані між стрижнями з обмотками і боковими стрижнями, вільними від обмоток, більшим двох; магнітна система складається з трьох модулів, магнітно не зв'язаних між собою, кожен з яких складається з трьох паралельних стрижнів, з'єднаних двома ярмами, на середньому стрижні розміщено первинну і вторинну обмотки, три модулі об'єднані між собою боковими поверхнями стрижнів в єдиний пристрій і скріплені механічно - стяжками, хомутами або будь-яким іншим способом; три модулі об'єднані між собою верхніми поверхнями ярем в єдиний пристрій і скріплені механічно - стяжками, хомутами або будь-яким іншим способом; трансформатор утворений трьома автономними механічно не з'єднаними модулями, кожен з яких функціонує автономно і представляє собою фазу трансформатора. Суть винаходу та принцип дії пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено трифазний трансформатор, просторова магнітна система якого складена з трьох модулів 1, які механічним способом об'єднуються в єдиний пристрій поверхнями бокових стрижнів, в якому кожному модулю відповідає одна з фаз трансформатора 2. На фіг. 2 зображено поперечний переріз трансформатора, складеного з трьох модулів 1, кожен з яких має вигляд прямокутного паралелепіпеда, утвореного трьома паралельними стрижнями, з'єднаними між собою двома ярмами, на середньому стрижні розміщено обмотки 2. На фіг. 3 зображено трифазний трансформатор, просторова магнітна система якого складена з трьох модулів 1, які механічним способом об'єднуються в єдиний пристрій поверхнями ярем, в якому кожному модулю відповідає одна з фаз трансформатора 2. 1 UA 104527 C2 5 10 15 20 25 30 35 На фіг. 4 зображено поперечний переріз трансформатора, складеного з трьох модулів, кожен з яких має вигляд прямокутного паралелепіпеда, утвореного трьома паралельними стрижнями 1, з'єднаними між собою двома ярмами, на середньому стрижні розміщено обмотки 2. На фіг. 5 зображено один з трьох модулів, з яких складається трифазний трансформатор. Магнітна система 1 модуля має вигляд прямокутного паралелепіпеда з поперечним перерізом у вигляді трьох паралельних стрижнів, з'єднаних між собою двома ярмами, на середньому стрижні розміщено обмотки 2. З'єднання обмоток трьох таких автономних модулів у відповідну схему ("зірка" або "трикутник") утворює трифазну схему роботи трансформатора. На фіг. 6 зображено поперечний переріз автономного модуля трифазного трансформатора з магнітною системою 1 і обмотками 2. Магнітна система кожного модуля-фази (фіг. 5) трансформатора шихтується з пластин електротехнічної сталі товщиною 0,35 або 0,5 мм, які ізольовані і стиснуті (спресовані) між собою та утворюють магнітну систему трансформатора. Модульний спосіб конструювання трансформаторів з подальшим використанням їх у вигляді механічно об'єднаних пристроїв (фіг. 1, фіг. 3) або автономних модулів-фаз (фіг. 5) є основою високотехнологічного трансформаторобудування. При такому підході значно спрощується проектування, виробництво, заводські випробування, експлуатація та ремонт трансформаторів, зменшується час і затрати на виконання усіх цих процесів та підвищується їх якість. Трансформатор модульної конструкції самостійно симетрує фазні напруги при роботі на несиметричне навантаження. Нова властивість обумовлена просторовою конструкцією модулів, завдяки якій при типовому з'єднанні електричних обмоток трифазного трансформатора значно зменшуються потоки нульової послідовності. Покращуються характеристики трансформаторів за рахунок зниження шумів і вібрацій, які в першу чергу залежать від їх габаритів і способу охолодження. Модульне конструювання і виготовлення трансформаторів вирішує проблему транспортування їх від заводу до місця експлуатації, так як для цього немає потреби у виготовленні спеціальних платформ. Трансформатори, просторова магнітна система яких виконана по модульному способу, мають вищу надійність і більший ресурс роботи в порівнянні з трансформаторами з монолітною магнітною системою завдяки пониженню рівня вібрацій і шумів в окремих модулях. Локалізація магнітною системою потоків розсіяння та перетворення їх у робоче поле зумовила значне його зростання і усунула необхідність перевантаження обмоток і використання примусових систем для їх охолодження. Трансформатори модульної конструкції магнітної системи виготовляють в сухому виконанні. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 1. Трифазний трансформатор, який містить у своєму складі три первинні та вторинні обмотки, просторову магнітну систему, виготовлену із співвідношенням її ширини і ширини стрижнів, на яких розміщено обмотки, більшим одиниці, та співвідношенням довжини стрижнів, на яких розміщено обмотки, і відстані між стрижнями з обмотками і боковими стрижнями, вільними від обмоток, більшим двох, який відрізняється тим, що магнітна система виконана з трьох модулів, магнітно не зв'язаних між собою, кожен з яких складається з трьох паралельних стрижнів, з'єднаних між собою двома ярмами, на середньому стрижні розміщено первинну і вторинну обмотки. 2. Трифазний трансформатор за п. 1, який відрізняється тим, що три модулі об'єднані та скріплені механічно боковими поверхнями стрижнів в єдиний пристрій. 3. Трифазний трансформатор за п. 1, який відрізняється тим, що три модулі об'єднані та скріплені механічно верхніми поверхнями ярем в єдиний пристрій. 4. Трифазний трансформатор за п. 1, який відрізняється тим, що він утворений трьома автономними механічно не об'єднаними модулями. 2 UA 104527 C2 3 UA 104527 C2 4 UA 104527 C2 5 UA 104527 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6