Провід з послідовною транспозицією

Реферат: Представлений винахід стосується проводу (2) з послідовною транспозицією, який містить декілька ідентичних жил (20), які з'єднані вздовж однієї із своїх сторін по всій довжині, при цьому кожна жила (20) послідовно і періодично займає кожне можливе положення всередині поперечного перерізу усього проводу. Згідно з винаходом, кожна жила (20) є підгрупою, яка містить принаймні два дроти з прямокутним поперечним перерізом, міцно з'єднані між собою з'єднувальним покриттям для формування згаданої підгрупи. Дроти в підгрупі можуть розташовуватися або один на іншому, або один поруч з іншим. UA 108626 C2 (12) UA 108626 C2 UA 108626 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Представлений винахід відноситься до розщеплених транспонованих проводів. Провід з послідовною транспозицією або ППТ складається з декількох ідентичних жил, типово емальованих прямокутних дротів, які з'єднані вздовж однієї із своїх сторін по всій довжині, при цьому кожна жила послідовно і періодично займає кожне можливе положення всередині поперечного перерізу усього провідника. Фігура 1 зображає відомий розщеплений транспонований провід 1, описаний, наприклад, в документі US 6657122, при цьому згаданий транспонований провід 1 містить певну кількість плоских прямокутних часткових провідників 3, які розташовані у двох примикаючих один до іншого стосах 4. Між двома стосами 4 може поміщатися паперова смуга 5. Кожна жила або частковий провідник 3 покритий ізоляційним емалевим покриттям. Часткові провідники 3 зміщуються в площині шляхом згинання через наперед встановлені проміжки так, що їх положення в поперечному перерізі усього розщепленого паралельного проводу 1 регулярно змінюється через порівняно короткі інтервали. Точки зміщення вказані позицією 7. Основною функцією транспозиції є врівноваження розподілу енергії всередині обмоток, знижуючи втрати електричної енергії, а також надання провідникові гнучкості. Згідно з технічними вимогами клієнта, якщо провід з послідовною транспозицією (ППТ) не потребує ізоляції, то жили в цілому можуть обгортатися, головним чином, паперовими стрічками з чистої целюлози або іншими стрічками, сітчастими стрічками і моноволокнами. Основною функцією обгортання є забезпечення електричної ізоляції і також забезпечення механічного опору та захисту під час роботи. Транспоновані проводи головним чином використовуються в обмотках трансформатора високої потужності та інших обмотках електричних пристроїв. Насправді, для обмоток трансформаторів високої потужності існує потреба в обмеженні додаткових втрат, спричинюваних індукованими вихровими струмами в мідних проводах завдяки змінному магнітному потоку розсіяння, який проходить навколо обмоток. За допомогою проводу з послідовною транспозицією (ППТ) додаткові втрати знижуються, дякуючи поділу поперечного перерізу мідного проводу на більшу кількість окремо емальованих жил з однаковим поперечним перерізом. Однак, сьогодні на ринку можна знайти тільки проводи з послідовною транспозицією (ППТ) з максимум приблизно 85 жилами. Повинно бути необхідним збільшити кількість жил, використовуваних в проводі з послідовною транспозицією (ППТ), для надання користувачам можливості виготовляти нові або інші обмотки для покращення ефективності та інших параметрів трансформаторів і інших електричних пристроїв. Збільшення кількості жил в проводах з послідовною транспозицією (ППТ), як було розкрито вище, повинно бути теоретично можливим, але більш складаним і повинні потребуватися більші транспонувальні пристрої і капіталовкладення. Задачею винаходу є надання нової структури для проводу з послідовною транспозицією (ППТ) з більшою кількістю жил, яку можна легко виготовляти без додаткових грошових витрат. Ця задача вирішується проводом з послідовною транспозицією або ППТ, який містить декілька ідентичних жил, які з'єднані вздовж однієї із своїх сторін по всій довжині, при цьому кожна жила послідовно і періодично займає кожне можливе положення всередині поперечного перерізу усього проводу, при цьому кожна жила є підгрупою, яка містить принаймні два дроти з прямокутним поперечним перерізом, при цьому дві більші сторони двох дротів в кожній підгрупі повернуті одна до іншої, який відрізняється тим, що принаймні два дроти з'єднані між собою з'єднувальним покриттям, нанесеним між згаданими двома більшими сторонами, для формування згаданої підгрупи. Згадані принаймні два дроти можуть з'єднуватися між собою меншими бічними сторонами свого поперечного перерізу. В першому варіанті виконання, згадане з'єднувальне покриття повністю оточує дроти кожної підгрупи. Альтернативно, згадане з'єднувальне покриття повністю оточує дроти кожної підгрупи за виключенням зовнішнього лівого і правого краю кожної підгрупи. Альтернативно, згадане з'єднувальне покриття розташоване тільки між двома плоскими сторонами дротів, які повернуті одна до іншої в кожній підгрупі. Ознаки винаходу стануть очевидними з читання наступного детального опису декількох можливих варіантів виконання, реалізованих згідно з наступними супровідними кресленнями: - вже описана Фігура 1 зображає розщеплений транспонований провід попереднього рівня техніки; - Фігура 2 зображає вид поперечного перерізу транспонованого проводу згідно з можливим варіантом виконання винаходу; 1 UA 108626 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - Фігура 3 зображає збільшений вид поперечного перерізу жили в транспонованому проводі з фігури 1; - Фігура 4 зображає збільшений вид поперечного перерізу жили транспонованого проводу згідно з другим можливими варіантом виконання винаходу; - Фігура 5 зображає вид поперечного перерізу третього варіанту виконання проводу з послідовною транспозицією (ППТ) згідно з представленим винаходом; - Фігури 6-9 зображають декілька інших можливих варіантів виконання підгрупи, яка може використовуватися в проводі з послідовною транспозицією (ППТ) згідно з винаходом. Посилаючись спершу на фігури 2 і 3, тепер буде описуватися перший варіант виконання проводу 2 з послідовною транспозицією згідно з винаходом. У цьому варіанті виконання провід 2 містить п'ять ідентичних жил 20, які класично транспоновані для формування проводу 2 з послідовною транспозицією: тому, як згадано вище, згадані жили з'єднані вздовж однієї із своїх сторін по всій довжині і кожна жила послідовно і періодично займає кожне можливе положення всередині поперечного перерізу усього проводу для формування проводу з послідовною транспозицією. Однак, хоча кожна з жил відомих транспонованих проводів відповідає емальованому прямокутному дроту, кожна жила 20 у цьому першому варіанті виконання є підгрупою, яка містить два дроти 30а, 30b з прямокутним поперечним перерізом, з'єднані між собою з'єднувальним покриттям 50. Як краще зображено на фігурі 3, кожен дріт 30а, 30b, типово виготовлений з міді, переважно покривається одним або більшою кількістю шарів різних лаків або ізоляційних плівок для формування ізольованого провідника. Два дроти 30а, 30b з'єднані між собою меншими бічними сторонами свого поперечного перерізу. З'єднувальне покриття може бути різного типу лаками і наноситься навколо двох дротів і на з'єднувальну сторону. Кожна підгрупа 20 утворює тут подвійний провідник. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) 2, таким чином, сформований п'ятьма подвійними провідниками і потім можуть ідентифікуватися усі десть дротів, тоді як класичний провід з послідовною транспозицією (ППТ) повинен мати тільки п'ять дротів. Хоча підгрупа 20, зображена на фігурі 3, містить два дроти, принцип винаходу може узагальнюватися для будь-якої підгрупи, яка містить три або більшу кількість з'єднаних між собою дротів. Окрім того, дроти в одній і тій же підгрупі можуть розташовуватися один на іншому замість поруч один з іншим. Це альтернативне розміщення зображене на фігурі 4, у якому підгрупа 20' містить два дроти 30'а, 30'b, кожен з яких покритий ізоляційним шаром 40'а, 40'b і з'єднані між собою більшими сторонами свого поперечного перерізу за допомогою з'єднувального покриття 50. Дякуючи винаходу, таким чином, можна виконати провід з послідовною транспозицією (ППТ) з більшою кількістю провідників, типово подвійний або потрійний стандарт, в залежності від складу підгрупи (наприклад 85 × 2=170 дротів). Вибір розташування (один поруч з іншим або один на іншому) в підгрупі залежить від застосування, для якого передбачений кожен провід з послідовною транспозицією (ППТ). Наприклад, в центральній частині трансформаторів з сердечником індукований електричний струм має максимальну силу, коли поперечний переріз витка провідника орієнтований в осьовому напрямі (перпендикулярно) всередині силових ліній магнітного поля, тоді як сила струму є мінімальною, коли поперечний переріз провідника орієнтований в поздовжньому напрямі всередині магнітного поля. З цієї причини, центральна частина трансформатора з сердечником вимагає транспонованих проводів з найменш можливою товщиною дроту (беручи до уваги реальний рівень техніки, який дозволяє товщину до приблизно 1,0-1,1 мм), тоді як ширина дроту не важлива. Однак, на кінцях трансформатора потік розсіяння проходить зовні обмоток. У цьому випадку, повинно бути вигідним зменшити ширину замість товщини. Для першого застосування (центральна частина трансформатора з сердечником), в одній підгрупі проводу з послідовною транспозицією (ППТ) може переважно застосовуватися розташування дротів один на іншому. У вигляді прикладу, порівняно з проводом з послідовною транспозицією (ППТ) згідно з попереднім рівнем техніки, у якому кожна жила (унікальний дріт) може мати мінімальну товщину 1 мм, використання підгруп з двох дротів товщиною 0, 5 мм, з'єднаних більшими сторонами свого поперечного перерізу, дозволяє подвоювати для того ж поперечного перерізу відношення ширини до товщини для кожного дроту, що є вигідним для магнітного потоку. 2 UA 108626 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Іншим способом для другого застосування (торцева частина трансформатора з сердечником) буде надаватися перевага розташуванню дротів поруч один з іншим в одній підгрупі проводу з послідовною транспозицією (ППТ). У вигляді прикладу, порівнюючи з проводом з послідовною транспозицією (ППТ) згідно з попереднім рівнем техніки, у якому кожна жила (унікальний дріт) може мати мінімальну ширину приблизно 2,8 мм, застосування підгруп з двох дротів шириною 1,4 мм, з'єднаних меншими сторонами свого поперечного перерізу, дозволяє зменшити в два рази для того ж поперечного перерізу відношення ширини до товщини для кожного дроту. Для деяких інших застосувань користувач проводу може потребувати два або більшу кількість з'єднаних паралельно проводів з послідовною транспозицією (ППТ). У таких випадках, окремий провід з послідовною транспозицією (ППТ) покривається папером або спеціальними стрічками без необхідності використовуючи простір. За допомогою представленого винаходу певна кількість з'єднаних паралельно проводів з послідовною транспозицією (ППТ) можуть переважно замінятися єдиним проводом з послідовною транспозицією (ППТ), який містить ідентичні підгрупи з двох або більшої кількості дротів, що надає можливість виконувати ту ж функцію, проте ефективнішим способом. Приклад такого унікального проводу з послідовною транспозицією (ППТ) зображений на фігурі 5. Тут провід з послідовною транспозицією (ППТ) 2" має ту ж структуру, що й провід з послідовною транспозицією (ППТ) 2 з фігури 2 з п'ятьма ідентичними підгрупами 20, кожна з яких містить два дроти, з'єднаних меншими сторонами свого поперечного перерізу. Однак, як вказано або пунктирними лініями або суцільними лініями, п'ять дротів, взяті справа і, відповідно, зліва кожної підгрупи, використовуються разом, якщо вони відносяться до одного і того ж проводу з послідовною транспозицією (ППТ). Можливі інші кореляції без виходу за рамки представленого винаходу. У цьому випадку, економиться папір, необхідний для ізоляції, оскільки папір необхідно тільки обгорнути навколо усього проводу з послідовною транспозицією (ППТ). Хоча з'єднувальне покриття 50 завжди зображується на фігурах 2 - б як те, що повністю оточує дроти кожної підгрупи, можливі інші структури для міцного кріплення між собою дротів в одній і тій же підгрупі. Фігури 6-9 зображають декілька альтернативних структур. Фігури 6 і 8 зображають, наприклад, конфігурацію, у якій з'єднувальне покриття 50 оточує дроти за виключенням зовнішнього лівого і правого краю, відповідно, для дротів, розташованих поруч один з іншим і один на іншому. Фігура 7 зображає дроти, розташовані поруч один з іншим, де з'єднувальне покриття 50 має дві щілини у площині з'єднання. Фігура 9 зображає дроти, розташовані один на іншому, із з'єднувальним покриттям 50, розташованим тільки між двома великими плоскими сторонами дротів, які повернуті одна до іншої. З'єднувальне покриття може формуватися будь-яким матеріалом із зв'язуючими властивостями при особливих температурах, включаючи, але не обмежуючись епоксидними емалями, такими як епокси-фенокси емаль, ароматичні поліаміди, поліестерні або поліестерімідні (РЕ або РЕІ) емалі або полівініформальні (PVA) емалі. Дякуючи винаходу, таким чином, тепер можна надати користувачам провід з послідовною транспозицією (ППТ) з більшою кількістю дротів, великою гнучкістю використання в залежності від застосування. Виробництво такого проводу з послідовною транспозицією (ППТ) є легким. Потребується тільки новий інструмент для виготовлення підгруп з двох або більшої кількості дротів, з'єднаних між собою з'єднувальним покриттям 50. Потім, підгрупи об'єднуються для одержання проводу з послідовною транспозицією (ППТ) з новими модифікаціями відомих пристроїв з проводами з послідовною транспозицією (СТС). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) (2; 2"), який містить декілька ідентичних жил (20; 20'), які з'єднані вздовж однієї із своїх сторін по всій довжині, при цьому кожна жила (20, 20') послідовно і періодично займає кожне можливе положення всередині поперечного перерізу усього проводу, при цьому кожна жила (20; 20') є підгрупою, яка містить принаймні два дроти (30а, 30b; 30'a, 30'b) з прямокутним поперечним перерізом, при цьому дві більші сторони двох дротів в кожній підгрупі повернуті одна до іншої, який відрізняється тим, що принаймні два дроти з'єднані між собою з'єднувальним покриттям (50), нанесеним принаймні між згаданими двома більшими сторонами, для формування згаданої підгрупи. 3 UA 108626 C2 5 10 15 2. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) (2; 2") за п. 1, який відрізняється тим, що згадані принаймні два дроти (30а, 30b) з'єднані меншими сторонами свого поперечного перерізу. 3. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) за п. 1, який відрізняється тим, що згадані принаймні два дроти (30'а, 30'b) з'єднані між собою більшими сторонами свого поперечного перерізу. 4. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) (2; 2") за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що кожен із згаданих принаймні двох дротів є ізольованим провідником. 5. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згадане з'єднувальне покриття (50) повністю охоплює дроти кожної підгрупи. 6. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що згадане з'єднувальне покриття (50) повністю охоплює дроти кожної підгрупи за виключенням зовнішнього лівого і правого краю кожної підгрупи. 7. Провід з послідовною транспозицією (ППТ) за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що згадане з'єднувальне покриття (50) у кожній підгрупі розташоване тільки між двома великими плоскими сторонами дротів, які повернуті одна до іншої. 4 UA 108626 C2 5 UA 108626 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6