Трехфазное индукционное устройство с симметричной пространственной магнитной системой

 

Использование: в электротехнике, в частности в высоковольтных индукционных устройствах. Сущность изобретения; устройство содержит симметричную пространственную магнитную систему, ямра 1,2 Y-образной формы, установленные на торцы стержней 3 магнитолровода обмотки 4, два короба 5, установленные через изоляционные прокладки на ярма, стянуты стяжными шпильками, демпферно-прессующее устройство, установленное со стороны торцов катушек, состоящее из контактирующих между собой прессующих болтов 9, прижимной шайбы в виде диска 11 С-образной формы из немагнитного металла, жесткой пластины 12 по форме диска, эластичной прокладки в виде эластичного кольца 13, расположенного в углублениях торца секционированной катушки 6. Жесткая пластина 12 противоположной стороной контактируете диском 9, шпильки выполнены из немагнитной стали, в магнитном зазоре 5 расположена прокладка по форме ярма 2, 3 в виде жесткой проставки 18 из изоляционного материала.13 ил. w w е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 01 F 27/30, 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

AH

: .E4 4

ЕЯА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

0л 4

Ql (Я

M (21) 4857790/07 (22) 06.08.90 (46) 07.10,92, Бюл, М 37 (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР (72) И.Ф.Красуцкий, Н,В.Рудюк и С,И.Красуцкая (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 838775; кл. Н 01 F 27/30, 1981.

2, Авторское свидетельство СССР

М 1089637, кл. Н 01 F 27/26, 1984. (54) ТРЕХФАЗНОЕ ИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО С СИММЕТРИЧНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ МАГНИТНОЙ СИСТЕМОЙ (57) Использование: в электротехнике. в частности в высоковольтных индукционных устройствах. Сущность изобретения; устройство содержит симметричную пространственную магнитную систему, ямра 1,2

Y-образной формы, установленные на торцы стержней 3 магнитопровода обмотки 4, два короба 5, установленные через изоляционные прокладки на ярма, стянуты стяжными шпильками, демпферно-прессующее устройство, установленное со стороны торцов катушек, состоящее из контактирующих между собой прессующих болтов 9, прижимной шайбы в виде диска 11 С-образной формы из немагнитного металла, жесткой пластины 12 по форме диска, эластичной прокладки в виде эластичного кольца 13, расположенного в углублениях торца секционированной катушки 6, Жесткая пластина

12 противоположной стороной контактирует с диском 9, шпильки выполнены из немагнитной стали, в магнитном зазоре 5 расположена прокладка по форме ярма 2, 3 в виде жесткой проставки 18 из изоляционного материала, 13 ил.

1767552

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным индукционным устройствам, и может быть использовано при создании индуктивно-емкостных преобразователей (ИЕП), являю- 5 щихся неотъемлемой составной частью зарядного устройства мощных генераторов импульсных токов (ГИТ) электрогидравлических установок, работающйх в режиме электрического разряда в жидкости, 10

Известно устройство, активная часть которого f1) содержит магнитопровод, катушки и стяжной узел, состоящий из эластичной изоляционной и металлической пластин, кольца, винтов и стяжных шпилек, 15

Недостатком известной конструкции является низкая прочность стяжного демпферно-прессующего узла из-за недостаточной жесткости эластичной пластины, которая в процессе прессовки катушек те- 20 ряет свои демпфирующие свойства и упругость в.результате возникающего под нагрузкой растекания материала пластины, В результате этого в процессе эксплуатации снижается усилие прессовки, особенно в ус- 25 ловиях воздействия вибрационных и ударных нагрузок, Кроме того, недостатком известного технического решения является увеличение габаритов магнитопровода за счет значительной высоты прессующего уз- 30 ла.

Прототипом предлагаемого технического решения является трехфазный высоковольтный дроссель с симметричной пространственной магнитной системой (21, 35 содержащий магнитопровод, ярма Y-образной формы, из них верхнее установлено на свободных торцах стержней магнитопровода и образует с ним магнитный зазор, в котором размещена прокладка, секциони- 40 рованные катушки, короба с ребрами жест,кости по форме ярем, изоляционные пластины, прижимные шайбы, стяжной узел, включающий шпильки, болты и эластичные прокладки. 45

Недостатком известного технического решения является неравномерность и нестабильность вертикальной прессовки секционированных катушек из-за низкой жесткости эластичной прокладки, посколь- 50 ку в схеме нет ограничителей с помощью которых эластичная прокладка могла бы проявить упругие демпфирующие свойства.

Низкая жесткость эластичной прокладки между торцами секций катушки, залитых 55 эпоксидным компаундом, создает условия, при которых в процессе прессовки образуются трещины, сколы компаунда, из-за которых происходит витковое замыкание обмоток катушек, и дроссель выходит из строя, Кроме того, в известном решении не предусмотрена регулировка магнитного зазора при эксплуатации, что снижает ремонтоспособность и эксплуатационную надежность.

Недостатком прототипа является также низкая пожаробезопасность, поскольку магнитные силовые линии замыкаются по воздуху, и стяжные шпильки, находящиеся в районе воздушного зазора, нагреваются настолько, что загораются изоляция, лаковое покрытие и другие детали, что ведет к витковому замыканию катушек и выходу из строя всей конструкции.

Цель изобретения — повышение динамической устойчивости и эксплуатационной надежности в условиях повышенной вибрации и ударных нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что трехфазное индукционное устройство с симметричной пространственной магнитной системой, содержащее ярма Y-образ-" ной формы, установленные на торцы стержней магнитоп ровода, обмотки, размещенные на каркасах с фланцами, два короба, выполненных по форме ярма с ребрами жесткости, установленных через изоляционные прокладки на ярма и стянутых стяжными шпильками, демпферно-прессующее устройство, состоящее из прессующих болтов, прижимных шайб, эластичных прокладок, согласно изобретению, снабжено жесткой изоляционной прокладкой и регулировочными шайбами, демпферно-прессующее устройство снабжено жесткими пластинами и размещено на крайних торцах обмоток, один конец прессующих болтов выполнен в виде сферы, прижимная шайба выполнена незамкнутой из немагнитной стали с кольцевой проточкой на одной из ее поверхностей, жесткие пластины выполнены в виде незамкнутой шайбы с кольцевым углублением на одной из ее поверхностей, эластичная прокладка выполнена в виде незамкнутого пластинчатого кольца, обмотка выполнена секционированной, фланцы каркасов обмоток выполнены с кольцевыми углублениями, эластичная прокладка размещена между соседними фланцами секций обмоток в их кольцевых углублениях, а также в кольцевых углублениях крайнего фланца и жесткой пластины, противоположная сторона которой контактирует с прижимной шайбой, в кольцевой проточке которой равномерно расположены сферические торцы прессующих болтов, установленных противоположным концом в ребрах жесткости короба, жесткая изоляционная прокладка выполнена по форме ярма с углублением на одной из ее торцовых повер1767552 хностей для размещения в нем ярма, а на противоположной ее поверхности в части размещения торцов стержней магнитопровода выполнены углубления для размещения в них регулировочных шайб и торцов стержней, жесткость материала пластинчатого кольца, расположенного в углублениях крайнего фланца и жесткой пластины, выше жесткости пластинчатого кольца, установленного в углублениях соседних фланцев секций обмоток.

1. Существенный признак — устройство снабжено жесткой изоляционной прокладкой и регулировочными шайбами. Наличие

10

15 жесткой изоляционной прокладки позволило обеспечить центровку и фиксацию свободных концов стержней магнитопровода относительно верхнего ярма. Кроме того, конструкция устройства, благодаря нали20 чию жесткой прокладки, позволяет регулировать воздушный зазор в магнитопроводе не только в заводских условиях одним человеком, но и в условиях эксплуатации.

2. Существенный признак — демпферно25 прессующее устройство снабжено жесткими пластинами и размещено на крайних торцах обмоток, один конец прессующих болтов выполнен в виде сферы, прижимная шайба выполнена незамкнутой из немагной из ее поверхностей, жесткие пластины выполнены в виде незамкнутой шайбы с кольцевыми углублениями на одной из ее поверхностей, эластичная прокладка вы35 полнена в виде незамкнутого пластинчатого кольца, обмотка выполнена секционированной, фланцы каркасов обмоток выполнены с кольцевыми углублениями, эластичная прокладка размещена между соседними флан40 цами секций обмоток в их кольцевых углублениях, а также в кольцевых углублениях крайнего фланца и жесткой пластины, противоположная сторона которой контактирует с прижимной шайбой, в кольцевой

45 проточке которой равномерно расположены сферические торцы прессующих болтов, установленных противоположным концом в ребрах жесткости короба.

Конструктивная схема предложенного демпферно-прессующего устройства, в от50 личие от известных устройств, позволяет использовать практически всю площадь торцов секционированных обмоток, что существенно снижает давление прессовки на

55 единицу площади и тем самым улучшает качественные характеристики вертикальной прессовки (равномерность, постоянство заданного усилия, динамическая устойчивость), обеспечивает надежную работу в условиях вибрационных и ударных нитной стали с кольцевой проточкой на од- 30 нагрузок. Предложенное техническое решение обеспечивает фиксацию демпфернопрессующего устройства относительно продольной оси стержней магнитопровода с помощью прессующих болтов, а также обеспечивает постоянство габаритных размеров магнитопровода, что позволяет сохранить стабильность прессующего усилия в процессе эксплуатации устройства.

Благодаря упругим демпфирующим свойствам эластичного кольца, воспринимающего вибрационные и ударные нагрузки от коробов с ярмами в процессе работы, исключается появление трещин и сколов заливочного компаунда секций обмоток и, следовательно, устраняется витковое замыкание, т.е, обеспечивается надежная работа всего устройства. Наличие в жесткой пластине и эластичном кольце паза, ширина которого превышает толщину шихтованного Y-образного ярма, создает благоприятные условия для замены вышедших из строя деталей новыми в условиях эксплуатации без демонтажа верхнего ярма, а также уменьшает габаритные размеры стержней магнитопровода. Включение в конструктивную схему индукционного устройства прижимной шайбы исключает наличие замкнутого витка, ухудшающего параметры секционированных катушек, а выполнение шайбы из немагнитной стали обеспечивает пожаробезопасность конструкции, исключает условия прогрессирующего старения изоляции, Наличие в конструкции жесткой пластины с углублениями предохраняет высоковольтные выводы катушек от повреждений изоляции в процессе вертикальной прессовки, 3. Существенный признак — жесткая изоляционная прокладка выполнена по форме ядра с углублением на одной из ее торцовых поверхностей для размещения в нем ярма, а на противоположной ее поверхности в части размещения торцов стержней магнитопровода выполнены углубления для размещения в них регулировочных шайб и торцов стержней, что позволило создать монолитную, простую и технологичную конструкцию индукционного устройства, в которой с помощью буртиков в прокладке исключена возможность смещения верхнего ярма с места установки его в выборке жесткой прокладки, т.е. создало условия надежной центровки ярма относительно вертикальной оси индукционного устройства.

Кроме того, установка свободных концов стержней магнитопровода в углублениях на противоположной от выборки стороне жесткой прокладки, позволило обеспечить

1767552

10

15 перпендикулярность магнитопровода относительно нижнего ярма. Вместе с тем в углублениях размещены регулировочные шайбы, обеспечивающие величину необходимого, по условиям эксплуатации, воздушного зазора в магнитопроводе и одновременно эти же углубления играют роль весьма надежного фиксированного элемента для свободных концов стержней магнитопровода, что всегда обеспечивает равномерность воздушного зазора между торцами каждого стержня магнитопровода и Y-образным верхним ярмом, что положительно сказывается на параметрах индукционного устройства.

4. Существенный признак — жесткость материала пластинчатого кольца, расположенного в углублениях крайнего фланца и жесткой пластины, выше жесткости пластинчатого кольца, установленного в углублениях соседних фланцев секций обмоток, При .таком подборе жесткости указанных колец устраняется динамическое воздействие и передача колебаний при работе конструкции устройства в условиях воздействия повышенной вибрации и ударных нагрузок на секции обмоток, что исключает появление на них трещин, сколов заливочного компаунда, исключается витковое замыкание, повышается эксплуатационная надежность. При эксплуатации более жесткие пластинчатые кольца, установленные на торцах секционированных обмоток, воспринимают за малые промежутки времени первыми воздействие вибрационных и ударных нагрузок от короба с ярмами через немагнитные прижимные шайбы, совместно с жесткими пластинами демпфируют эти воздействия и уже сдемпфированные усилия через секции обмоток передают на эластичные кольца меньшей жесткости, установленные между секциями, и также запасают энергию, но уже более низкого уровня динамического воздействия, а через большие промежутки времени передают запасенную энергию каждой секции обмоток, но уже с гораздо меньшим ускорением.

Правильный подбор жесткости материала указанных металлических колец обеспечивает уменьшение коэффициента динамичности на резонанс, т.е. поскольку жесткость материала пластинчатых колец на торце секционированных обмоток с обеих сторон в составе демпферно-прессующего устройства выше жесткости матвриала пластинчатых колец, установленных между секциями в углублениях, общая жесткость всех колец на каждой секционированной обмотке изменяется, а это, в свою очередь, ведет к изменению резонансной частоты и, 20

55 естественно, к уменьшению коэффициента динамичности на резонанс, что способствует повышению эксплуатационной надежности.

Все перечисленные признаки обеспечивают повышение эксплуатационной надежности и продление срока службы в условиях повышенной вибрации и ударных нагрузок и, следовательно, являются существенными и новыми, На фиг,1 изображен продольный разрез индукционного устройства по А — А; на фиг.2— вид сверху; на фиг,3 — разрез жесткой изоляционной прокладки по  — В; на фиг.4 — вид прокладки сверху; на фиг.5 изображена регулировочная шайба; на фиг.6 — изображен элемент I демпферно-прессующего устройства; на фиг.7 изображена стяжная шпилька, установленная в коробах; на фиг,8 — вид прижимной шайбы, сверху; на фиг.9 — разрез прижимной шайбы по Г-Г; на фиг,10— вид жесткой пластины, сверху; на фиг.11— разрез жесткой пластины по Д-Д; на фиг,12— вид пластинчатого кольца, сверху; на фиг.13— разрез пластинчатого кольца по Š— F.

Трехфазное индукционное устройство с симметричной пространственной магнитной системой (фиг,1, 2) содержит ярма Y-образной формы: 1 — верхнее, 2 — нижнее, установленные на торцы стержней магнитопровода 3, обмотки 4, размещенные на каркасах с фланцами, два короба 5, по форме ярма с ребрами жесткости, установленные через изоляционные прокладки на ярма и стянутые стяжными шпильками 7 (фиг,2, 7), демпферно-прессующее устройство, состоящее из прессующих болтов 8 (фиг.6), прижимных шайб 9, эластичных прокладок 10 (фиг.13). Устройство снабжено жесткой изоляционной прокладкой 11 (фиг,4) и регулировочными шайбами 12 (фиг,5). Демпферно-прессующее устройство снабжено жесткими пластинами 13 (фиг.11) и размещено на крайних торцах 14 (фиг,1, 6) обмоток 4, один конец прессующих болтов 8 выполнен в виде сферы 15 (фиг,6). Прижимная шайба 9 выполнена незамкнутой из немагнитной стали с кольцевой проточкой 16 (фиг.2, 6) на одной из ее поверхностей. Жесткие пластины 13 выполнены в виде незамкнутой шайбы с кольцевым углублением 17 на одной из ее поверхностей. Эластичная прокладка 10 выполнена в виде незамкнутого пластинчатого кольца, Обмотка 4 выполнена секционированной, Фланцы каркасов обмоток 4 выполнены с углублениями 18 (фиг.1, 6). Эластичная прокладка 10 размещена между соседними фланцами секций обмоток 4 в их кольцевых углублениях 18, а также в кольцевых углублениях 18 (фиг,1, 6) 1767552

5

25

40

55 крайнего фланца и жесткой пластины 13, противоположная сторона которой контактирует с прижимной шайбой 9, в кольцевой проточке которой равномерно расположены сферические торцы 15 прессующих болтов 8, установленных противоположным концом 19 в ребрах жесткости короба 5.

Жесткая изоляционная прокладка 11 выполнена по форме ярма 1 и 2 с углублениями 20 (фиг.1, 4) на одной из ее торцевых поверхностей для размещения в нем ярма 1, а на противоположной ее поверхности в части размещения торцов стержней магнитопровода 3 выполнены углубления 21 (фиг,4) для размещения в них регулировочных шайб 12 (фиг.5) и торцов стержней, Жесткость материала пластинчатого кольца 10, расположенного в углублениях 18, 17 крайнего фланца и жесткой пластины 13, соответственно выше жесткости пластинчатого кольца 10, установленного в углублениях 18 соседних обмоток 4, Сборку индукционного устройства выполняют в следующей последовательности.

После шихтовки пластин стержней магнитопровода 3 с пластинами нижнего ярма

2 и последующего его обжатия в коробе 5 (на чертеже не показано), устанавливают в соответствующие его отверстия прессовочные болты 8 сферическими торцами 15 вверх

Затем устанавливают прижимную шайбу 9 кольцевой проточкой 16 вниз, совмещая кольцевую проточку 16 со сферическими торцами 15 прессующих болтов 8. На прижимную шайбу 9 устанавливают жесткую пластину 13 углублением 17 вверх, В пластину устанавливают эластичное пластинчатое кольцо 10 с повышенной жесткостью материала. После этого монтируют секционные обмотки 4, т.е. устанавливают секции обмоток 4 на пластинчатое кольцом 10 так, чтобы оно разместилось в углублениях 18 торца секции обмотки. Затем между последующими секциями в аналогичных углублениях устанавливают пластинчатые кольца

10 с меньшей жесткостью их материала, И, наконец, на последней секции обмотки на внутреннем ее торце устанавливают пластинчатое кольцо 10 с жесткостью материала выше, чем жесткость материала колец, устанавливаемых между секциями.

Далее в обратной последовательности, как это мы делали перед монтажом первой секции, поочередно устанавливают жесткую пластину 13, совмещая углубление 17 с пластинчатыми кольцом 10, затем прижимную шайбу 9 кольцевой проточкой 16 вверх.

После этого на торцы стержней магнитопровода 3 устанавливают жесткую изоляционную прокладку 11 углублением 20 вверх, в которое устанавливают верхнее ярмо 1, стянутое автономно в коробе 5, а в углублениях

21 снизу размещают регулировочные шайбы 12 и свободные торцы стержней магнитопровода 3, В соответствующие отверстия коробов 5 устанавливают стяжные шпильки

7 и, наконец, в коробе 5 закрепляют прессующие болты 8, сферический торец 15 которых располагают в соответствующей кольцевой проточке 16 прижимной шайбы 9.

Затем стягивают ярма 1, 2 в коробе 5 стяжными шпильками 7 до расчетной величины, далее — прессующими болтами секционированных обмоток 4. Равномерность прессовки обмоток контролируют по длине выступающей части прессующего болта 8 в коробе 5 и одним из известных способов контрят шпильки 7 и прессующие болты 8.

Использование предложенного технического решения позволяет добиться электродинамической устойчивости секционированных обмоток индукционного устройства, а также эксплуатационной надежности в условиях работы при воздействии ударных и вибрационных нагрузок, Кроме того, предложенная конструкция индукционного устройства обеспечивает равномерную вертикальную прессовку секций обмоток, постоянство заданного прессующего усилия при существенном снижении давления на единицу площади торцов секций обмоток, что позволяет повысить надежность и срок службы устройства в приборном составе, например, высоковольтного малогабаритного ГИТ электрогидравлической установки, Простота конструкции, технологичность в изготовлении, удобство в эксплуатации позволяют существенно повысить ремонтопригодность конструкции, взаимозаменяемость деталей и узлов в условиях эксплуатации, причем технологическое время по ремонту в условиях эксплуатации удалось сократить, по сравнению с прототипом, на 20%.

Формула изобретения

Трехфазное индукционное устройство с сим метр ич ной и рост ра нствен ной магн итной системой, содержащее ярма Y-образной формы, установленные на торцы стержней магнитопровода, обмотки, размещенные на каркасах с фланцами, два короба, выполненных по форме ярма с ребрами жесткости, установленных через изоляционные прокладки на ярма и стянутых стяжными шпильками, демпферно-прессующее устройство, состоящее из прессующих болтов, прижимных шайб, эластичных прокладок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической устойчивости и эксплуатационной надежности в условиях

1767552

12 повышенной вибрации и ударных нагрузок, устройство снабжено жесткой изоляционной прокладкой и регулировочными шайбами, демпферно-прессующее устройстве снабжено жесткими пластинами и размещено на крайних торцах обмоток, один конец прессующих болтов выполнен в виде сферы, прижимная шайба выполнена незамкнутой из немагнитной стали с кольцевой проточкой на одной из ее поверхностей, жесткие пластины выпоЛнены в виде незамкнутой шайбы с кольцевым углублением на одной из ее поверхностей, эластичная прокладка выполнена в виде пластинчатого кольца, обмотка выполнена секционированной, фланцы каркасов обмоток выполнены с кольцевыми углублениями, эластичные прокладки размещены между соседними фланцами каркасов обмоток в их кольцевых углублениях, а также в кольцевых углублениях крайнего фланца и жесткой пластины, противоположная сторона которой контактирует с прижимной шайбой, в кольцевой проточке которой равномерно расположе5 ны сферические торцы прессующих болтов, установленных противоположным концом в ребрах жесткости короба, жесткая изоляционная прокладка выполнена по форме ярма с углублением на одной из ее торцевых по10 верхностей для размещения в нем ярма, а на противоположной ее поверхности в части размещения торцев стержней магнитопровода выполнены углубления для размещения в них регулировочных шайб и торцев

15 стержней, жесткость материала пластинчатого кольца, расположенного в углублениях крайнего фланца и жесткой пластины, выше жесткости пластинчатого кольца, установленного в углублениях соседних фланцев

20 секций обмоток, i767552

1767552 о 8, noeep ymo

Фиа 7

Фиг.ff

Составитель Ф,Чиркина

Техред М.Моргентал Корректор М,Керецман

Редактор Б.Федотов

Заказ 3551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101