Тороидальный трансформатор

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении тороидальных трансформаторов преимущественно с большим значением токов первичной обмотки. Технический результат состоит в улучшении охлаждения сердечника трансформатора и одновременно упрощении конструкции обмоток, а также расширении его функциональных возможностей. Тороидальный трансформатор содержит кольцевой сердечник, первичную и вторичную обмотки. В него дополнительно введены три медные шины в виде разомкнутого кольца. Первая и вторая расположены на одной поверхности кольцевого сердечника, а третья выполнена с отверстием внутри и располагается на другой его стороне. Первичная обмотка выполнена в виде секций. Начало каждой секции присоединяется к первой шине, конец секции - ко второй шине. Витки секции, охватывающие сердечник, укладываются через слой изоляции на три шины. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении тороидальных трансформаторов преимущественно с большим значением токов первичной обмотки.

Известны конструкции тороидальных трансформаторов, в которых с целью снижения индуктивности рассеивания первичная обмотка разбивается на секции и равномерно укладывается по окружности сердечника, вторичная обмотка также разбивается на секции и укладывается в те же сектора на первичную обмотку через слой изоляции (а.с. №211637).

При этом конец и начало обмоток каждой секции электрически соединяются между собой с помощью межсекционных перемычек и места соединений изолируются. Это затрудняет равномерную укладку обмотки, что уменьшает коэффициент использования окна сердечника и увеличивает габариты трансформатора. При этом отвод тепла от сердечника трансформатора происходит через первичную и вторичную обмотки и несколько слоев изоляции, толщина которых зависит от требуемого напряжения изоляции, что ухудшает теплоотдачу и приводит к необходимости уменьшения рабочей частоты или величины рабочей индукции трансформатора. В случае, если соотношение витков первичной и вторичной обмоток большое, например, повышающий трансформатор, а также если ток первичной обмотки имеет большую величину более 100(А), например, в повышающих конверторах, работающих от низковольтных источников, возникает необходимость разбивать первичную обмотку на большое количество секций. Это увеличивает количество межсекционных соединений, что в свою очередь увеличивает габариты.

Наиболее близким по технической сущности является трансформатор по патенту РФ №1821821, содержащий тороидальный магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, одна из которых выполнена в виде объемного витка и охватывает магнитопровод с возможностью теплового контакта с поверхностью магнитопровода.

Существенными недостатками устройства, взятого в качестве прототипа, являются:

1) сложность изготовления объемного витка при необходимости обеспечения хорошего теплового контакта с сердечником трансформатора;

2) в случае применения сердечника в трансформаторе с большим значением токов первичной обмотки, например, мощные повышающие трансформаторы, необходимо увеличить сечение объемного витка, что значительно увеличит сложность формовки объемного витка на сердечнике, при этом полностью исключается возможность применения «мягких» сердечников из аморфных сплавов, например, «ГАММАМЕТ», что существенно ограничивает область применения, т.е. функциональные возможности;

3) невозможность изменения числа витков одной из обмоток трансформатора, что также ограничивает функциональные возможности.

Целью изобретения является улучшение охлаждения сердечника трансформатора и одновременно упрощение конструкции обмоток, а также расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в тороидальный трансформатор, содержащий кольцевой сердечник, первичную и вторичную обмотки, согласно изобретению дополнительно введены три медные шины в виде разомкнутого кольца, причем первая и вторая расположены на одной поверхности кольцевого сердечника, а третья выполнена с отверстием внутри и располагается на другой его стороне, при этом первичная обмотка выполнена в виде секций, начало каждой секции присоединяется к первой шине, конец секции ко второй шине, а витки секции, охватывающие сердечник, укладываются через слой изоляции на три шины.

На фигуре 1 изображен заявляемый трансформатор в разрезе, на фигурах 2 и 3 изображены медные шины, которые устанавливаются на сердечник трансформатора.

На сердечнике 1 расположен электроизоляционный теплопроводящий слой 2, например, НАМАКОН. На теплопроводящем слое 2 с одной стороны сердечника расположены медные шины 3 и 4, на другой стороне сердечника через теплопроводящий слой 2 расположена медная шина 5 с внутренним отверстием 6. На теплопроводящем электроизоляционном слое 2 размещены секции первичной обмотки 7, при этом если количество витков первичной обмотки образует целое число, то начало и конец секций присоединяются к шинам 3 и 4 соответственно. Если число витков кратно ¹/₂, то они подсоединяются к третьей или четвертой и пятой шине, например, в трансформаторах с большим коэффициентом трансформации. Третья и четвертая шины выполнены в виде разомкнутых колец с отводами для присоединения внешней электрической цепи (фиг.2). Пятая шина выполнена в виде разомкнутого кольца с двумя отводами (фиг.3), при этом отверстие 6 в этой шине используется для прокачки охлаждающей жидкости.

Таким образом, отвод тепла от сердечника трансформатора и первичной обмотки выполняется через шины 3, 4 и 5, что обеспечивает эффективное «внутреннее» охлаждение тороидального трансформатора. Это позволяет снизить перегрев и, следовательно, увеличить мощность трансформатора.

Использование медных шин вместо межсекционных перемычек для соединения выводов секций первичной обмотки снижает габариты трансформатора.

Тороидальный трансформатор, содержащий кольцевой сердечник, первичную и вторичную обмотки, отличающийся тем, что в него дополнительно введены три медные шины в виде разомкнутого кольца, причем первая и вторая расположены на одной поверхности кольцевого сердечника, а третья выполнена с отверстием внутри и размещена на другой его стороне, при этом первичная обмотка выполнена в виде секций, начало каждой секции присоединяется к первой шине, конец секции - ко второй шине, а витки секции, охватывающие сердечник, уложены через слой изоляции на три шины.