Трансформатор

 

ОП И САН И Е(,»52520

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.02,78 (21) 2577150/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.з

Н 01F 27/28

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК 621.314.213.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения

С. И. Лурье, О. H. Степенко и В. Н. Елагин (71) Заявитель (54) TPAНСФОРМАТОР

Изобретение относится к области электротехники, к трансформаторостроению, в частности к криогенным трансформаторам с глубоким охлаждением обмоток.

Известны трансформаторы с обмотками из алюминиевой фольги 1). Недостатком известных трансформаторов являются большие потери из-за достаточно большого электрического сопротивления меди и алюминия при рабочей температуре 20 †1 С.

Известен также криогенный трансформатор, содержащий первичную и вторпчную обмотку с аксиальным каналом между ними, выполненные из катушек, намотанных из фольги (2). Обмотки этого трансформатора помещены в криостат и охлаждаются сжиженным газом (например, водородом) при температуре порядка 20 К. При этой температуре чистый алюминий имеет резко сниженное сопротивление, т. е. криогенный трансформатор имеет низкие потери мощности.

Эта конструкция криогенного трансформатора имеет следующие недостатки. Добавочные потери от вихревых токов, вызываемых радиальной составляющей поля рассеяния в обмотках криогенного трансформатора, соизмеримы с основными потерями. Кроме того, эти добавочные потери неравномерно распределены по виткам обмотки. Потери в витке, прилежащем к акспальному каналу между ними (кaII;I,—. рассеяния), на порядок превосходят потери в среднем витке обмотки.

5 Неравномерное распределение добавочных потерь по виткам обмотки приводит к местным нагревам, что вызывает увеличение ее сопротивления, а вследствие этого— увеличение основных потерь.

10 Все это приводит к увеличению общих потерь (так называемых потерь короткого замыкания) и, кроме того, к неустойчивой работе криогенного трансформатора (к снижению или потере термической стойкости).

15 Цель изобретения — уменьшение добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния в фольговых обмотках криогенного трансформатора и повышение его термической стойкости.

23 Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе, содержащем первичную и вторичную обмотки с аксиальным каналом между ними, выполненные из катушек, намотанных пз фольги, катушки обмоток

25 выполнены пз фольги переменной шир|шы, так что линии торцов в углах сечения катушки имеют вид плавной кривой, например экспоненты.

На фиг. 1 показан схематически общий

ЗЭ вид трансформатор,; на фиг. 2 — сечение

752520 у (х) = О,ба„ехр

60 у,(х) = — у(х).

55 крайней верхней катушки обмотки из фольги; на фиг. 3 — распределение силовых линий магнитного поля рассеяния; на фпг.

4 — кривые распределения добавочных потерь вдоль торца обмотки.

Внутри криостата 1 находятся обмотки

2 и 3, каждая из которых состоит из трех катушек, намотанных из фольги и расположенных на магнитопроводе 4.

Крайняя верхняя катушка обмотки 3 имеет линии торцов в углах сечения катушки в виде кривых 5, б, 7. Кривая 5 относится к углам катушек, прилегающим к каналу между обмотками 2 и 3.

Кривая б относится к углам катушек, внешних по отношению к этому каналу, а кривая 7 к углам катушек в средней части обмоток.

Катушки обмоток выполнены из тонкой алюминиевой фольги 8, витки обмоток изолированы лавсановой пленкой 9.

На фиг. 4 показаны кривые 10, 11 распределения добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния вдоль торцов обмотки, первая для обмоток, выполненных из фольги постоянной ширины, вторая — переменной. При исследовании было обнаружено, что выполнение крайних витков обмоток из фольги переменной ширины таким образом, что огибающая кривая торцов витков в сечении на углах обмотки имеет вид плавной кривой, обеспечивает снижение добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния и их более равномерное распределение вдоль торца обмотки.

Наибольший эффект достигается в случае, когда огибающая кривая торцов витков в сечении на углах обмотки имеет вид экспоненты на углах обмотки, прилежащих к аксиальному каналу а на углах обмотки, удаленных от аксиального канала

Было обнаружено, что на углах катушек в средней части обмотки, удаленных от аксиального канала, добавочные потери от радиальной составляющей индукции поля рассеяния незначительны, на углах катушек в средней части обмотки, прилежащих к аксиальному каналу минимальное значение добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния будет тогда, когда витки выполнены из фольги переменной ширины, причем огибающая

З0

40 кривая торцов витков в сечении на углах катушек имеет вид экспоненты у,(х) = — у(х), где у, уь у — укорочение фольги витка; х — расстояние от витка до края обмотки;

b — высота канала между катушками обмотки; а — радиальный размер обмотки; а1 — ширина канала рассеяния;

Н вЂ” высота обмотки.

Положительный эффект предложения снижение добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния и повышение тепловой стойкости криотрансформатора — достигается за счет того, что вследствие изменения сечения обмотки по данному предложению резко снижается концентрация силовых линий магнитного поля рассеяния на углах обмотки, силовые лшьии плавно огибают обмотку (фиг. 3), что способствует уменьшению радиальной составляющеи индукции поля рассеяния па поверхности торцов витков обмотки.

Данная конструкция трансформатора имеет равномерное распределение добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния вдоль торцов обмоток, т. с. обладает повышенной тепловой стойкостью, а также обеспечивает снижение добавочных потерь от радиальной составляющей индукции поля рассеяния.

Кроме криогенных трансформаторов данное предложение можно использовать в фольговых трансформаторах, работающих при обычных температурах, а также и в обмотках трансформаторов и реакторов из круглого и прямоугольного провода.

Формул а изобретения

Трансформатор, преимущественно криогенный, содержащий первичную и вторичную обмотки с аксиальным каналом между ними, выполненные из катушек, намотанных из фольги, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь в обмотках, катушки обмоток выполнены из фольги переменной ширины так, что линии торцов в углах сечения катушки имеют вид плавной кривой, например экспоненты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лейтес Л. В. и др. Оценка добавочных потерь в обмотках трансформатора, выполненных из фольги. — «Электротехника», 1975, № 4.

2. Патент ФРГ № 1488374, кл. 21d 50, 1971.

752520

/

/ !

150

/00

@игЗ л

Риис

Составитель И. Бабенко

Редактор В. Левятов

Заказ 1729/9 Изд. № 427 Тираж 857 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1 !! !

Il !! !! !!

Техред А. Камышникова Корректор О. Тюрина