RU2433495C1 - Transformer for induction electrothermic plants - Google Patents
Transformer for induction electrothermic plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433495C1 RU2433495C1 RU2010134079/07A RU2010134079A RU2433495C1 RU 2433495 C1 RU2433495 C1 RU 2433495C1 RU 2010134079/07 A RU2010134079/07 A RU 2010134079/07A RU 2010134079 A RU2010134079 A RU 2010134079A RU 2433495 C1 RU2433495 C1 RU 2433495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- section
- cavity
- disks
- transformer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Transformer Cooling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к трансформаторам с дисковыми обмотками, и может быть применено в электротермических установках для индукционного нагрева повышенной частоты.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to transformers with disk windings, and can be used in electrothermal installations for induction heating of high frequency.
Определяющими характеристиками трансформаторов для установок индукционного нагрева являются КПД, габариты и масса, способность к длительной безотказной работе. Мощность трансформаторов, работающих на повышенной частоте, во многом определяется эффективностью отвода тепла, выделяющегося в процессе работы. В таких трансформаторах, вследствие выделения больших тепловых мощностей, как правило, применяется принудительное водяное охлаждение.The defining characteristics of transformers for induction heating plants are efficiency, dimensions and weight, and the ability to long trouble-free operation. The power of transformers operating at an increased frequency is largely determined by the efficiency of heat dissipation generated during operation. In such transformers, due to the release of large thermal capacities, as a rule, forced water cooling is used.
Известен трансформатор с переменным коэффициентом трансформации, выполненный из секций с дисковыми обмотками (изобретение по SU №322795, Н01F 27/30, от 30.11.1971, использованное в Т 37-800 УХЛ 4, ТУ-16-90, ИЕВ 672312.006 ТУ, АООТ «ВЧЭО Плазма»). В этом трансформаторе первичная обмотка покрыта жаропрочной изоляцией и залита электропроводным материалом - алюминием, образующим вторичную обмотку. Обмотки трансформатора охлаждаются водой, причем вторичная охлаждается водой, протекающей в трубке, размещенной в ее теле. Недостатками такого трансформатора являются:Known transformer with a variable transformation ratio made of sections with disk windings (invention according to SU No. 322795, H01F 27/30, from 11.30.1971, used in T 37-800 UHL 4, TU-16-90, IEV 672312.006 TU, AOOT "VChEO Plasma"). In this transformer, the primary winding is coated with heat-resistant insulation and coated with an electrically conductive material - aluminum, which forms the secondary winding. The transformer windings are cooled by water, and the secondary is cooled by water flowing in a tube placed in its body. The disadvantages of such a transformer are:
- невысокий КПД, обусловленный изготовлением вторичной обмотки из алюминия, имеющего удельное электрическое сопротивление в 1,6 раза выше сопротивления меди;- low efficiency due to the manufacture of a secondary winding of aluminum having a specific electrical resistance 1.6 times higher than copper resistance;
- неэффективное охлаждение контактных поверхностей вторичной обмотки, приводящее к их оплавлению (температура плавления алюминия 659°С), в случае повышения сопротивления контактного перехода, в условиях заводской эксплуатации;- inefficient cooling of the contact surfaces of the secondary winding, leading to their melting (melting point of aluminum 659 ° C), in the case of an increase in the resistance of contact transition, in the conditions of factory operation;
- повышенная индуктивность рассеяния, вызванная применением жаропрочной изоляции, увеличивающей зазоры между первичной и вторичной обмотками;- increased leakage inductance caused by the use of heat-resistant insulation, which increases the gaps between the primary and secondary windings;
- снижение свойств электроизоляции первичной обмотки при воздействии на нее расплавом алюминия, на стадии изготовления секции обмотки.- reduction of the properties of the electrical insulation of the primary winding when exposed to a molten aluminum, at the stage of manufacture of the winding section.
Известен трансформатор, в котором частично отсутствуют перечисленные недостатки (Л.Л. Тир. Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1961, с.103; с.169-170, рис.6-10; прототип). Трансформатор включает многовитковую первичную обмотку в виде плоских спиралей и дисковую вторичную обмотку. Концы спиралей первичной обмотки соединены с выводными колодками, при этом внутренний конец каждой спирали выведен радиально по ее поверхности.A transformer is known in which the listed disadvantages are partially absent (L.L. Tir. Transformers for high frequency induction heating installations. - M. - L .: Gosenergoizdat, 1961, p. 103; p. 169-170, fig. 6-10 ; prototype). The transformer includes a multi-turn primary winding in the form of flat spirals and a disk secondary winding. The ends of the primary winding spirals are connected to the terminal blocks, with the inner end of each spiral extending radially along its surface.
Вторичная обмотка выполнена из полых дисков, каждый из которых имеет осесимметричные окно для прохождения магнитопровода и разрез, а также промежуточные выводные пластины, служащие для подсоединения дисков к выводным плитам (колодкам) вторичной обмотки, например с помощью пайки. К выводным колодкам вторичной обмотки присоединяется нагрузка - индуктор.The secondary winding is made of hollow disks, each of which has an axisymmetric window for the passage of the magnetic circuit and a section, as well as intermediate output plates that serve to connect the disks to the output plates (pads) of the secondary winding, for example, by soldering. A load - an inductor is connected to the terminal blocks of the secondary winding.
Охлаждение вторичной обмотки осуществляется пропусканием воды через полости дисков. Полости дисков разделены перегородкой на два последовательно соединенных канала. Ввод и вывод воды осуществляется с помощью втулок, соединяющих выдавленные в соседних дисках горловины (с.170, рис.6-10). Выполнение вторичной обмотки в форме полых дисков обеспечивает их активное охлаждение, а совмещение в одном узле функций передачи тока и воды снижает вес и габариты. Плоские поверхности полых дисков позволяют сократить зазоры между первичной и вторичной обмотками трансформатора.The secondary winding is cooled by passing water through the cavity of the disks. The disk cavities are divided by a partition into two series-connected channels. Inlet and outlet of water is carried out with the help of bushings connecting the mouths extruded in adjacent disks (p. 170, Fig. 6-10). The implementation of the secondary winding in the form of hollow disks provides their active cooling, and the combination of current and water transfer functions in one node reduces weight and dimensions. The flat surfaces of the hollow discs reduce the gaps between the primary and secondary windings of the transformer.
Для охлаждения выводных колодок вторичной обмотки предусмотрена отдельная ветвь системы охлаждения.To cool the output pads of the secondary winding, a separate branch of the cooling system is provided.
Недостатком конструкции трансформаторов с дисковыми обмотками является то, что участок прохождения тока по выводным частям дисков и выводным колодкам к месту соединения с шинами индуктора (нагрузки) является зоной повышенного тепловыделения. Поэтому при одинаковом уровне теплосъема со всех токоведущих частей трансформатора температура в этой зоне является максимальной. По достижении определенной мощности температура нагрева этого участка становится фактором, ограничивающим дальнейшее повышение мощности, отдаваемой трансформатором.A disadvantage of the design of transformers with disk windings is that the area of current flow through the terminal parts of the disks and terminal blocks to the junction with the inductor bus (load) is a zone of increased heat generation. Therefore, at the same level of heat removal from all current-carrying parts of the transformer, the temperature in this zone is maximum. Upon reaching a certain power, the heating temperature of this section becomes a factor limiting the further increase in power supplied by the transformer.
Также недостатком конструкции вторичной обмотки такого трансформатора является применение промежуточных звеньев в виде выводных пластин для соединения выводных частей дисков вторичной обмотки с выводными колодками. Охлаждение выводных пластин осуществляется косвенным путем - путем теплопередачи в тело диска и тело выводной колодки, охлаждаемых водой. Учитывая повышенный уровень тепловыделения и пониженный уровень теплоотдачи, температура нагрева выводных пластин становится фактором ограничения мощности трансформатора.Another drawback of the secondary winding design of such a transformer is the use of intermediate links in the form of lead plates for connecting the lead parts of the secondary winding disks to the lead blocks. The cooling of the lead plates is carried out indirectly - by heat transfer to the body of the disk and the body of the lead block, cooled by water. Given the increased level of heat and reduced heat transfer, the heating temperature of the output plates becomes a factor limiting the power of the transformer.
Кроме того, электромагнитное поле тока, протекающего по выводным пластинам, не скомпенсировано полем тока первичной обмотки, что повышает индуктивность этого участка и соответственно индуктивность рассеяния трансформатора. Индуктивность рассеяния трансформатора увеличивает также и вывод внутреннего конца спирали первичной обмотки радиально по ее поверхности. Также недостатком конструкции является сниженная интенсивность охлаждения выводных частей диска, особенно в местах соединения с выводными пластинами вблизи разреза, поскольку боковые поверхности разреза и боковая поверхность диска в этом месте сходятся под углом, что снижает теплоотдачу из этой зоны в охлаждающую воду.In addition, the electromagnetic field of the current flowing through the output plates is not compensated by the current field of the primary winding, which increases the inductance of this section and, accordingly, the leakage inductance of the transformer. The dissipation inductance of the transformer also increases the output of the inner end of the spiral of the primary winding radially over its surface. Another drawback of the design is the reduced cooling rate of the lead parts of the disk, especially in the places of connection with the lead plates near the section, since the side surfaces of the section and the side surface of the disk at this point converge at an angle, which reduces heat transfer from this zone to the cooling water.
Задача, решаемая заявляемым изобретением - повышение номинальной мощности трансформатора и КПД, снижение массы и габаритов.The problem solved by the claimed invention is to increase the rated power of the transformer and efficiency, reducing weight and dimensions.
Технический результат, достигаемый заявляемой конструкцией, состоит в снижении тепловых потерь и снижении индуктивности рассеяния трансформатора.The technical result achieved by the claimed design is to reduce heat loss and reduce the leakage inductance of the transformer.
Эффект достигается за счет:The effect is achieved due to:
- сокращения пути прохождения тока путем исключения промежуточных звеньев в конструкции вторичной обмотки на участке от выводных частей дисков до выводных колодок;- reducing the path of current flow by eliminating the intermediate links in the design of the secondary winding in the area from the output parts of the disks to the output pads;
- за счет снижения температуры нагрева выводных частей дисков и выводных колодок вследствие повышения эффективности их охлаждения. Кроме этого в конкретном варианте выполнения достигается дополнительный технический эффект, заключающийся в снижении активного сопротивления первичной обмотки и индуктивности рассеяния трансформатора за счет размещения по кратчайшему пути, перемычки, соединяющей внутренние концы соседних спиралей первичной обмотки в плоскости, перпендикулярной плоскостям дисков.- by reducing the heating temperature of the output parts of the disks and output pads due to increased efficiency of their cooling. In addition, in a specific embodiment, an additional technical effect is achieved, which consists in reducing the primary resistance of the primary winding and the transformer dissipation inductance by placing along the shortest path a jumper connecting the inner ends of adjacent spirals of the primary winding in a plane perpendicular to the disk planes.
Указанный эффект достигается за счет того, что в известном трансформаторе для индукционных электротермических установок, включающем водоохлаждаемые обмотки - первичную многовитковую в виде плоской спирали и вторичную одновитковую, образованную расположенными параллельно полыми дисками, каждый из которых имеет осесимметричные окно и разрез, при этом участки боковых стенок дисков, примыкающие к разрезам по одну сторону оси симметрии, соединены с водоохлаждаемой выводной колодкой, в отличие от известного выводная колодка имеет, по крайней мере, одну полость, с которой непосредственно сообщаются полости каждого диска на примыкающем к разрезу диска участке площадью, меньшей площади поперечного сечения полости диска.This effect is achieved due to the fact that in the known transformer for induction electrothermal installations, including water-cooled windings - the primary multi-turn in the form of a flat spiral and secondary single-turn, formed by parallel hollow disks, each of which has an axisymmetric window and a section, while the sections of the side walls disks adjacent to the cuts on one side of the axis of symmetry are connected to a water-cooled terminal block, in contrast to the known terminal block has, on the edge it least one cavity, which cavity is directly communicated to each disk drive adjacent to the cut area of less cross-sectional area of the cavity of the disc.
Наибольший эффект достигается при соотношении площадей участка, примыкающего к разрезу диска, на котором полость диска вторичной обмотки непосредственно сообщается с полостью выводной колодки (проходного отверстия) и поперечного сечения полости диска как 1:(3÷4).The greatest effect is achieved when the ratio of the areas of the area adjacent to the section of the disk, on which the cavity of the secondary winding disk directly communicates with the cavity of the output block (passage hole) and the cross section of the disk cavity as 1: (3 ÷ 4).
Кроме того, внутренние концы соседних спиралей первичной обмотки могут быть соединены с помощью перемычки, проходящей через осесимметричное расширение разреза диска вторичной обмотки со стороны окна, находящегося между этими спиралями.In addition, the inner ends of adjacent spirals of the primary winding can be connected with a jumper passing through the axisymmetric expansion of the section of the secondary winding disk from the side of the window located between these spirals.
Отличием заявляемого решения является новая форма выполнения элементов конструкции и их взаимосвязей.The difference of the proposed solution is a new form of execution of structural elements and their relationships.
Предлагаемое решение является новым, так как в настоящее время не известно аналогичное решение, характеризуемое приведенной совокупностью признаков.The proposed solution is new, since at the present time a similar solution is not known, characterized by a given set of features.
Сущность заявляемого изобретения раскрывается с помощью фиг.1, 2, 3, где представлены:The essence of the invention is disclosed using figures 1, 2, 3, which presents:
фиг.1 - общий вид трансформатора;figure 1 - General view of the transformer;
фиг.2 - поперечный разрез одной секции трансформатора без магнитопровода;figure 2 is a cross section of one section of a transformer without a magnetic circuit;
фиг.3 - диск вторичной обмотки (а) и диск вторичной обмотки в сборе с первичной обмоткой (б); для наглядности первичная обмотка смещена вертикально вверх и перемычка, соединяющая секции первичной обмотки, выведена из расширения разреза диска. На фигурах:figure 3 - the disk of the secondary winding (a) and the disk of the secondary winding assembly with the primary winding (b); for clarity, the primary winding is shifted vertically upward and the jumper connecting the sections of the primary winding is derived from the expansion of the cut of the disk. In the figures:
1 - магнитопровод,1 - magnetic circuit,
2 - первичная обмотка,2 - primary winding,
3 - дисковая вторичная обмотка,3 - disk secondary winding,
4, 5 - плоские спирали первичной обмотки,4, 5 - flat spirals of the primary winding,
6 - перемычка,6 - jumper,
7, 8 - диски вторичной обмотки прямоугольной конфигурации,7, 8 - disks of the secondary winding of a rectangular configuration,
9 - ось симметрии дисков 7, 8,9 - axis of symmetry of the
10 - осесимметричные окна в дисках 7, 8,10 - axisymmetric windows in
11 - осесимметричные разрезы стороны дисков 7, 8,11 - axisymmetric sections of the side of the
12 - полости дисков вторичной обмотки,12 - cavity discs of the secondary winding,
13 - боковые стенки дисков, примыкающие к разрезам 11,13 - side walls of the disks adjacent to the
14 - выводная колодка вторичной обмотки,14 - terminal block of the secondary winding,
15 - полость выводной колодки вторичной обмотки,15 - the cavity of the output pads of the secondary winding,
16 - участок, на котором сообщаются полости дисков и колодок,16 - section, which communicates the cavity of the discs and pads,
17 - осесимметричное расширение разреза 11,17 - axisymmetric expansion of
18 - резьбовая втулка в форме стакана,18 - threaded sleeve in the form of a glass,
19 - фитинг для подачи (слива) воды,19 - fitting for the supply (discharge) of water,
20 - одна секция обмоток трансформатора.20 - one section of the transformer windings.
Трансформатор состоит из обмоток первичной 2 и вторичной 3, образующих в сборе секцию 20, и магнитопровода 1.The transformer consists of the primary 2 and secondary 3 windings, forming the
Первичная обмотка 2 состоит из двух последовательно соединенных перемычкой 6 плоских спиралей 4 и 5. Вторичная обмотка 3 состоит из полых дисков 7 и 8. Диски имеют прямоугольную конфигурацию, симметричные относительно оси 9 окна 10, и разрезы 11 одной из сторон. Разрез 11 диска 8 на конце, прилегающем к окну 10, имеет осесимметричное расширение 17, через которое проходит перемычка 6, соединяющая внутренние концы спиралей 4 и 5 первичной обмотки 2. Расширение 17 имеет форму и размеры, обеспечивающие прохождение перемычки с минимальными зазорами, например, имеет длину не более 1,1 шага намотки спиралей первичной обмотки 2.The primary winding 2 consists of two
Диски 7 и 8 располагаются параллельно друг другу и своими боковыми стенками 13 по сторонам разрезов 11 неразъемно соединены с выводной колодкой 14. Выводная колодка 14 вторичной обмотки 3 в самом простом варианте выполнения имеет форму полого короба, включающего резьбовую втулку 18 в форме стакана, служащую для подсоединения индуктора и фитинги 19 для подачи (слива) воды.The
Участки 16, примыкающие к разрезам 11 дисков, посредством которых сообщаются полости дисков и колодок, выполнены в виде проходных отверстий прямоугольной формы для входа (выхода) воды; форма отверстий определяется технологическим фактором изготовления конструкции.The
Вода подается через фитинг 19 в полость 15 колодки, далее через участок 16, объединяющий полости колодки 9 с полостями 12 дисков, поток разделяется на три ветви и входит (выходит) в полости 12 дисков. На фиг.1 стрелками показаны направления движения воды в дисках 7, 8. При практически одинаковой конструкции дисков, с точки зрения их гидравлических сопротивлений, следует равенство потоков жидкости, проходящей в дисках, а отсюда равенство условий их охлаждения.Water is supplied through the fitting 19 to the cavity 15 of the block, then through the
При работе первичная обмотка 2 включается в сеть источника высокочастотной энергии. К выводным колодкам 14 вторичной обмотки 3 с помощью втулок 18 подключается индуктор (нагрузка). Ток, наведенный в дисках 7 и 8 вторичной обмотки 3, распределяется по площади диска неравномерно. На выводных участках дисков 7 и 8, прилежащих к разрезу 11 и месту перехода на выводные колодки 14, линии протекания тока стягиваются к кромкам, где возникает область повышенных тепловых потерь. Пройдя этот выводной участок в дисках 7 и 8, ток переходит, в основном, на обращенные друг к другу торцевые поверхности выводных колодок 14, и далее к местам контакта с шинами индуктора. Соотношение ширины и длины участка прохождения тока по колодкам 14, а также малое расстояние между их торцевыми поверхностями делают малозначимыми активное и индуктивное сопротивления участка, а следовательно, и потери на нем.During operation, the primary winding 2 is included in the network of a high-frequency energy source. An inductor (load) is connected to the terminal blocks 14 of the secondary winding 3 using bushings 18. The current induced in the
В предлагаемой конструкции геометрия объединенных полостей колодок и дисков вторичной обмотки и схема подачи воды таковы, что существенно возрастает эффективность отвода (съема) тепла с тех мест, где плотность тока наибольшая, то есть где наибольшая мощность тепловых потерь. Общая полость охлаждения дисков и колодок образуется вследствие выполнения колодок полыми и непосредственного соединения их полостей с полостями дисков.In the proposed design, the geometry of the combined cavities of the pads and disks of the secondary winding and the water supply circuit are such that the efficiency of heat removal (removal) from those places where the current density is greatest, that is, where the heat loss is greatest, increases significantly. The overall cooling cavity of the disks and pads is formed due to the implementation of the pads hollow and the direct connection of their cavities with the cavity of the disks.
Охлаждающая вода последовательно поступает через полость колодки в полости дисков через участки 16 (проходные отверстия), примыкающие к разрезам и имеющие площадь, меньшую площади поперечного сечения полости диска. При этом в областях кромок дисков, т.е. на участках выводных частей с повышенными тепловыми потерями, скорость течения воды увеличивается, усиливая тем самым турбулентный характер ее течения, за счет чего значительно возрастает эффективность отвода тепла (охлаждения).The cooling water sequentially enters through the cavity of the pads in the cavity of the disks through sections 16 (through holes) adjacent to the cuts and having an area smaller than the cross-sectional area of the disk cavity. Moreover, in the areas of the edges of the disks, i.e. in areas of the lead parts with increased heat losses, the flow rate of water increases, thereby enhancing the turbulent nature of its flow, thereby significantly increasing the efficiency of heat removal (cooling).
При соотношении площадей участка 16 (проходного отверстия) и сечения диска как 1:(3÷4) скорость прохождения воды через проходное отверстие резко возрастает, что проявляется на снижении температуры выводных частей дисков относительно температуры остальных частей дисков. Это определенное экспериментально соотношение является предпочтительным при реализации изобретения.When the ratio of the area of section 16 (the passage hole) and the cross section of the disk is 1: (3 ÷ 4), the speed of water passage through the passage hole increases sharply, which manifests itself in a decrease in the temperature of the output parts of the disks relative to the temperature of the other parts of the disks. This experimentally determined ratio is preferred in the practice of the invention.
Кроме того, возможность расположения вводов 18 для подсоединения индуктора в потоке охлаждающей жидкости текущей в полостях 15 выводных колодок 14 повышает эффективность их охлаждения. Исключается возможность перегрева узла крепления и места контактного перехода тока на шины индуктора.In addition, the possibility of arranging the inputs 18 for connecting the inductor in the flow of coolant flowing in the cavities 15 of the terminal blocks 14 increases the efficiency of their cooling. It eliminates the possibility of overheating of the attachment site and the contact contact of the current on the inductor busbars.
Также осесимметричное расширение 17 разреза 11 для прохождения перемычки 6, соединяющей концы соседних спиралей первичной обмотки 4, 5, дает возможность осуществлять соединение соседних первичных спиралей 4, 5 по кратчайшему пути в плоскости, перпендикулярной плоскостям дисков. Локальное расширение 17 разреза 11 в этой области не вносит ощутимого искажения линий протекания тока в силу их сниженной плотности в этой зоне (Тир Л.Л., с.92-99), но позволяет значительно сократить длину провода первичной обмотки, не участвующего в создании основного магнитного потока, а следовательно, снизить активное сопротивление первичной обмотки и сопротивление рассеяния трансформатора.Also, the
Таким образом, отличия предлагаемой конструкции, не известные из уровня техники, обеспечивают снижение тепловых потерь и снижение индуктивности рассеяния трансформатора за счет сокращения пути прохождения тока, путем исключения промежуточных звеньев в конструкции вторичной обмотки на участке от выводных частей дисков до выводных колодок. Создание условий эффективного охлаждения выводных частей дисков вторичной обмотки и выводных колодок обеспечивает повышение номинальной мощности трансформатора, а снижение сопротивлений на этом участке повышает его КПД.Thus, the differences of the proposed design, not known from the prior art, provide a reduction in heat loss and a decrease in the inductance of the transformer by reducing the current path, by eliminating intermediate links in the secondary structure of the secondary winding from the terminal parts of the disks to the terminal blocks. Creating conditions for effective cooling of the output parts of the secondary winding disks and output pads provides an increase in the rated power of the transformer, and a decrease in the resistance in this section increases its efficiency.
Кроме этого предлагаемая конструкция позволяет существенно улучшить массогабаритные характеристики трансформатора и более технологична по сравнению с аналогичными. Благодаря созданию единого проточного канала (объединенной полости) прохождения охлаждающей воды, в котором выводные колодки выполняют функцию распределяющего и собирающего воду коллекторов, сокращается количество подводов от системы охлаждения к узлу вторичной обмотки до минимума - двух - напорного и сливного (фитинги 19).In addition, the proposed design can significantly improve the overall dimensions of the transformer and is more technologically advanced compared to similar ones. Thanks to the creation of a single flow channel (combined cavity) for the passage of cooling water, in which the terminal blocks act as collectors distributing and collecting water, the number of inlets from the cooling system to the secondary winding unit is reduced to a minimum of two pressure and drain (fittings 19).
Возможность объединения дисков вторичной обмотки с выводными колодками в единый неразъемный узел позволяет получить зазоры между дисками вторичной обмотки и плоскими спиралями первичной обмотки до 1-1,5 мм и, следовательно, существенно снизить сопротивление рассеяния трансформатора. При этом при сборке трансформатора выводные колодки используются в качестве базовых опорных узлов, а детали узла вторичной обмотки - в качестве формообразующих при изолировании обмоток заливочным компаундом. Применение листового материала для изготовления выводных колодок и дисков обмотки снижает массогабаритные параметры и затраты на изготовление вторичной обмотки и трансформатора в целом.The possibility of combining the secondary winding disks with output pads into a single integral unit allows one to obtain gaps between the secondary winding disks and flat primary winding spirals up to 1-1.5 mm and, therefore, significantly reduce the transformer dissipation resistance. At the same time, when assembling the transformer, the output pads are used as the basic support units, and the details of the secondary winding unit are used as forming ones when isolating the windings with casting compound. The use of sheet material for the manufacture of terminal blocks and winding disks reduces the overall dimensions and costs of manufacturing the secondary winding and the transformer as a whole.
Промышленная применимость и использование предлагаемого изобретения очевидны, так как его реализация не требует разработки специальных изделий и технологий. Изобретение реализуется в промышленных условиях из доступных, известных составляющих и по известным технологиям.Industrial applicability and use of the invention are obvious, since its implementation does not require the development of special products and technologies. The invention is implemented in an industrial environment from available, well-known components and known technologies.
Предлагаемый трансформатор работает как обычный трансформатор. Через фитинги 19 обмотки трансформатора подключаются к системе водяного охлаждения. На фиг.1 стрелками показаны направления движения воды во вторичной обмотке. Первичная обмотка 2 подключается к источнику высокочастотной энергии; к выводным колодкам 14 вторичной обмотки 3 с помощью втулок 18 подключается индуктор (нагрузка) для нагрева, например под закалку.The proposed transformer works like a conventional transformer. Through the
Примером конкретного применения может служить трансформатор, разработанный для установок индукционной закалки на частотах тока 2400, 4000, 10000 Гц для согласования напряжения индуктора с напряжением источника питания. Конструкция соответствует приведенной на фиг.1-3. Трансформатор собран из секций 20 обмоток, объединенных магнитопроводом 1. Каждая секция 20 включает первичную обмотку, состоящую из пяти витков в виде двух плоских, параллельно расположенных спиралей, соединенных последовательно перемычкой. Спираль изготовлена из медной трубки прямоугольным сечением 8×18 мм, через которую пропускается вода.An example of a specific application is a transformer designed for induction hardening plants at current frequencies of 2400, 4000, 10000 Hz to match the voltage of the inductor with the voltage of the power source. The design corresponds to that shown in figures 1-3. The transformer is assembled from
Обе спирали первичной обмотки расположены между тремя витками вторичной обмотки в форме прямоугольных полых дисков с окнами и разрезами, как показано на фиг.1, 3, установленными параллельно друг другу на выводных полых колодках как на основании. Диски механически неразъемно соединены с колодками. Размеры дисков - 222×227 мм, окон под магнитопровод размером 98×98 мм, ширина разрезов - 2 мм. Средний диск имеет осесимметричный прямоугольный вырез со стороны окна на длину не более 1,1 шага намотки и равную 22 мм. Где шаг намотки спирали 20 мм. Диски выполнены из двух медных листов толщиной 2 мм, соединенных по периметру внешнего и внутреннего контуров, а также на участке разреза сваркой. На участках, прилежащих к разрезу по обеим сторонам, остаются прямоугольные проходные отверстия размерами 3×15 мм.Both spirals of the primary winding are located between three turns of the secondary winding in the form of rectangular hollow disks with windows and cuts, as shown in figures 1, 3, mounted parallel to each other on the output hollow pads as on the basis. The disks are mechanically inseparably connected to the pads. The dimensions of the disks are 222 × 227 mm, the windows for the magnetic circuit are 98 × 98 mm in size, the section width is 2 mm. The middle disk has an axisymmetric rectangular cutout from the side of the window for a length of not more than 1.1 winding steps and equal to 22 mm. Where the pitch of the spiral winding is 20 mm. The disks are made of two copper sheets 2 mm thick, connected along the perimeter of the external and internal contours, as well as in the section of the cut by welding. In sections adjacent to the cut on both sides, rectangular passage openings of 3 × 15 mm in size remain.
При изготовлении дисков вторичной обмотки обеспечивается их прочность установкой элетрозаклепок (не показано), плоскостность в пределах ±0.25 мм, а при сварке дисков с колодками их параллельность. Это обеспечивает при сборке секции межобмоточные зазоры порядка 1,5 мм. Зазоры между витками первичной и вторичной обмоток заполнены электроизоляционным компаундом «СУРЭЛ-СЛ-КСТ». В качестве трех стенок формы при заливке компаунда используются внешние диски вторичной обмотки и выводные колодки, что значительно удешевляет и упрощает процесс заливки.In the manufacture of secondary winding disks, their strength is ensured by installing electric rivets (not shown), flatness within ± 0.25 mm, and when welding disks with pads, their parallelism. This ensures that the winding clearances of the section are of the order of 1.5 mm. The gaps between the turns of the primary and secondary windings are filled with an insulating compound "SUREL-SL-KST". The external walls of the secondary winding and the terminal blocks are used as the three walls of the mold when filling the compound, which significantly reduces the cost and simplifies the filling process.
Полые выводные колодки выполнены в виде короба из листовой меди и одновременно служат для электрического параллельного соединения витков (дисков) вторичной обмотки, служат основанием всей сборки обмоток, являются водораспределительными и контактными (подключение нагрузки). Подача воды в колодки осуществляется через фитинги.Hollow terminal blocks are made in the form of a sheet of copper sheet and at the same time serve for electrical parallel connection of turns (disks) of the secondary winding, serve as the basis for the entire assembly of windings, are water distribution and contact (load connection). Water is supplied to the pads through fittings.
В результате в трансформаторе по предлагаемому изобретению получены следующие параметры при частоте тока - 2400 Гц;As a result, the following parameters were obtained in the transformer according to the invention at a current frequency of 2400 Hz;
- мощность номинальная - 1600 кВА;- rated power - 1600 kVA;
- КПД - 92.7% при токе первичной обмотки 1000А и Cos fн=0.3;- Efficiency - 92.7% at a primary current of 1000A and Cos fn = 0.3;
- падение напряжения при коротком замыкании - 5.1%;- voltage drop during short circuit - 5.1%;
- масса трансформатора - 90 кг;- transformer mass - 90 kg;
- габаритные размеры (длина×ширина×высота) - 400×400×380 мм. Из выпускаемых в настоящее время мощных трансформаторов с дисковыми обмотками для индукционных установок трансформатор Т34-800М1 обладает наиболее высокими техническими характеристиками:- overall dimensions (length × width × height) - 400 × 400 × 380 mm. Of the currently produced powerful transformers with disk windings for induction installations, the T34-800M1 transformer has the highest technical characteristics:
- мощность номинальная - 800 кВА;- rated power - 800 kVA;
-КПД - 85%;- efficiency - 85%;
- падение напряжения при коротком замыкании - 12%;- voltage drop during short circuit - 12%;
- масса трансформатора - 125 кг;- transformer mass - 125 kg;
- габаритные размеры (длина×ширина×высота) - 509×410×347 мм.- overall dimensions (length × width × height) - 509 × 410 × 347 mm.
Преимущества предлагаемого трансформатора видны из сравнения приведенных данных.The advantages of the proposed transformer are visible from a comparison of the data given.
Таким образом, изобретение за счет новой конструкции трансформатора обеспечивает повышение КПД и номинальной мощности трансформатора, снижение массы и габаритов.Thus, the invention due to the new design of the transformer provides increased efficiency and rated power of the transformer, reducing weight and dimensions.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010134079/07A RU2433495C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Transformer for induction electrothermic plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010134079/07A RU2433495C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Transformer for induction electrothermic plants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2433495C1 true RU2433495C1 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44997361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010134079/07A RU2433495C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Transformer for induction electrothermic plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2433495C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192575U1 (en) * | 2019-04-25 | 2019-09-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | TOROIDAL TRANSFORMER |
-
2010
- 2010-08-13 RU RU2010134079/07A patent/RU2433495C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТИР Л.Л. Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты, 1961, с.103, 169-170 рис.6-10. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192575U1 (en) * | 2019-04-25 | 2019-09-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | TOROIDAL TRANSFORMER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9148984B2 (en) | High-power electromagnetic assembly | |
| US4956626A (en) | Inductor transformer cooling apparatus | |
| US8462506B2 (en) | Water-cooled reactor | |
| US4897626A (en) | Cooling electromagnetic devices | |
| RU2521963C2 (en) | Electrical conductor for high-current bushing insulator | |
| CN201688691U (en) | Water cooling-free intermediate frequency furnace of inductor | |
| US20140116651A1 (en) | Heat sink applicable for eletromagnetic device | |
| RU2433495C1 (en) | Transformer for induction electrothermic plants | |
| RU2397622C2 (en) | Smelting furnace with inductor in form of one coil consisting of many conductors | |
| CN109564814B (en) | Hollow core type reactor unit and power supply device having hollow core type reactor unit | |
| JP5404293B2 (en) | Gas insulated transformer | |
| EP3232453A1 (en) | Transformer arrangement | |
| US20190385785A1 (en) | Magnetic unit and an associated method thereof | |
| EP2452346A1 (en) | Inductive component equipped with a liquid cooling and a method for manufacturing an inductive component | |
| RU122525U1 (en) | TRANSFORMER FOR INDUCTION ELECTROTHERMAL INSTALLATIONS | |
| CN102610372B (en) | The high-capacity reactor be made up of multi-turn mutually insulated copper sheet and manufacture method | |
| WO2012032307A1 (en) | Planar transformer | |
| US20230061190A1 (en) | Device for connecting a power source to an inductor | |
| CN202549541U (en) | Air cooled high power medium-high frequency transformer | |
| KR101187323B1 (en) | Water-cooling transformer for high frequency induction heating welder and manufacturing method thereof | |
| KR102411346B1 (en) | Mold type transformer inciuding air circulation cooling apparatus installed in distributing panel | |
| CN110383658A (en) | Resonance damping element and power converter with resonance damping element | |
| RU2730248C2 (en) | Substation for power supply | |
| KR100664509B1 (en) | Shell-type transformer and manufacture method | |
| US3668584A (en) | Electrical power apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120614 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20141111 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170814 |