RU2494487C2 - Transformer - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: transformer comprises an active part made in the form of a magnetic conductor and separated from each other by means of winding insulation made from thermoplastic material, primary and secondary windings, and the active part is installed in the body. The body is made from at least two layers. The inner layer is made of resilient electric insulation elastic material. The external layer, which is also electric insulating and protective against mechanical and atmospheric effects, is made of thermoplastic material. The body comprises the third additional electric insulating layer made of silicon rubber and is placed between inner and outer layers. Thickness of the additional intermediate layer h_a is selected from the ratio: h_a≤h_o≤h_i, where h_i - thickness of the inner insulating layer; h_o - thickness of the outer insulating layer; h_a - thickness of the additional intermediate insulating layer.

EFFECT: increased electric strength and operational reliability, with increased voltage and preservation of practically invariable weight and dimensional characteristics due to reduction of thickness of intermediate layer insulation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному аппаратостроению, и может найти применение в высоковольтных трансформаторах с литой эпоксидной изоляцией.The invention relates to electrical engineering, in particular to high-voltage apparatus engineering, and may find application in high-voltage transformers with cast epoxy insulation.

Известен трансформатор напряжения, содержащий размещенную в корпусе активную часть, выполненную в виде магнитопровода и отделенных друг от друга посредством межобмоточной изоляции в виде эпоксидного компаунда первичной и вторичной обмоток, при этом корпус выполнен из двух слоев, первый из которых - внутренний, являющийся электроизоляционным, выполнен из эпоксидного компаунда, а второй - наружный, являющийся также электроизоляционным и защитным от механических воздействий, выполнен из заливочного компаунда [Л. 1].A known voltage transformer containing an active part located in the housing, made in the form of a magnetic circuit and separated from each other by means of inter-winding insulation in the form of an epoxy compound of the primary and secondary windings, the housing is made of two layers, the first of which is internal, which is electrical insulation, made from an epoxy compound, and the second is external, which is also electrical insulating and protective against mechanical influences, made of casting compound [L. one].

Такой трансформатор, имеющий корпус в виде двух слоев изоляции, характеризуется определенной электрической прочностью, однако выполнение наружного слоя изоляции корпуса из эпоксидного компаунда, обладающего после затвердевания компаунда высокой жесткостью, приводит к недостаточно высокой эксплуатационной надежности и долговечности, приводящим, в свою очередь, при продолжительных атмосферных воздействиях к появлению на поверхности корпуса трещин, а во внутреннем жестком слое при нагреве обмоток и магнитопровода под воздействием механических нагрузок возникают трещины, приводящие к потере электроизоляционных свойств и механической прочности. Кроме того, трансформатор описанной в [Л. 1] конструкции характеризуется повышенными массогабаритными характеристиками.Such a transformer having a housing in the form of two layers of insulation is characterized by a certain electric strength, however, the implementation of the outer insulation layer of the housing from an epoxy compound, which, after hardening of the compound, has high rigidity, leads to insufficient high operational reliability and durability, which, in turn, leads to long atmospheric influences to the appearance of cracks on the surface of the body, and in the inner hard layer when heating the windings and the magnetic circuit under the influence of anicheskih stress cracks occur, leading to loss of electrical properties and mechanical strength. In addition, the transformer described in [L. 1] design is characterized by increased weight and size characteristics.

Известен также трансформатор, содержащий размещенную в корпусе активную часть, выполненную в виде магнитопровода и отделенных друг от друга посредством межобмоточной изоляции первичной и вторичной обмоток, при этом корпус выполнен из двух слоев, первый их которых - внутренний - является электроизоляционным и выполнен из упругого эластичного материала, а второй - наружный - также является электроизоляционным и защитным от механических и атмосферных воздействий и выполнен совместно с межобмоточной изоляцией из термопластичного материала [Л. 2].Also known is a transformer containing an active part located in the housing, made in the form of a magnetic circuit and separated from each other by means of winding insulation of the primary and secondary windings, while the housing is made of two layers, the first of which is internal - it is electrical insulating and made of elastic material and the second - external - is also electrical insulating and protective against mechanical and atmospheric influences and is made together with winding insulation of thermoplastic material and [L. 2].

Трансформатор, описанный в [Л. 2], характеризуется меньшими по сравнению с трансформатором по [Л. 1] массогабаритными характеристиками, однако наличие двух слоев изоляции не обеспечивает требуемой для трансформатора, рассчитанного на 6-10 и более кВ, электрической прочности, а следовательно, и эксплуатационной надежности, без существенного увеличения массы и габаритов.The transformer described in [L. 2], characterized by smaller compared with the transformer according to [L. 1] weight and size characteristics, however, the presence of two layers of insulation does not provide the electrical strength required for a transformer rated for 6-10 and more kV, and therefore operational reliability, without a significant increase in weight and dimensions.

Изобретением решается задача создания трансформатора, характеризующегося высокой электрической прочностью, а следовательно, и высокой эксплуатационной надежностью, в частности, при увеличении напряжения до 6÷10 и более кВ при сохранении практически неизменными массогабаритных характеристик за счет существенного уменьшения толщины изоляции дополнительного слоя.The invention solves the problem of creating a transformer, characterized by high electric strength, and therefore, high operational reliability, in particular, when the voltage is increased to 6 ÷ 10 or more kV while maintaining weight and size characteristics almost unchanged due to a significant reduction in the insulation thickness of the additional layer.

Для решения поставленной задачи в трансформаторе, содержащем размещенную в корпусе активную часть, выполненную в виде магнитопровода и отделенных друг от друга посредством межобмоточной изоляции, выполненной из термопластичного материала, первичной и вторичной обмоток, при этом корпус выполнен, по крайней мере, из двух слоев, первый из которых - внутренний - выполнен из упругого электроизоляционного эластичного материала, а второй - наружный слой - являющийся также электроизоляционным и защитным от механических и атмосферных воздействий, выполнен из термопластичного материала, предложено, согласно настоящему изобретению, ввести в корпус третий, дополнительный, электроизоляционный слой, выполненный из силиконового каучука, и разместить его между внутренним и наружным слоями, при этом толщину дополнительного, промежуточного, слоя h_д выбирать из соотношения: h_д≤h_н≤h_в, где h_в - толщина внутреннего электроизоляционного слоя; h_н - толщина наружного электроизоляционного слоя; h_д - толщина дополнительного промежуточного электроизоляционного слоя.To solve the problem in a transformer containing the active part located in the housing, made in the form of a magnetic circuit and separated from each other by means of winding insulation made of thermoplastic material, primary and secondary windings, while the housing is made of at least two layers, the first of which, the inner one, is made of elastic insulating elastic material, and the second, the outer layer, which is also insulating and protective against mechanical and atmospheric influences th, made of thermoplastic material, it is proposed, according to the present invention, to introduce a third, additional, insulating layer made of silicone rubber into the body and place it between the inner and outer layers, while the thickness of the additional, intermediate, layer h _{d should} be selected from the ratio : h _d ≤h _n ≤h _in , where h _in - the thickness of the inner insulating layer; h _n - the thickness of the outer insulating layer; h _d - the thickness of the additional intermediate electrical insulating layer.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показан заявляемый трансформатор, его продольный разрез.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows the inventive transformer, its longitudinal section.

Трансформатор содержит магнитопровод 1, на котором размещены первичная обмотка 2 и вторичная обмотка 3. Между первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3 размещена межобмоточная изоляция 4. При этом межобмоточная изоляция 4 выполнена из термопластичного материала, например поликарбоната.The transformer comprises a magnetic circuit 1, on which the primary winding 2 and the secondary winding 3 are placed. Between the primary winding 2 and the secondary winding 3 an inter-winding insulation 4 is placed. In this case, the inter-winding insulation 4 is made of thermoplastic material, for example polycarbonate.

Магнитопровод 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3 образуют активную часть, размещенную в корпусе, выполненном из трех слоев, первый из которых - внутренний слой 5 - является электроизоляционным и выполнен из упругого эластичного электроизоляционного материала, например компаунда «виксинт», второй - наружный слой 6 - является также электроизоляционным и защитным от механических и атмосферных воздействий и выполнен из термопластичного материала, например поликарбоната; третий дополнительный слой 7 также является электроизоляционным, он размещен между внутренним электроизоляционным слоем 5 и наружным электроизоляционным слоем 6 и выполнен из силиконового каучука. Толщина дополнительного, промежуточного, электроизоляционного слоя 7 выбрана из соотношения:The magnetic circuit 1 with the primary winding 2 and the secondary winding 3 form the active part, placed in a housing made of three layers, the first of which - the inner layer 5 - is insulating and made of elastic elastic insulating material, for example, “viscint” compound, the second is the outer layer 6 - is also electrical insulating and protective against mechanical and atmospheric influences and is made of thermoplastic material, such as polycarbonate; the third additional layer 7 is also electrical insulating, it is placed between the inner electrical insulating layer 5 and the outer electrical insulating layer 6 and is made of silicone rubber. The thickness of the additional, intermediate, insulating layer 7 is selected from the ratio:

$$h_{д}\le h_{н}\le h_{в},(1)$$

$$h_d\le h_n\le h_{\mathrm{at}},(\mathrm{one})$$

гдеWhere

h_в - толщина внутреннего электроизоляционного слоя;h _in - the thickness of the inner insulating layer;

h_н - толщина наружного электроизоляционного слоя;h _n - the thickness of the outer insulating layer;

h_д - толщина дополнительного, промежуточного, электроизоляционного слоя.h _d - the thickness of the additional, intermediate, electrical insulating layer.

Следовательно, межобмоточная изоляция 4 и наружный слой 6 выполнены из одного и того же термопластичного материала поликарбоната, внутренний изоляционный слой 5 выполнен из компаунда «виксинт», а промежуточный изоляционный слой выполнен из силиконового каучука.Therefore, the winding insulation 4 and the outer layer 6 are made of the same thermoplastic polycarbonate material, the inner insulating layer 5 is made of “viscinte” compound, and the intermediate insulating layer is made of silicone rubber.

При этом толщина дополнительного, промежуточного, слоя 7 выбирается из соотношения (1) и при толщине внутреннего слоя 5, равной 10 мм, а толщине наружного слоя 6, равной 4 мм, равна 2 мм.The thickness of the additional intermediate layer 7 is selected from relation (1) and with the thickness of the inner layer 5 equal to 10 mm, and the thickness of the outer layer 6 equal to 4 mm, equal to 2 mm.

Процесс изготовления трансформатора предполагает следующие технологические операции:The transformer manufacturing process involves the following technological operations:

1) изготовление магнитопроводов;1) the manufacture of magnetic cores;

2) изготовление обмоток;2) manufacture of windings;

3) изготовление на термопластавтомате цилиндра из термопластичного материала для межобмоточной изоляции;3) manufacture on a molding machine of a cylinder of thermoplastic material for winding insulation;

4) сборка обмоток, заключающаяся в посадке между низковольтной и высоковольтной обмотками термопластичного цилиндра межобмоточной изоляции;4) the assembly of the windings, which consists in landing between the low voltage and high voltage windings of the thermoplastic cylinder winding insulation;

5) сборка обмоток с магнитопроводами;5) assembly of windings with magnetic cores;

6) выполнение крепежных деталей, закладных частей, выводных концов, соединений обмоток;6) the implementation of fasteners, embedded parts, lead ends, connections of the windings;

7) изготовление на термопластавтомате заливочной формы из термопластичного электроизоляционного материала, являющегося наружным слоем корпуса трансформатора;7) manufacture of an injection mold from a thermoplastic electrical insulating material on an injection molding machine, which is the outer layer of the transformer body;

8) нанесение промежуточного изоляционного слоя;8) applying an intermediate insulating layer;

9) установка и закрепление в заливочной форме обмоток и трансформатора;9) installation and fastening in the casting form of the windings and the transformer;

10) заливка внутреннего слоя упругим электроизоляционным компаундом;10) filling the inner layer with an elastic insulating compound;

11) контрольные испытания.11) control tests.

Выполнение наружного слоя корпуса и межобмоточной изоляции из термопластичного материала, а внутреннего электроизоляционного слоя корпуса из упругого эластичного материала позволит благодаря упругости и эластичности наружной поверхности корпуса исключить появление на его поверхности трещин и тем самым повысить эксплуатационную надежность и долговечность всего трансформатора в целом.The implementation of the outer layer of the casing and winding insulation of thermoplastic material, and the inner electrical insulating layer of the casing of elastic material allows due to the elasticity and elasticity of the outer surface of the casing to eliminate the appearance of cracks on its surface and thereby increase the operational reliability and durability of the entire transformer as a whole.

Выполнение трансформатора с дополнительным, промежуточным, слоем изоляции, выполненном из силиконового каучука, обеспечит повышение электрической прочности и надежности трансформатора за счет равномерного распределения потенциалов между слоями изоляции, а следовательно, позволит уменьшить толщину внутреннего слоя, что в конечном итоге приведет к сохранению массо-габаритных показателей и расширению функциональных возможностей трансформатора благодаря его применению на более высокие классы напряжения.The implementation of the transformer with an additional, intermediate, insulation layer made of silicone rubber will increase the electric strength and reliability of the transformer due to the uniform distribution of potentials between the insulation layers, and therefore, will reduce the thickness of the inner layer, which ultimately leads to the preservation of mass-dimensional indicators and expanding the functionality of the transformer due to its application to higher voltage classes.

В ООО "Научно-производственное предприятие «Электромаш»" разработана техническая документация, в которой реализовано заявляемое решение и в соответствии с которой изготовлены и испытаны трансформаторы типа ОС-1,25 на напряжение первичной обмотки 6; 10; 27,5; 35 кВ.The Scientific and Production Enterprise Elektromash LLC has developed technical documentation that implements the claimed solution and in accordance with which transformers of type OS-1.25 are manufactured and tested for primary winding voltage 6; 10; 27.5; 35 kV.

Результаты испытаний подтвердили работоспособность заявляемого трансформатора, а также его технические преимущества по сравнению с известными аналогичными изделиями и широкие возможности практического применения в будущем.The test results confirmed the operability of the inventive transformer, as well as its technical advantages compared to known similar products and the wide range of practical applications in the future.

ЛитератураLiterature

1. A.M. Дымков, В.М. Кибель, Ю.В. Тишенин //Трансформаторы напряжения // Москва, "Энергия", 1975 г., сс. 120÷128.1. A.M. Dymkov, V.M. Kibel, Yu.V. Tishenin // Transformers of voltage // Moscow, "Energy", 1975, ss. 120 ÷ 128.

2. Патент на полезную модель №65286, МПК Н01F 27/32, 2007 г.2. Utility Model Patent No. 65286, IPC H01F 27/32, 2007

Claims (1)

Трансформатор, содержащий размещенную в корпусе активную часть, выполненную в виде магнитопровода и отделенных друг от друга посредством межобмоточной изоляции, выполненной из термопластичного материала, первичной и вторичной обмоток, при этом корпус выполнен, по крайней мере, из двух слоев, первый из которых - внутренний - выполнен из упругого электроизоляционного эластичного материала, а второй - наружный слой - являющийся также электроизоляционным и защитным от механических и атмосферных воздействий, выполнен из термопластичного материала, отличающийся тем, что корпус содержит третий, дополнительный, электроизоляционный слой, размещенный между внутренним и наружным слоями, выполненный из силиконового каучука, при этом толщина дополнительного слоя h_д выбрана из соотношения
h_д≤h_н≤h_в,
где h_в - толщина внутреннего электроизоляционного слоя;
h_н - толщина наружного электроизоляционного слоя;
h_д - толщина дополнительного, промежуточного, электроизоляционного слоя. A transformer containing an active part located in the housing, made in the form of a magnetic circuit and separated from each other by means of winding insulation made of thermoplastic material, primary and secondary windings, while the housing is made of at least two layers, the first of which is internal - made of elastic insulating elastic material, and the second - the outer layer - which is also electrical insulating and protective against mechanical and atmospheric influences, is made of thermoplastic mat A series, characterized in that the housing contains a third, additional, insulating layer located between the inner and outer layers, made of silicone rubber, the thickness of the additional layer h _d selected from the ratio
h _d ≤h _n ≤h _in ,
where h _in - the thickness of the inner insulating layer;
h _n - the thickness of the outer insulating layer;
h _d - the thickness of the additional, intermediate, electrical insulating layer.