Результат интеллектуальной деятельности: ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному аппаратостроению, и может найти применение в высоковольтных трансформаторах с литой эпоксидной изоляцией.

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].

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.

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].

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.

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.

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.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показан заявляемый трансформатор, его продольный разрез.

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.

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:

где

h_в - толщина внутреннего электроизоляционного слоя;

h_н - толщина наружного электроизоляционного слоя;

h_д - толщина дополнительного, промежуточного, электроизоляционного слоя.

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.

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.

Процесс изготовления трансформатора предполагает следующие технологические операции:

1) изготовление магнитопроводов;

2) изготовление обмоток;

3) изготовление на термопластавтомате цилиндра из термопластичного материала для межобмоточной изоляции;

4) сборка обмоток, заключающаяся в посадке между низковольтной и высоковольтной обмотками термопластичного цилиндра межобмоточной изоляции;

5) сборка обмоток с магнитопроводами;

6) выполнение крепежных деталей, закладных частей, выводных концов, соединений обмоток;

7) изготовление на термопластавтомате заливочной формы из термопластичного электроизоляционного материала, являющегося наружным слоем корпуса трансформатора;

8) нанесение промежуточного изоляционного слоя;

9) установка и закрепление в заливочной форме обмоток и трансформатора;

10) заливка внутреннего слоя упругим электроизоляционным компаундом;

11) контрольные испытания.

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.

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.

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.

Результаты испытаний подтвердили работоспособность заявляемого трансформатора, а также его технические преимущества по сравнению с известными аналогичными изделиями и широкие возможности практического применения в будущем.

Литература

1. A.M. Дымков, В.М. Кибель, Ю.В. Тишенин //Трансформаторы напряжения // Москва, "Энергия", 1975 г., сс. 120÷128.

2. Патент на полезную модель №65286, МПК Н01F 27/32, 2007 г.