RU167099U1 - TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND - Google Patents
TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND Download PDFInfo
- Publication number
- RU167099U1 RU167099U1 RU2016114722/07U RU2016114722U RU167099U1 RU 167099 U1 RU167099 U1 RU 167099U1 RU 2016114722/07 U RU2016114722/07 U RU 2016114722/07U RU 2016114722 U RU2016114722 U RU 2016114722U RU 167099 U1 RU167099 U1 RU 167099U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- magnetic circuit
- primary
- windings
- transformer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/08—Cooling; Ventilating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
- H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
1. Трансформатор преобразовательный трехфазный многообмоточный, содержащий трехстержневой магнитопровод, трехфазную первичную обмотку и многофазную вторичную, обмотку, отличающийся тем, что магнитопровод набран пластинами из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой типа «Step-lap»; первичная обмотка выполнена внутренней и охватывает стержни магнитопровода; вторичная обмотка 3 выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку 2 и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка; введена обмотка предварительного заряда, расположенная внизу стержня магнитопровода под первичной и вторичной обмотками; магнитопровод, первичная и вторичная обмотки снабжены каналами для воздушного охлаждения; трансформатор помещен в кожух, оборудованный осевыми, тангенциальными вентиляторами и барьером; в магнитопроводе, первичной, вторичной обмотках и обмотках предварительного заряда установлены датчики температуры с возможностью отображения информации на дисплее блока контроля температуры; при этом по высоте стержня магнитопровода вторичная обмотка разделены на отдельные секции, объединенные в группы, причем разные секции вторичной обмотки внутри одной группы имеют различное число витков, обеспечивающих заданные углы отставания; при этом секции вторичной обмотки с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп, а обмотки одной секции, расположенные на разных стержнях магнитопровода, имеют одинаковое число витков; при этом вторичная обмотка располагаются от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем1. A three-phase multi-winding converter transformer containing a three-core magnetic circuit, a three-phase primary winding and a multiphase secondary winding, characterized in that the magnetic circuit is assembled with anisotropic electrical steel plates with a Step-lap type charge; the primary winding is made internal and covers the rods of the magnetic circuit; the secondary winding 3 is made external, covers the outside of the primary winding 2 and is located from it at a distance that provides electric strength of the air gap; a precharge winding is introduced, located at the bottom of the core of the magnetic circuit under the primary and secondary windings; the magnetic circuit, the primary and secondary windings are equipped with channels for air cooling; the transformer is placed in a casing equipped with axial, tangential fans and a barrier; temperature sensors are installed in the magnetic circuit, primary, secondary and pre-charge windings with the ability to display information on the display of the temperature control unit; while the height of the core of the magnetic circuit, the secondary winding is divided into separate sections, combined into groups, and different sections of the secondary winding within the same group have a different number of turns providing specified lag angles; wherein the sections of the secondary winding with predetermined lag angles are located in the same sequence within each of the groups, and the windings of one section located on different rods of the magnetic circuit have the same number of turns; while the secondary winding is located from the primary winding at a distance that provides
Description
Полезная модель относится к электротехнике, трансформаторостроению и может быть использована для обеспечения работоспособности многоуровневых преобразователей частоты частотно-регулируемых приводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The utility model relates to electrical engineering, transformer construction and can be used to ensure the operability of multi-level frequency converters of frequency-controlled drives of main pumping units of oil pipelines.
Из уровня техники известен электромагнитный трансформатор (патент США на изобретение №5317299, патентообладатель - фирма «Sundstrand» (US), опубл. 31.05.1994, МПК H01F 30/12; H01F 33/00; H02 J3/00).The electromagnetic transformer is known from the prior art (US patent for invention No. 5317299, patent holder - Sundstrand (US), publ. 05/31/1994, IPC H01F 30/12; H01F 33/00; H02 J3 / 00).
Трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, размещенные соответственно на внешнем и внутреннем сердечниках для создания вращающегося электромагнитного поля. При подаче на первичную обмотку трехфазного напряжения образуется вращающееся магнитное поле, которое создает во вторичных обмотках несколько трехфазных напряжений. Первичная и вторичная обмотки соединяются в звезду или в треугольник. Вращающееся магнитное поле является симметричным по отношению к любой из вторичных обмоток. В этом главное преимущество трансформаторов на основе магнитопроводов, аналогичных конструкции статора трехфазных электродвигателей. Подобный входной трансформатор запатентован фирмой Siemens (патент США на изобретение №7948340 «Трехфазный многообмоточный трансформатор», опубл. 05.03.2009, МПК H01F 27/24; H01F 30/14; Н01F 2041/0662).The transformer has primary and secondary windings located respectively on the outer and inner cores to create a rotating electromagnetic field. When a three-phase voltage is applied to the primary winding, a rotating magnetic field is generated, which creates several three-phase voltages in the secondary windings. The primary and secondary windings are connected in a star or in a triangle. A rotating magnetic field is symmetrical with respect to any of the secondary windings. This is the main advantage of transformers based on magnetic cores, similar to the design of the stator of three-phase electric motors. A similar input transformer is patented by Siemens (US patent for invention No. 7948340 "Three-phase multi-winding transformer", publ. 03.03.2009, IPC H01F 27/24; H01F 30/14; H01F 2041/0662).
Недостатком трансформаторов с тороидальными магнитопроводами является сложность их изготовления на большие мощности (17 MB А и выше) с обеспечением заданных показателей надежности при работе в составе преобразователей частоты частотно-регулируемых приводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The disadvantage of transformers with toroidal magnetic cores is the complexity of their manufacture at high power (17 MB A and above) with the set reliability indicators when working as part of frequency converters of frequency-controlled drives of main pumping units of oil pipelines.
Также известен многофазный трансформатор» (патент РФ №113416, опубликована 10.02.2012, МПК H01F 30/12, H01F 27/245 (2006.01), H01F 27/28), в которой в качестве составной части в многоуровневом частотном преобразователе предлагается использование многофазного трансформатора. Данный трансформатор состоит из сердечника, первичной и вторичной обмоток, магнитопровод набран из шихтованных пластин электротехнической стали изолированных друг от друга, соединенных между собой ярмом, секции трехфазной первичной обмотки выполнены в виде одинаковых катушек пропитанных изоляционным лаком в вакууме, витки которых образованы расщепленным медным проводником, представляющим собой несколько пластин разделенных между собой диэлектриком, ширина пластин соответствует ширине окна магнитопровода, концы и начала изолированных пластин соединены между собой в выводы, при этом концы пластин соединены в звезду, а начала образуют выводы первичной обмотки, каждая из первичных обмоток представляет собой высоковольтный фильтр на входе многофазного трансформатора, вторичные обмотки каждой из фаз имеют одинаковое количество витков, выполненных из медного расщепленного проводника, круглого или прямоугольного сечения, при этом каждая из обмоток охватывает стержень 3-х стержневого магнитопровода и расположены на промежуточных диэлектрических держателях одна над другой по длине стержня для отдельно взятой фазы, начала вторичных обмоток являются выводами, концы обмоток объединены в звезду с нулевым выводом.A multiphase transformer is also known ”(RF patent No. 113416, published 02.10.2012, IPC H01F 30/12, H01F 27/245 (2006.01), H01F 27/28), in which the use of a multiphase transformer is proposed as an integral part in a multilevel frequency converter . This transformer consists of a core, primary and secondary windings, the magnetic circuit is composed of laminated plates of electrical steel isolated from each other, interconnected by a yoke, sections of a three-phase primary winding are made in the form of identical coils impregnated with insulation varnish in vacuum, the turns of which are formed by a split copper conductor, consisting of several plates separated by a dielectric, the width of the plates corresponds to the width of the window of the magnetic circuit, the ends and the beginning of the insulation wafers are connected to each other in the leads, while the ends of the wafers are connected to a star, and the beginnings form the leads of the primary winding, each of the primary windings is a high-voltage filter at the input of a multiphase transformer, the secondary windings of each phase have the same number of turns made of split copper a conductor of circular or rectangular cross section, with each of the windings covering the core of a 3-core magnetic circuit and located on intermediate dielectric holders one above different along the length of the rod for a single phase, the beginnings of the secondary windings are leads, the ends of the windings are combined into a star with a zero lead.
Описанную конструкцию можно считать типовой, однако она имеет ряд ограничений при выполнении трансформаторов на большие мощности и трансформаторов для преобразователей частоты с высокой степенью пульсности схемы выпрямления.The described design can be considered typical, but it has several limitations when performing transformers for high power and transformers for frequency converters with a high degree of pulsation of the rectification circuit.
К основным ограничениям относятся: высокие значения потерь в обмотках и магнитопроводе трансформатора; высокие значения добавочных потерь; существенные значения токов короткого замыкания во вторичных обмотках трансформатора; существенные броски тока намагничивания (сравнимы по величине с токами короткого замыкания) в момент постановки трансформатора под напряжение; сложности в организации эффективного отвода тепла от нагретых элементов. трансформатора большой протяженности; трудности при размещении многочисленных отводов вторичных обмоток в главном изоляционном канале с учетом требований к электрической прочности обмоток трансформатора и требований к показателям надежности трансформатора.The main limitations include: high losses in the windings and the magnetic circuit of the transformer; high values of additional losses; significant values of short circuit currents in the secondary windings of the transformer; significant inrush currents of magnetization (comparable in magnitude to short-circuit currents) at the moment the transformer is energized; difficulties in organizing effective heat removal from heated elements. long transformer; difficulties in placing numerous secondary windings in the main insulation channel, taking into account the requirements for the electrical strength of the transformer windings and the requirements for the reliability indicators of the transformer.
Задача предложенной полезной модели заключается в разработке трехфазного преобразовательного многообмоточного трансформатора мощностью 17 MB А на класс напряжения 10 кВ с незамкнутой системой воздушного охлаждения, обеспечивающего функционирование преобразователя частоты с высокой пульсностью схемы выпрямленияThe objective of the proposed utility model is to develop a three-phase converter multi-winding transformer with a capacity of 17 MB A for a voltage class of 10 kV with an open air cooling system that ensures the operation of a frequency converter with a high pulse frequency rectification circuit
Технический результат заключается в повышении надежности трехфазного преобразовательного многообмоточного трансформатора, обеспечивающего работоспособность многоуровневого преобразователя частоты типа Perfect Harmony WCIII фирмы ««Siemens» для частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The technical result consists in increasing the reliability of a three-phase converter multi-winding transformer, which ensures the operability of a multi-level frequency converter of the type Perfect Harmony WCIII of the Siemens company for variable-frequency electric drives of the main pumping units of oil pipelines.
Задача решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что трансформатор преобразовательный трехфазный многообмоточный содержит трехстержневой магнитопровод, трехфазную первичную обмотку и многофазную вторичную обмотку, причем магнитопровод набран пластинами из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой типа «Step-lap»; первичная обмотка выполнена внутренней и охватывает стержни магнитопровода; вторичная обмотка 3 выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку 2 и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка; введена обмотка предварительного заряда, расположенная внизу стержня магнитопровода под первичной и вторичной обмотками; магнитопровод, первичная и вторичная обмотки снабжены каналами для воздушного охлаждения; трансформатор помещен в кожух, оборудованный осевыми, тангенциальными вентиляторами и барьером; в магнитопроводе, первичной, вторичной обмотках и обмотках предварительного заряда устанавлены датчики температуры с возможностью отображения информации на дисплее блока контроля температуры; при этом по высоте стержня магнитопровода вторичная обмотка разделены на отдельные секции, объединенные в группы, причем разные секции вторичной обмотки внутри одной группы имеют различное число витков, обеспечивающих заданные углы отставания; при этом секции вторичной обмотки с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп, а обмотки одной секции, расположенные на разных стержнях магнитопровода, имеют одинаковое число витков; при этом вторичная обмотка располагаются от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the three-phase multi-winding converter transformer contains a three-core magnetic circuit, a three-phase primary winding and a multiphase secondary winding, the magnetic circuit being assembled with anisotropic electrical steel plates with a Step-lap type charge; the primary winding is made internal and covers the rods of the magnetic circuit; the
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:In addition, the specified technical result is achieved in special cases of the implementation of the utility model due to the fact that:
- первичная и вторичная обмотки выполнены из медной фольги, обмотка предварительного заряда выполнена из медного провода, а в качестве изоляции обмоток использована арамидная бумага, при этом обмотки пропитаны высокотемпературным лаком по технологии вакуум-давления с последующей высокотемпературной полимеризацией.;- the primary and secondary windings are made of copper foil, the precharge winding is made of copper wire, and aramid paper is used as insulation for the windings, while the windings are impregnated with high-temperature varnish using vacuum pressure technology followed by high-temperature polymerization .;
- мощность обмотки предварительного заряда составляет 1% от полной мощности трансформатора, а напряжение питания составляет 380 В;- the power of the pre-charge winding is 1% of the total power of the transformer, and the supply voltage is 380 V;
- углы отставания для секций вторичных обмоток равны +25°, +15°, +5°, -5° -15°, -25°;- lag angles for sections of the secondary windings are + 25 °, + 15 °, + 5 °, -5 ° -15 °, -25 °;
- входной воздушный поток формируется в нижней части кожуха, концентрируется и направляется барьером в каналы для воздушного охлаждения с последующим принудительным отводом горячего воздуха осевыми вентиляторами, размещенными в верхней части кожуха с подключением, при перегреве, тангенциальных вентиляторов, размещенных в нижней части кожуха;- the inlet air flow is formed in the lower part of the casing, concentrated and guided by a barrier into the channels for air cooling, followed by forced removal of hot air by axial fans located in the upper part of the casing with the connection, upon overheating, of tangential fans located in the lower part of the casing;
- вторичная обмотка располагается от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка 28 кВ;- the secondary winding is located from the primary winding at a distance providing electrical strength of the air gap of 28 kV;
- осевые и тангенциальные вентиляторы имеет общую производительность вентиляции 33000 м /час;- axial and tangential fans has a total ventilation capacity of 33,000 m / h;
- в качестве датчиков температуры применены термодатчики типа pt100;- pt100 type temperature sensors are used as temperature sensors;
Заявленная конструкция устройства поясняется чертежами:The claimed design of the device is illustrated by drawings:
- на фиг. 1 показан трансформатор (вид слева, разрез);- in FIG. 1 shows a transformer (left view, section);
- на фиг. 2 показана принципиальная схема основных составных частей трансформатора.- in FIG. 2 shows a schematic diagram of the main components of a transformer.
На фиг. 1 и фиг. 2 обозначено:In FIG. 1 and FIG. 2 is indicated:
1 - магнитопровод;1 - magnetic circuit;
2 - первичная обмотка;2 - primary winding;
3 - вторичная обмотка;3 - secondary winding;
4 - обмотка предварительного заряда;4 - precharge winding;
5 - секция вторичной обмотки;5 - section of the secondary winding;
6 - группа секций вторичной обмотки; 7- отвод секции вторичной обмотки;6 - a group of sections of the secondary winding; 7- tap of the secondary section;
8 - направленный воздушный поток;8 - directional air flow;
9 - кожух;9 - a casing;
10- барьер;10- barrier;
11- осевой вентилятор;11-axis fan;
12 - тангенциальный вентилятор;12 - tangential fan;
13 - входной воздушный поток;13 - inlet air flow;
14 - выходной воздушный поток;14 - output air flow;
15 - линейные отводы первичной обмотки.15 - linear taps of the primary winding.
Магнитопровод 1 трансформатора выполнен трехстержневым и изготовлен из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой пластин типа «Step-Lap», что обеспечивает снижение значений тока и потерь холостого хода. Магнитопровод 1 имеет каналы для воздушного охлаждения (на фиг. 1, 2 не показаны) и покрывается термостойким лаком, что предохраняет его от коррозии.The
Первичная 2 и вторичная 3 обмотки выполнены из медной фольги с арамидной изоляцией и имеют каналы охлаждения (на фиг. 1, 2 не показаны), обмотка предварительного заряда 4 выполнена из медного провода. В качестве изоляции для всех обмоток использована арамидная бумага.Primary 2 and secondary 3 windings are made of copper foil with aramid insulation and have cooling channels (not shown in Fig. 1, 2), the
Арамидная бумага обладает высокой электрической и механической прочностью, хорошей стойкостью к химическим продуктам и повышенной нагревостойкостью, не воспламеняется и не поддерживает горение. Материал, после пропитки, имеет низкую гигроскопичность при увеличении влажности окружающей среды, что важно для поддержания высокой электрической прочности изоляции.Aramid paper has high electrical and mechanical strength, good resistance to chemical products and high heat resistance, does not ignite and does not support combustion. The material, after impregnation, has low hygroscopicity with increasing environmental humidity, which is important to maintain high dielectric strength.
Первичная обмотка 2 и обмотка предварительного заряда 4 имеют схему соединения «звезда», а вторичная обмотка 3 реализована по схеме соединения «треугольник с продолженными сторонами». Вторичная обмотка состоит из восемнадцати секций вторичной обмотки 5, каждая из которых расположена на трех стержнях магнитопровода 1.The
Обмотки пропитываются высокотемпературным лаком по технологии вакуум-давление с последующей высокотемпературной полимеризацией.The windings are impregnated with high-temperature varnish using vacuum-pressure technology, followed by high-temperature polymerization.
Данная конструкция обмоток обеспечивает наилучшую стойкость к токам короткого замыкания.This winding design provides the best resistance to short circuit currents.
Отличительной особенностью данного трансформатора является следующее:A distinctive feature of this transformer is the following:
- первичная обмотка 2 выполнена внутренней, располагается непосредственно возле стержня магнитопровода 1, охватывая его.- the
- вторичная обмотка 3 выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку 2 и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка. При большом количестве секций, вторичной обмотки 5 данное расположение позволяет выполнять сложные схемы соединения обмоток (в разработанном трансформаторе реализована схема соединения «треугольник с продолженными сторонами»), а так же осуществлять присоединение кабелей преобразователя частоты (на фиг. 1, 2 не показан) к отводам секций вторичной обмотки 5 с учетом требований безопасности, надежности и простоты обслуживания.- the
По высоте стержня вторичная обмотка 3 разделена на самостоятельные обмотки - секции вторичной обмотки 5, которые вдоль стержня магнитопровода выделяются в группы секций вторичной обмотки 6. Разные секции вторичной обмотки внутри одной группы имеют различное число витков для достижения различных групп соединения с заданными углами отставания. В разработанном трансформаторе заданы следующие углы отставания для секций вторичной обмотки: +25°, b+15°, +5°, -5°, -15°, -25°. Секции вторичной обмотки 5 с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп. Обмотки одной секции вторичной обмотки 5, расположенные на разных стержнях магнитопровода 1, имеют одинаковое число витков;According to the height of the rod, the
- в конструкцию трансформатора внесена обмотка предварительного заряда 4. Она представляет собой дополнительную маломощную обмотку для осуществления предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты и исключения броска тока намагничивания в момент постановки трансформатора под напряжение. Данные обмотки рассчитаны на кратковременный режим работы. Обмотка предварительного заряда 4 по конструкции аналогична первичной 2 и вторичной 3 обмоткам. Обмотка предварительного заряда располагается внизу стержней магнитопровода 1 под всеми остальными обмотками.- a
Для эффективного отвода большого количества тепла от нагретых протяженных элементов трансформатора, требуется подача направленного воздушного потока 8 в каналы для воздушного охлаждения. Для этого трансформатор помещен в кожух 9, оборудованный барьером 10, осевыми 11 и тангенциальными 12 вентиляторами.To effectively remove a large amount of heat from heated long elements of the transformer, a directed
Барьер представляет собой лист из электроизоляционного материала (например, стеклотекстолит) с отверстиями, при которых зазор между стенками барьера и наружной поверхностью секции вторичной обмотки обеспечивает требуемые направление и концентрацию входного воздушного потока 13.The barrier is a sheet of electrical insulating material (for example, fiberglass) with holes in which the gap between the walls of the barrier and the outer surface of the secondary section of the winding provides the desired direction and concentration of the
Входной воздушный поток 13 формируется в нижней части кожуха 9, концентрируется барьером 10 и в виде направленного воздушного потока 8 направляется в каналы для охлаждения магнитопровода и обмоток с последующим принудительным отводом выходного воздушного потока 14 в виде горячего воздуха осевыми 11 вентиляторами из верхней части кожуха 9.The
Данное техническое решение позволяет изготавливать трансформаторы большой мощности. При нормальном температурном режиме воздушные потоки нагнетается только осевыми вентиляторами 11, размещенными в верхней части кожуха 9.This technical solution allows the manufacture of high power transformers. Under normal temperature conditions, air flow is pumped only by
Так же на трансформаторе установлены тангенциальные вентиляторы 12, размещенные в нижней части кожуха 9, которые предназначены для дополнительного охлаждения трансформатора в случае перегрева обмоток.Also on the transformer are
В целях контроля температурного состояния трансформатора в магнитопроводе 1 и обмотках 2, 3, 4 в местах наибольшего нагрева устанавливаются датчики температуры (на фиг. 1, 2 не показаны), информация с датчиков температуры выводится на блок контроля температуры (на фиг. 1, 2 не показан) с возможностью отображения поступающей информации на дисплее.In order to control the temperature state of the transformer in the
Забор входного воздушный потока 13 осуществляется из помещения установки преобразователя частоты через нижние панели (на фиг. 1, 2 не показаны) кожуха 9. Степень защиты кожуха трансформатора соответствует IP21.The
Выходной воздушный поток 14 в виде горячего воздуха отводиться из кожуха 9 трансформатора в помещение установки преобразователя частоты либо по воздуховодам за пределы помещения установки.The
Кожух 9 конструктивно состоит из секций со съемными панелями (на фиг. 1, 2 не показаны), что облегчает монтаж и обслуживание трансформатора на месте его эксплуатации.The
Особенностями предлагаемой полезной модели является:Features of the proposed utility model is:
- включение в конструкцию трансформатора обмотки предварительного заряда 4, позволяющих обеспечивать изготовление трансформаторов большой мощности без использования в составе преобразователя частоты дополнительных трансформаторов, предназначенных для предотвращения бросков тока намагничивания в момент пуска, что позволяет повысить стойкость трансформатора к электродинамическим воздействиям, и, следовательно, повысить надежность трансформатора;- inclusion in the design of the transformer of the pre-charge winding 4, which allows for the manufacture of high-power transformers without the use of additional transformers in the frequency converter, designed to prevent magnetizing current surges at the time of start-up, which improves the transformer resistance to electrodynamic influences and, therefore, improves reliability transformer;
- реализация наружного расположения вторичной обмотки 3 по отношению к первичной обмотки 2, что позволяет повысить надежность трансформатора за счет улучшения условий охлаждения обмоток и повышения электрической прочности воздушного промежутка между первичной 2 и вторичной 3 обмотками за счет переноса из пространства между первичной 2 и вторичной 3 обмотками кабелей (на фиг. 1, 2 не показаны) для соединения преобразователя частоты и отводов секций вторичной обмотки 3 и их схемных перемычек (на фиг. 1, 2 не показаны). Дополнительным положительным эффектом является простота обслуживания контактных соединений отводов секции вторичных обмоток 3;- the implementation of the external location of the secondary winding 3 with respect to the primary winding 2, which improves the reliability of the transformer by improving the cooling conditions of the windings and increasing the electric strength of the air gap between the primary 2 and secondary 3 windings due to transfer from the space between the primary 2 and secondary 3 windings cables (not shown in FIGS. 1, 2) for connecting the frequency converter and taps of the secondary winding
- применения обмоток из медной фольги с арамидной изоляцией, пропитанных высокотемпературным лаком по технологии вакуум-давления с последующей высокотемпературной полимеризацией, позволяющей повысить стойкость трансформатора к токам короткого замыкания;- the use of windings made of copper foil with aramid insulation, impregnated with high-temperature varnish according to vacuum pressure technology with subsequent high-temperature polymerization, which allows to increase the transformer resistance to short circuit currents;
- - применение барьера 10 для эффективного теплоотвода с поверхностей нагретых элементов активной части трансформатора, имеющих большую протяженность, что позволяет повысить надежность преобразовательных трансформаторов больших мощностей с воздушной системой охлаждения.- - the use of a
Трансформатор работает следующим образом.The transformer operates as follows.
При постановке трансформатора под напряжение на линейные отводы первичной обмотки 15 подается трехфазное напряжение промышленной частоты. Протекающий по первичной обмотке 2 ток намагничивания создает в магнитопроводе 1 переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит во вторичной обмотке 3 электродвижущую силу. При этом первичная обмотка 2, соединенная по схеме «звезда», является фильтром высших гармоник. При подключении отводов вторичной обмотки 3, соединенных по схеме «треугольник с продолженными сторонами», к преобразователю частоты в секциях вторичной обмотки 5 возникает ток, пропорциональный нагрузке.When the transformer is energized, the three-phase voltage of industrial frequency is supplied to the linear taps of the primary winding 15. The magnetizing current flowing through the primary winding 2 creates an alternating magnetic field in the
Поскольку нагрузкой для вторичной обмотки 3 является конденсаторы схемы выпрямления преобразователя частоты, то в момент подачи напряжения на трансформатор ток намагничивания достигает значений сопоставимых с токами короткого замыкания (разряженные конденсаторы схемы выпрямления фактически находятся в режиме короткого замыкания). При выполнении трансформатора на большие мощности значение тока намагничивания становится значительным, что ведет к увеличению амплитуды бросков тока намагничивания (и как следствие увеличению амплитуды электродинамических усилий, действующих на обмотки трансформатора), что существенно снижает надежность трансформатора.Since the load for the secondary winding 3 is the capacitors of the rectification circuit of the frequency converter, at the time the voltage is applied to the transformer, the magnetization current reaches values comparable to short circuit currents (discharged capacitors of the rectification circuit are actually in short circuit mode). When the transformer is run at high powers, the magnetization current becomes significant, which leads to an increase in the amplitude of the inrush currents of the magnetization (and, as a result, an increase in the amplitude of the electrodynamic forces acting on the transformer windings), which significantly reduces the reliability of the transformer.
В целях повышения надежности в конструкцию трансформатора добавлена маломощная обмотка предварительного заряда 4. Перед подачей на первичную обмотку 2 трехфазного напряжения промышленной частоты производится подача трехфазного напряжения промышленной частоты на обмотку предварительного заряда 4. (номинальное значение напряжение может соответствовать напряжению, подаваемому на первичную обмотку, либо может быть снижено до значения менее 1 кВ, что позволит упростить конструкцию и повысить надежности трансформатора). В разработанном трансформаторе обмотка предварительного заряда 4 рассчитана на номинальное напряжение 380 В. Мощность данной обмотки выбирается исходя из условия обеспечения заряда конденсаторов силовых ячеек преобразователя частоты. В разработанном трансформаторе мощность обмотки предварительного заряда 4 составляет 1% от полной мощности трансформатора. По завершении заряда конденсаторов схемы выпрямления преобразователя частоты напряжение с обмотки предварительного заряда 4 снимается, одновременно производится подача напряжения на линейные отводы первичной обмотки 2 и последующее преобразование данного напряжения во вторичной обмотке 3.In order to increase reliability, a low-power pre-charge winding is added to the
При достижении некоторого установленного значения температуры первичной 2, вторичной обмотки 3 и/или магнитопровода 1 производится пуск осевых вентиляторов 11, создающих направленный воздушный поток 8. Направленное движение и концентрация охлаждающего воздуха у нагретых поверхностей достигается за счет применения барьера 10. В случае недостаточной эффективности осевых вентиляторов 11 и превышения установленных значений температуры производится запуск тангенциальных вентиляторов 12, увеличивающих объем поступающего входного воздушного потока 13.Upon reaching a certain set value of the temperature of the primary 2, secondary winding 3 and / or the
Применение предложенных технических решений позволяет изготавливать трансформаторы трехфазные преобразовательные многообмоточные большой мощности для работы в составе преобразователя частоты с высокой пульсностью схемы выпрямления и обеспечивает высокую надежность изделия.The application of the proposed technical solutions makes it possible to produce three-phase converter multi-winding transformers of high power for operation as part of a frequency converter with a high pulse frequency rectification circuit and ensures high reliability of the product.
Проведенные испытания разработанного трансформатора трехфазного преобразовательного многообмоточного мощностью 17 MBА на класс напряжения 10 кВ в условиях испытательной лаборатории, последующие испытания на объекте эксплуатации в составе преобразователя частоты и проведенная опытно-промышленная эксплуатация подтвердили высокий уровень надежности и эффективности трансформатора и принятых технических решений. В ходе испытаний было установлено, что номенклатура показателей надежности по ГОСТ 27.003-90 соответствует следующим показателям: установленная наработка на отказ - не менее 40000 часов, назначенный ресурс - 340000 часов, вероятность безотказной работы на наработку 8800 часов - не менее 0,995, срок службы - не менее 40 лет.The tests of the developed transformer of the three-phase converter multi-winding power of 17 MBA for a voltage class of 10 kV in the conditions of a testing laboratory, subsequent tests at the facility as part of the frequency converter and the pilot-industrial operation confirmed the high level of reliability and efficiency of the transformer and the adopted technical solutions. During the tests, it was found that the nomenclature of reliability indicators in accordance with GOST 27.003-90 corresponds to the following indicators: the established MTBF of at least 40,000 hours, the assigned service life of 340,000 hours, the probability of uptime of 8800 hours is at least 0,995, and the service life is not less than 40 years.
Полезная модель обеспечивает надежное бесперебойное функционирование эксплуатируемых на объектах трубопроводной системы «ВСТО-1» ОАО «АК «Транснефть» преобразователей частоты типа Perfect Harmony WCIII.The utility model provides reliable uninterrupted operation of frequency converters of the Perfect Harmony WCIII type operated at the facilities of the VSTO-1 pipeline system of Transneft, JSC.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114722/07U RU167099U1 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114722/07U RU167099U1 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167099U1 true RU167099U1 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=57793485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016114722/07U RU167099U1 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167099U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU181145U1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-07-05 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | POWER TRANSFORMER WITH TWISTED MAGNETIC WIRE |
EA034945B1 (en) * | 2018-01-03 | 2020-04-09 | Сансызбай Габдулович Куатов | Outdoor modular dry-type transformer |
RU2762156C1 (en) * | 2020-07-20 | 2021-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Modular power converter |
-
2016
- 2016-04-18 RU RU2016114722/07U patent/RU167099U1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU181145U1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-07-05 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | POWER TRANSFORMER WITH TWISTED MAGNETIC WIRE |
EA034945B1 (en) * | 2018-01-03 | 2020-04-09 | Сансызбай Габдулович Куатов | Outdoor modular dry-type transformer |
RU2762156C1 (en) * | 2020-07-20 | 2021-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Modular power converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW443024B (en) | Rotating electrical machine plants | |
US9531247B2 (en) | Inertial energy storage system and hydro-fluoro-ether power transformer scheme for radar power systems and large PFN charging | |
US6936947B1 (en) | Turbo generator plant with a high voltage electric generator | |
EP2444983A2 (en) | Liquid cooled magnetic component with indirect cooling for high frequency and high power applications | |
Meier et al. | Design considerations for medium-frequency power transformers in offshore wind farms | |
EP2169692B1 (en) | High voltage step-up dry power transformer and power supply unit comprising at least one such transformer | |
RU167099U1 (en) | TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND | |
Olsen et al. | A transformerless generator-converter concept making feasible a 100 kv light weight offshore wind turbine: Part i-the generator | |
EP2439756A2 (en) | Multi-phase transformer | |
RU168099U1 (en) | Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system | |
Li et al. | Medium voltage converter inductor insulation design considering grid insulation requirements | |
EP2187408B1 (en) | Iron core reactor | |
Liu et al. | The single-active-part structure of the UHVDC converter transformer with the UHVAC power grid | |
CN203232791U (en) | Autotransformer for reduced-voltage starting | |
JP2012080011A (en) | High frequency transformer | |
RU101262U1 (en) | WINDING TRANSFORMER (REACTOR) | |
CN211858327U (en) | Inductance structure, reactance device and transformer device | |
RU168870U1 (en) | Three-phase multi-winding transformer with liquid cooling system | |
JP2020507932A (en) | Intermediate frequency transformer with dry core | |
JP6173842B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR100552335B1 (en) | Superconducting turn-to-turn insulation design of 22.9kV double pancake coil type high temperature superconducting transformer | |
RU2667661C1 (en) | Method of manufacturing improved magneto-electric machine | |
Sangha et al. | Evaluation of winding stray capacitance in motors for aerospace applications | |
Mohammad et al. | Comparative analysis of three-phase to five-phase transformer connections | |
RU2422967C1 (en) | Method to reduce reactive magnetising current in elements of power supply systems and device for its realisation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner |