RU2308110C1

RU2308110C1 - Three-phase transformer magnetic system

Info

Publication number: RU2308110C1
Application number: RU2006102940/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Владиславович Волков (RU); Александр Владиславович Волков
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-10-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; three-phase transformers.

SUBSTANCE: proposed flat magnetic system has three legs and two yokes. System stacks are assembled of identical groups of layers, three ones per group. External and internal outlines of all layers are rectangular. External outlines of all layers coincide. All laminations are rectangular. Each stack is assembled of similar sets of laminations of four type varieties. Laminations of all stack legs are identical. Yoke laminations are of three type varieties equal in length and different in width. Wide and intermediate, intermediate and narrow ones differ in width by same and small value. Top yoke lamination in first layer of group is narrow and that of bottom one, wide. Laminations of top and bottom yokes in second layer are identical and medium in width. Top-yoke lamination in third layer is wide and bottom-yoke one, narrow, Leg laminations of first layer are displaced upwards and those of third layer, downwards relative to those of second layer. All interleaving joints are horizontal. Group layers are assembled so that joint lines of laminations are disposed at different heights for each layer of group. In this way three-layer alternating interleaving of joints is attained to afford better distribution of magnetic field at corners of magnetic system compared with prior-art one.

EFFECT: reduced active and reactive saturation power loss at magnetic system corners, provision for automatic control of process.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к трехфазным трансформаторам и предназначено для использования в магнитных системах трансформаторов с целью снижения потерь холостого хода и упрощения изготовления магнитопровода.The invention relates to three-phase transformers and is intended for use in magnetic systems of transformers in order to reduce idle losses and simplify the manufacture of the magnetic circuit.

Известна плоская магнитная система, состоящая из трех стержней и двух ярм, с чередующейся двухслойной шихтовкой пакетов (Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. - М.: Энергоатомиздат, 1986, рис.2.3,а). Недостатками такой магнитной системы являются, во-первых, неблагоприятное распределение магнитного поля в углах магнитной системы и, как следствие, большие потери активной мощности и большая намагничивающая мощность в углах магнитной системы, во-вторых, сложная схема шихтовки и трудность автоматизации процесса сборки магнитной системы.Known flat magnetic system, consisting of three rods and two yokes, with alternating two-layer charge packages (Tikhomirov P.M. Calculation of transformers. - M .: Energoatomizdat, 1986, Fig. 2.3, a). The disadvantages of such a magnetic system are, firstly, the unfavorable distribution of the magnetic field in the corners of the magnetic system and, as a result, the large losses of active power and the large magnetizing power in the corners of the magnetic system, and secondly, the complicated charge pattern and the difficulty of automating the assembly of the magnetic system .

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является магнитная система трехфазного трансформатора (патент RU 2107965 С1, опубл. 27.03.1998), имеющая три стержня и два ярма, разделенных окнами, стержни и ярма состоят из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев прямоугольные, внешние контуры всех слоев пакета совпадают, пластины крайних стержней и ярм трапециевидные и состыкованы друг с другом косыми стыками, а пластины среднего стержня прямоугольные и соединены прямыми стыками с внутренними горизонтальными кромками противолежащих ярмовых пластин, одна из которых имеет большую, чем другие, ширину, в каждом следующем слое системы широкая или узкая пластины размещены в противоположных, по сравнению с предыдущим слоем, ярмах, все слои пакета сложены из одного и того же набора пластин четырех типоразмеров, отличающаяся тем, что пакеты состоят из одинаковых групп слоев по четыре слоя в группе, в каждом слое системы широкая ярмовая пластина в одном углу и узкая ярмовая пластина в диагонально-противоположном углу слоя состыкованы с пластинами крайних стержней по линиям, которые смещены от биссектрис углов окон, в третьем слое группы пластины размещены симметрично их расположения в первом слое относительно оси, проведенной по наружной вертикальной кромке пластины любого из крайних стержней первого слоя, а в четвертом слое группы пластины размещены симметрично их расположения во втором слое относительно оси, проведенной по наружной вертикальной кромке пластины любого из крайних стержней второго слоя.The closest in technical essence to the claimed invention is a magnetic system of a three-phase transformer (patent RU 2107965 C1, publ. 03/27/1998), having three rods and two yokes separated by windows, the rods and yokes consist of packages of steel plates laid in layers, external and the inner contours of all layers are rectangular, the outer contours of all layers of the packet coincide, the plates of the extreme rods and the yoke are trapezoidal and joined to each other by oblique joints, and the plates of the middle rod are rectangular and connected by direct joints to the inside By the horizontal horizontal edges of opposite yoke plates, one of which has a larger width than the others, in each next layer of the system, wide or narrow plates are placed in opposite yokes, compared to the previous layer, all layers of the package are composed of the same set of plates four sizes, characterized in that the packages consist of the same groups of layers, four layers in a group, in each layer of the system a wide yoke plate in one corner and a narrow yoke plate in the diagonally opposite corner of the layer In the third layer of the plate group, they are symmetrically located in the first layer relative to the axis drawn along the outer vertical edge of the plate of any of the extreme rods of the first layer, and in the fourth layer of the plate group symmetrically, their location in the second layer relative to the axis drawn along the outer vertical edge of the plate of any of the extreme rods of the second layer.

К недостаткам данной магнитной системы можно отнести увеличение индукции магнитного поля на участках стальных пластин, расположенных рядом со стыками пластин соседних слоев, почти в два раза, так как в углах магнитной системы шихтовка по своей сути двухслойная. Вследствие этого в зоне стыка пластин наблюдается сильное магнитное насыщение стали, возникают добавочные потери активной мощности и увеличивается намагничивающая мощность. Кроме того, данная конструкция магнитной системы из-за сложности шихтовки не позволяет автоматизировать процесс сборки системы.The disadvantages of this magnetic system include an almost twofold increase in the induction of the magnetic field in the areas of steel plates located near the joints of the plates of adjacent layers, since the charge is essentially two-layer in the corners of the magnetic system. As a result of this, strong magnetic saturation of the steel is observed in the plate junction zone, additional losses of active power occur, and the magnetizing power increases. In addition, this design of the magnetic system due to the complexity of the charge does not allow to automate the assembly process of the system.

Целью предложенного изобретения являются снижение потерь холостого хода и намагничивающей мощности в магнитной системе трансформатора, а также упрощение конструкции магнитной системы, что позволяет автоматизировать сборку магнитной системы.The aim of the proposed invention is to reduce the loss of idling and magnetizing power in the magnetic system of the transformer, as well as simplifying the design of the magnetic system, which allows you to automate the assembly of the magnetic system.

Указанная цель достигается тем, что пакеты магнитной системы собраны из следующих одна за другой одинаковых групп слоев по три слоя в группе. Магнитная система собрана так, что линии стыка пластин группы слоев располагаются на горизонтальных прямых, различных для каждого слоя. Шихтовка магнитной системы является трехслойной чередующейся. Трехслойная шихтовка позволяет уменьшить магнитную индукцию в зоне стыка пластин по сравнению с двухслойной шихтовкой. Это приводит к тому, что потери активной мощности и намагничивающая мощность в углах магнитной системы будут меньше, чем при двухслойной шихтовке. Кроме того, в предлагаемой магнитной системе все пластины прямоугольные и пластины стержней и ярм стыкуются только по горизонтальным прямым, что упрощает шихтовку и позволяет автоматизировать процесс сборки системы.This goal is achieved by the fact that the packages of the magnetic system are assembled from successive identical groups of layers, three layers in a group. The magnetic system is assembled so that the junction lines of the plates of the group of layers are located on horizontal lines that are different for each layer. The batch of the magnetic system is a three-layer alternating. Three-layer blending allows to reduce the magnetic induction in the area of the junction of the plates in comparison with a two-layer blending. This leads to the fact that the loss of active power and magnetizing power in the corners of the magnetic system will be less than with a two-layer charge. In addition, in the proposed magnetic system, all the plates are rectangular and the plates of the rods and yokes are joined only along horizontal lines, which simplifies the charge and allows you to automate the assembly process of the system.

Общими признаками, характеризующими изобретение и прототип, являются: плоская магнитная система трехфазного трансформатора имеет три стержня и два ярма, состоящих из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев пакета прямоугольные; внешние контуры всех слоев пакета совпадают, все слои пакета сложены из одного и того же набора пластин четырех типоразмеров.Common features that characterize the invention and the prototype are: a flat magnetic system of a three-phase transformer has three rods and two yokes, consisting of stacks of steel plates laid in layers, the outer and inner contours of all layers of the stack are rectangular; the external contours of all layers of the package coincide; all layers of the package are composed of the same set of plates of four sizes.

Отличительными признаками, характеризующими изобретение являются: все пластины прямоугольные, пластины стержней одинаковые, ярмовые пластины пакета трех типоразмеров одинаковой длины, но разной ширины, широкая и средняя, средняя и узкая ярмовые пластины отличаются по ширине на одинаковую и небольшую величину, пакеты магнитной системы состоят из одинаковых групп слоев по три слоя в группе, во всех трех слоях ярмовые пластины стыкуются с пластинами стержней по горизонтальным линиям, различным для каждого слоя, в первом слое группы верхняя ярмовая пластина узкая, а нижняя - широкая, во-втором слое верхняя и нижняя пластины одинаковые и средние по ширине, в третьем слое верхняя пластина широкая, а нижняя - узкая, в среднем слое группы пластины расположены симметрично и по вертикали, и по горизонтали, пластины стержней первого слоя сдвинуты вверх, а третьего слоя вниз относительно пластин стержней второго слоя.The distinguishing features that characterize the invention are: all plates are rectangular, the plates of the rods are the same, the yoke plates of a pack of three sizes of the same length but different widths, wide and medium, medium and narrow yoke plates differ in width by the same and small size, the packages of the magnetic system consist of identical groups of layers, three layers in a group; in all three layers, yoke plates are joined with rod plates along horizontal lines different for each layer, in the first layer of the upper group the yoke plate is narrow and the lower one is wide, in the second layer the upper and lower plates are the same and medium in width, in the third layer the upper plate is wide and the lower one is narrow, in the middle layer the groups of plates are symmetrical both vertically and horizontally , the rods of the rods of the first layer are shifted up, and the third layer is down relative to the rods of the rods of the second layer.

Сущность изобретения поясняется чертежом группы слоев. Стержни и ярма состоят из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев прямоугольные, внешние контуры всех слоев пакета совпадают. Пакеты магнитной системы состоят из следующих одна за другой групп слоев по три слоя в группе. Все слои каждого пакета собраны из одинакового набора пластин четырех типоразмеров. Все пластины прямоугольные. Пластины стержней одинаковые. Ярмовые пластины трех типоразмеров одинаковой длины, но разной ширины. На чертеже номерами обозначены следующие позиции: 1 - первый слой; 2 - второй слой; 3 - третий слой; 4 - пластины стержней; 5 - узкие ярмовые пластины; 6 - средние по ширине ярмовые пластины; 7 - широкие ярмовые пластины. Узкие ярмовые пластины уже, а широкие шире средней ярмовой пластины на одинаковую и небольшую величину. Во всех слоях стыки ярмовых пластин с пластинами стержней прямые горизонтальные. В первом слое верхняя ярмовая пластина узкая, а нижняя широкая. Во втором слое верхняя и нижняя пластины одинаковые и средние по ширине. В третьем слое верхняя пластина широкая, а нижняя узкая. В среднем слое группы пластины располагаются симметрично и по вертикали, и по горизонтали. Пластины стержней первого слоя сдвинуты вверх, а третьего слоя вниз относительно пластин стержней среднего слоя на величину равную разности ширины средней и узкой ярмовых пластин. Стыки пластин всех трех слоев группы сдвинуты друг относительно друга, так что шихтовка магнитной системы является трехслойной чередующейся.The invention is illustrated by a drawing of a group of layers. The rods and yokes consist of stacks of steel plates laid in layers, the external and internal contours of all layers are rectangular, the external contours of all layers of the package are the same. Packages of the magnetic system consist of successive groups of layers, three layers in a group. All layers of each package are assembled from the same set of plates of four sizes. All plates are rectangular. The plates of the rods are the same. Yoke plates of three sizes of the same length but different widths. In the drawing, the numbers indicate the following positions: 1 - the first layer; 2 - the second layer; 3 - the third layer; 4 - plate rods; 5 - narrow yoke plates; 6 - average width yoke plates; 7 - wide yoke plates. The narrow yoke plates are narrower and the wide ones are wider than the average yoke plate by the same and small size. In all layers, the joints of the yoke plates with the plates of the rods are straight horizontal. In the first layer, the upper yoke plate is narrow, and the lower is wide. In the second layer, the upper and lower plates are the same and medium in width. In the third layer, the upper plate is wide and the lower one narrow. In the middle layer, the groups of plates are arranged symmetrically both vertically and horizontally. The plates of the rods of the first layer are shifted up, and the third layer down relative to the plates of the rods of the middle layer by an amount equal to the difference in the width of the middle and narrow yoke plates. The joints of the plates of all three layers of the group are shifted relative to each other, so that the charge of the magnetic system is three-layer alternating.

Магнитная система в трансформаторе составляет замкнутую магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток. В углах магнитной системы магнитный поток какого-либо слоя, подходя к зоне стыка пластин, переходит в две пластины соседних слоев, не имеющих стыка в данной зоне. Следовательно, в данной магнитной системе индукция магнитного поля в стали в зоне стыка пластин увеличивается примерно в полтора раза, а не в два раза, как у магнитных систем с двухслойной шихтовкой. При этом известно, что с ростом магнитной индукции потери в стали и намагничивающая мощность резко возрастают. Очевидно, что потери активной мощности и намагничивающая мощность в зонах стыка пластин при данной шихтовке будут меньше, чем у прототипа. Форма пластин и схема шихтовки в данной магнитной системе просты, что позволяет автоматизировать процесс сборки системы.The magnetic system in the transformer constitutes a closed magnetic circuit, through which the main magnetic flux is closed. In the corners of the magnetic system, the magnetic flux of a layer, approaching the zone of the junction of the plates, passes into two plates of adjacent layers that do not have a junction in this zone. Consequently, in this magnetic system, the magnetic field induction in steel in the area of the plate junction increases approximately one and a half times, and not twice, as in magnetic systems with a two-layer charge. Moreover, it is known that with increasing magnetic induction, losses in steel and magnetizing power increase sharply. Obviously, the loss of active power and magnetizing power in the areas of the junction of the plates with this charge will be less than that of the prototype. The shape of the plates and the charge pattern in this magnetic system are simple, which allows you to automate the assembly process of the system.

Claims

The magnetic system of a three-phase transformer, having three rods and two yokes, consisting of stacks of steel plates stacked in layers, the external and internal contours of all layers are rectangular, the external contours of all layers of the package are the same, the layers of the package are assembled from the same set of plates of four sizes, characterized in that all plates are rectangular, the plates of the rods are the same, the yoke plates of a pack of three sizes of the same length but different widths, wide and medium, medium and narrow yoke plates differ in width by identical and small, the packages of the magnetic system consist of identical groups of layers, three layers in a group, in all three layers, the yoke plates are joined with the plates of the rods along horizontal lines that are different for each layer, in the first layer of the group, the upper yoke plate is narrow and the lower wide, in the second layer the upper and lower yoke plates are the same and average in width, in the third layer the upper yoke plate is wide and the lower one narrow, the plates in the second layer of the group are symmetrically located both vertically and horizontally, the plates are The rods of the first layer are shifted up, and the third layer - down relative to the plates of the rods of the second layer.