NL2019275B1

NL2019275B1 - High power inductive element

Info

Publication number: NL2019275B1
Application number: NL2019275A
Authority: NL
Inventors: Johannes Gijsbertus Spoorenberg Cornelis
Original assignee: Royal Smit Transf B V
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-02-12

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een hoogvermogen inductief element, zoals een vermogensspoel of vermogenstransformator. De uitvinding stelt voor om de buis, welke wordt gebruikt voor het toevoeren van koelvloeistof aan de wikkel-sets, tussen naast elkaar liggende aftakkingen naar de wikkel-sets, te voorzien van een stromingsweerstand-verhogend element welke gedimensioneerd is zodanig dat het debiet aan koelvloeistof door elke wikkel-set tij dens bedrijf in hoofdzaak identiek is.The present invention relates to a high-power inductive element, such as a power coil or power transformer. The invention proposes to provide the tube, which is used for supplying cooling liquid to the winding sets, between adjacent branches to the winding sets, with a flow-resistance-increasing element which is dimensioned such that the flow rate of cooling liquid is substantially identical throughout each wrapping set during operation.

Description

Hoogvermogen inductief elementHigh power inductive element

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een hoogvermogen inductief element, zoals een vermogensspoel of vermogenstransformator.The present invention relates to a high-power inductive element, such as a power coil or power transformer.

Vermogenstransformatoren en vermogensspoelen zijn bekend uit de stand der techniek. Een vermogenstransformator transformeert vermogen met een relatief hoge spanning, bijvoorbeeld 380 kV, naar vermogen met een lagere spanning, bijvoorbeeld 110 kV, of vice versa. Deze transformatoren worden gekenmerkt door het hoge schijnbare vermogen (> 10 MVA) dat deze transformatoren moeten kunnen verwerken.Power transformers and power coils are known in the art. A power transformer transforms power with a relatively high voltage, for example 380 kV, to power with a lower voltage, for example 110 kV, or vice versa. These transformers are characterized by the high apparent power (> 10 MVA) that these transformers must be able to process.

Vermogensspoelen kunnen in een hoogspanningsnet onder andere gebruikt worden voor het compenseren van het blindvermogen dat door de energieleverancier geleverd moet worden.Power coils can be used in a high-voltage network to compensate, among other things, for reactive power to be supplied by the energy supplier.

Ook de spoelen moeten een hoog schijnbaar vermogen kunnen weerstaan.The coils must also be able to withstand a high apparent power.

Een vermogensspoel of vermogenstransformator omvat een magnetische kern. Deze kern omvat een eerste langgerekt juli en tweede langgerekt juk en een veelvoud aan kempoten welke zich tussen de jukken uitstrekken. Verder is het bekende inductieve element voorzien van één of meerdere wikkel-sets, waarbij elke wikkel-set om een respectievelijke kempoot is gerangschikt en waarbij elke wikkel-set één of meerdere wikkelingen omvat. Elke wikkeling omvat een veelvoud aan windingen. Verder omvat elke wikkel-set een veelvoud aan koelkanalen welke zich uitstrekken tussen de windingen en een verdeeleenheid voor het ontvangen en het over de koelkanalen verdelen van een koelvloeistof.A power coil or power transformer comprises a magnetic core. This core comprises a first elongated July and second elongated yoke and a plurality of leg legs extending between the yokes. Furthermore, the known inductive element is provided with one or more winding sets, wherein each winding set is arranged around a respective core leg and wherein each winding set comprises one or more windings. Each winding comprises a plurality of turns. Furthermore, each winding set comprises a plurality of cooling channels which extend between the windings and a distribution unit for receiving and distributing a cooling liquid over the cooling channels.

Het geheel aan wikkel-sets en magnetische kern is in een behuizing geplaatst. Hierbij wordt de behuizing gevuld met een geschikte elektrisch isolerende koelvloeistof, zoals olie. De koelvloeistof dient voor het koelen van de verschillende componenten in de behuizing zoals de magnetische kem en de windingen.The whole of wrapping sets and magnetic core are placed in a housing. The housing is herein filled with a suitable electrically insulating coolant, such as oil. The coolant serves to cool the various components in the housing such as the magnetic core and the windings.

Aan de bovenzijde is de behuizing voorzien van een uitlaatopening voor het afvoeren van de verwarmde koelvloeistof. Deze vloeistof kan builen de behuizing door bijvoorbeeld een warmtewisselaar gekoeld worden. Na koeling kan de vloeistof weer in de behuizing gebracht worden.At the top, the housing is provided with an outlet opening for draining the heated coolant. This liquid can be cooled by cooling the housing by, for example, a heat exchanger. After cooling, the liquid can be returned to the housing.

Bij relatief lage vermogens is het gebruik van een passieve stroming aan koelvloeistof afdoende. Echter, bij hoge vermogens is het belangrijk om door middel van één of meerdere pompen actief een vloeistofstroming te induceren in de behuizing. Hiertoe kan gebruik gemaakt worden van een buis voor het toevoeren van de koelvloeistof aan elke wikkel-set. Hierbij kan de buis aan twee tegenover gelegen einden daarvan ingericht zijn voor het ontvangen van een koelvloeistof-stroom en kan de buis per wikkel-sel een aftakking omvatten welke is aangesloten op de verdeeleenheid van die wikkel-set. Het is echter ook mogelijk dat de buis slechts aan één einde is ingericht voor het ontvangen van een koelvloeistof-stroom. Het andere einde van de huis is dan afgesloten.At relatively low powers, the use of a passive flow of coolant is sufficient. However, at high powers it is important to actively induce a fluid flow in the housing by means of one or more pumps. Use can be made for this purpose of a tube for supplying the cooling liquid to each winding set. The tube can herein be arranged at two opposite ends thereof for receiving a coolant flow and the tube can comprise a tap per winding which is connected to the distribution unit of that winding set. However, it is also possible that the tube is only arranged at one end for receiving a coolant flow. The other end of the house is then closed.

Een hoogvermogen inductief element wordt gekenmerkt door een aantal parameters. Een belangrijke parameter is bijvoorbeeld het maximale werkelijke of schijnbare vermogen dat door het element geleverd kan worden. Bij een hoge vermogensbelasting zal de temperatuur van wikkelingen en kernmateriaal toenemen. Indien de temperatuur te hoog wordt, kan het inductieve element onomkeerbaar beschadigd raken.A high-power inductive element is characterized by a number of parameters. An important parameter is, for example, the maximum actual or apparent power that can be supplied by the element. With a high power load, the temperature of windings and core material will increase. If the temperature becomes too high, the inductive element can be irreversibly damaged.

Een andere belangrijke parameter is de fysieke afmeting van het inductieve element. Veelal wordt deze parameter ingegeven door praktische omstandigheden zoals de maximale transporthoogte. Veelal worden bovengenoemde parameters gecombineerd.Another important parameter is the physical dimension of the inductive element. This parameter is often dictated by practical circumstances such as the maximum transport height. The above parameters are often combined.

Een doel van de onderhavige uitvinding is om een hoger werkelijk en/of schijnbaar vermogen te leveren bij een gegeven hoogte.An object of the present invention is to provide a higher real and / or apparent power at a given height.

Dit doel wordt bereikt door middel van hel inductieve element zoals gedefinieerd in conclusie 1. Volgens de uitvinding wordt dit inductieve element gekenmerkt doordat de buis tussen elk paar naast elkaar liggende aftakkingen een stromingsweerstand-verhogend element omvat welke gedimensioneerd is zodanig dat het debiet aan koelvloeistof door elke wikkel-set tijdens bedrijf in hoofdzaak identiek is.This object is achieved by means of the inductive element as defined in claim 1. According to the invention, this inductive element is characterized in that the tube between each pair of adjacent taps comprises a flow-resistance-increasing element which is dimensioned such that the flow of coolant through each wrapping set is substantially identical during operation.

Aanvraagster heeft onderzocht en geconcludeerd dat een belangrijke oorzaak voor de begrenzing van het maximaal te leveren vermogen van het inductieve element gelegen is in de verschillen in temperatuur van bijvoorbeeld wikkelingen en/of kernmateriaal tussen de verschillende wikkel-sets onderling. Bij een 3-fasen spoel zal bijvoorbeeld één van de fasen een aanzienlijkere hogere temperatuur krijgen dan de andere fasen. Hierdoor beperkt het gedrag van één fase dus het gedrag van het gehele inductieve element.The applicant has investigated and concluded that an important cause for the limitation of the maximum power to be supplied by the inductive element lies in the differences in temperature of, for example, windings and / or core material between the various winding sets. With a 3-phase coil, for example, one of the phases will have a considerably higher temperature than the other phases. This means that the behavior of one phase limits the behavior of the entire inductive element.

Verder heeft aanvraagster onderzocht en geconcludeerd dat de oorzaak van de niet-uniforme temperatuurverdeling terug te leiden is naar de koelvloeistof-toevoer en dan in het bijzonder de koelvloeistof-debieten voor elke wikkel-set. Zo is gebleken dat niet elke wikkel-set eenzelfde hoeveelheid koelvloeistof per tijdseenheid toegevoerd krijgt.Furthermore, the applicant has investigated and concluded that the cause of the non-uniform temperature distribution can be traced back to the coolant supply and, in particular, the coolant flow rates for each winding set. It has thus been found that not every winding set receives the same amount of cooling fluid per unit of time.

Volgens de uitvinding wordt dit probleem opgelost dan wel verminderd doordat de buis, met welke de koelvloeistof wordt toegevoerd, tussen elk paar naast elkaar liggende aftakkingen een stromingsweerstand-verhogend element omvat.According to the invention, this problem is solved or reduced by the fact that the tube with which the cooling liquid is supplied comprises a flow-resistance-increasing element between each pair of adjacent branches.

Als voorbeeld wordt een 3-fasen transformator genoemd waarbij de buis die wordt gebruikt om koelvloeistof toe te voeren aan twee einden is gekoppeld aan een koelvloeistof-toevoer, zoals een paar in hoofdzaak identieke pompen of een enkele pomp welke aan de pompzijde daarvan door een leidingnetwerk is gekoppeld aan beide einden van de buis. Het is gebleken dal bij een dergeiijk systeem de middelste wikkel-set een aanzienlijk hoger koelvloeistof-debiel kent dan de twee buitenste wikkel-sets. Door nu een stromingsweerstand-verhogend element toe te voegen tussen de aftakkingen naar de wikkel-sets, kan een situatie bereikt worden waarbij het koelvloeistof-debiet tussen de wikkel-sets onderling in hoofdzaak constant is. Hierbij wordt opgemerkt dat een dergeiijke situatie doorgaans het meest relevant is bij hoge belasting. Indien het inductieve element is ingericht om met verschillende koelvloeistof-debieten te werken, zoals een laag debiet bij laag vermogen en een hoog debiet bij een hoog vermogen, dan zal gestreefd worden naar een situatie waarbij de koelvloeistof-debieten in hoofdzaak identiek zijn bij hoog vermogen zelfs indien dit zou inhouden dat deze debieten verschillend zijn bij laag vermogen.As an example, a 3-phase transformer is mentioned in which the tube used to supply coolant is coupled at two ends to a coolant supply, such as a pair of substantially identical pumps or a single pump which, at its pump side, through a pipe network is coupled to both ends of the tube. It has been found that with such a system the middle winding set has a considerably higher coolant flow rate than the two outer winding sets. By adding a flow-resistance-increasing element between the taps to the winding sets, a situation can be achieved in which the coolant flow rate between the winding sets is substantially constant. It is noted here that such a situation is usually the most relevant in the case of high loads. If the inductive element is arranged to work with different coolant flows, such as a low flow at low power and a high flow at high power, then a situation will be sought where the coolant flow rates are substantially identical at high power even if this would mean that these flow rates are different at low power.

Een voorbeeld van een stromingsweerstand-verhogend element is bijvoorbeeld een versmalling van de buis over een gegeven buislengte. De versmalling is hierbij bij voorkeur ingericht als een doorsnede-verkleining van de buis. 7x) kan de buis aan beide einden stroomopwaarts van de aftakkingen een eerste diameter hebben en kan de buis ter plaatse van de versmallingen een tweede diameter hebben welke kleiner is dan de eerste diameter. Indien de bronnen voor de koelvloeistof-toevoer aan beide zijden van de buis identiek zijn, dan wel voor een in hoofdzaak identieke koelvloeistof-stroming zorgen, geniet het voorkeur indien de stromingsweerstand-verhogende elementen in hoofdzaak identiek zijn. Dit wil zeggen dat de door deze elementen geïnduceerde stromingsweerstand identiek is maar kan tevens inhouden dat de elementen wat betreft vormgeving ook identiek zijn.An example of a flow resistance-increasing element is, for example, a narrowing of the tube over a given tube length. The narrowing is here preferably arranged as a cross-sectional reduction of the tube. 7x) the tube can have a first diameter at both ends upstream of the taps and the tube can have a second diameter at the location of the narrowings which is smaller than the first diameter. If the sources for the coolant supply on both sides of the tube are identical, or provide for a substantially identical coolant flow, it is preferable if the flow resistance-increasing elements are substantially identical. This means that the flow resistance induced by these elements is identical, but can also mean that the elements are also identical in design.

Het geniet de voorkeur indien de versmalling wordt gerealiseerd met een geleidelijke overgang tussen de verschillende diameters, dit om turbulentie binnen de buis te vermijden.It is preferable if the narrowing is realized with a gradual transition between the different diameters, this to avoid turbulence within the tube.

De exacte maatvoering voor de stromingsweerstand-verhogende elementen zal sterk afhangen van de overige parameters van het inductieve element mede gezien het feit dat de stromingsweerstand van sommige componenten in hel systeem, zoals de aftakkingen zelf, stromings- of debietafhankelijk zijn. Verder kan de stromingsweerstand van een wikkel-set variëren naar gelang de hoogte van de wikkel-set, het aantal wikkelingen en/of het aantal windingen. Voor het bepalen van de juiste maatvoering beschikt de vakman over reeds bekende Computational Fluid Dynamics (CFD) programmatuur met welke het stromingsgedrag doorgerekend kan worden. Met dergeiijke programmatuur kan bijvoorbeeld het effect van een diameterverkleining op de koelvloeistof-debieten door de verschillende wikkel-sets berekend worden.The exact dimensions for the flow resistance-increasing elements will depend strongly on the other parameters of the inductive element, partly in view of the fact that the flow resistance of some components in the system, such as the taps themselves, are flow or flow dependent. Furthermore, the flow resistance of a winding set can vary depending on the height of the winding set, the number of windings and / or the number of turns. For determining the correct dimensions, the skilled person has already known Computational Fluid Dynamics (CFD) software with which the flow behavior can be calculated. With such software, for example, the effect of a diameter reduction on the coolant flow rates through the different winding sets can be calculated.

Volgens een tweede aspect verschaft de onderhavige uitvinding een hoogvermogen inductief element welke eveneens een magnetische kern omvat met een eerste langgerekt juli en tweede langgerekt juk en een veelvoud aan kempoten welke zich tussen de jukken uitstrekken. Dit element omvat, net als het element volgens het eerste aspect, één of meerdere wikkel-sets, waarbij elke wikkel-set om een respectievelijke kernpool is gerangschikt. Elke wikkel-set omvat één of meerdere wikkelingen met elk een veelvoud aan windingen, een veelvoud aan koelkanalen welke zich uitstrekken tussen de windingen, en een verdeeleenheid voor het ontvangen en het over de koelkanalen verdelen van een koelvloeistof, zoals olie.According to a second aspect, the present invention provides a high-power inductive element which also comprises a magnetic core with a first elongated July and second elongated yoke and a plurality of leg legs extending between the yokes. This element, like the element according to the first aspect, comprises one or more winding sets, each winding set being arranged around a respective core pole. Each winding set comprises one or more windings, each with a plurality of turns, a plurality of cooling channels extending between the turns, and a distribution unit for receiving and distributing a cooling liquid, such as oil, over the cooling channels.

In tegenstelling tot het inductieve element volgens het eerste aspect van de uitvinding is de buis voor het toevoeren van koelvloeistof volgens het tweede aspect van de uitvinding aan één einde ingericht voor het ontvangen van een koelvloeistof-stroom en is deze bij het tegenover gelegen einde afgesloten. Verder omvat de buis per wikkel-set een aftakking welke is aangesloten op de verdeeleenheid van die wikkel-set.In contrast to the inductive element according to the first aspect of the invention, the pipe for supplying cooling liquid according to the second aspect of the invention is arranged at one end for receiving a cooling liquid flow and is closed at the opposite end. Furthermore, the tube comprises a tap per winding set which is connected to the distribution unit of that winding set.

Het inductieve element volgens het tweede aspect van de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de buis tussen elk paar naast elkaar liggende aftakkingen een stromingsweerstand-verhogend element omvat welke gedimensioneerd is zodanig dat debiet aan koelvloeistof door elke wikkel-set tijdens bedrijf in hoofdzaak identiek is.The inductive element according to the second aspect of the invention is characterized in that the tube between each pair of adjacent taps comprises a flow-resistance-increasing element which is dimensioned such that flow of coolant through each winding set during operation is substantially identical.

Elk stromingsweerstand-verhogend element kan bijvoorbeeld een versmalling dan wel doorsnedeverkleining van de buis over een gegeven buislengte omvatten. Hierbij kan de buis stroomopwaarts van de meest stroomopwaarts geplaatste aftakking een eerste diameter hebben en kan de buis ter plaatse van de versmallingen een diameter hebben welke kleiner is dan de eerste diameter.Each flow-resistance-increasing element can for instance comprise a narrowing or cross-sectional reduction of the tube over a given tube length. The tube can herein have a first diameter upstream of the branch placed most upstream and the tube can have a diameter at the location of the narrowings which is smaller than the first diameter.

In tegenstelling tot het inductieve element volgens het eerste aspect hebben de stromingsweerstand-verhogende elementen van het inductieve element volgens hel tweede aspect bij voorkeur elk een verschillende stromingsweerstand. Als voorbeeld wordt genoemd dat de diameter van de buis ter plaatse van de versmallingen, tussen de stromingsweerstand-verhogende elementen onderling, kan verschillen. In aanvulling hierop of ter vervanging hiervan kan de lengte waarover een stromingsweerstand-verhogend element deze diameter heeft verschillen tussen de stromingsweerstand-verhogende elementen onderling.In contrast to the inductive element according to the first aspect, the flow resistance-increasing elements of the inductive element according to the second aspect preferably each have a different flow resistance. It is mentioned as an example that the diameter of the tube can differ at the location of the narrowings, between the flow-resistance-increasing elements. In addition to this or as a replacement for this, the length over which a flow resistance-increasing element has this diameter can differ between the flow resistance-increasing elements themselves.

Omdat is gebleken dat bij een éénzijdige aansluiting van de buis bij het bekende inductieve element de meest stroomafwaarts gelegen aftakking het hoogste koelvloeistof-debiet kent, geniet het de voorkeur indien de stromingsweerstand van een stromingsweerstand-verhogend element dal stroomafwaarts is geplaatst ten opzichte van een ander stromingsweerstand-verhogend element hoger is dan de stromingsweerstand van het genoemde andere stromingsweerstand-verhogende element.Since it has been found that with a one-sided connection of the tube at the known inductive element the most downstream branch has the highest coolant flow rate, it is preferable if the flow resistance of one flow-resistance-increasing element is placed downstream of another flow resistance-increasing element is higher than the flow resistance of said other flow-resistance-increasing element.

In het hiernavolgende zal de uitvinding in meer detail worden besproken onder verwijzing naar de figuren, waarbij:In the following, the invention will be discussed in more detail with reference to the figures, wherein:

Figuur 1 een algemeen perspectivisch aanzicht toont van een 3-fasen transformator volgens het eerste aspect van de uitvinding;Figure 1 shows a general perspective view of a 3-phase transformer according to the first aspect of the invention;

Figuren 2A en 2B schematisch weergaven tonen van respectievelijk een bekend olietoevoer leidingsysteem en een koelvloeistof-toevoer leidingsysteem in overeenstemming met het eerste aspect van de uitvinding; enFigures 2A and 2B schematically show views of a known oil supply line system and a coolant supply line system, respectively, in accordance with the first aspect of the invention; and

Figuren 3A en 3B schematisch weergaven tonen van respectievelijk een bekend olietoevoer leidingsysteem en een koelvloeistof-toevoer leidingsysteem in overeenstemming met het tweede aspect van de uitvinding.Figures 3A and 3B schematically show views of a known oil supply line system and a coolant supply line system, respectively, in accordance with the second aspect of the invention.

Figuur 1 toont een algemeen perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van een vermogenslransformator 1 volgens de onderhavige uitvinding. Transformator 1 omvat een magnetische kern omvattende een eerste juk, een tweede juk en een drietal zich tussen het eerste en tweede juk uitstrekkende kernpoten (niet getoond). Om elke kempoot is een wikkel-set 2-4 gerangschikt welke één of meerdere wikkelingen omvat. Elke wikkeling omvat meerdere windingen. Tussen deze windingen is een veelvoud aan koelkanalen gevormd. Deze kanalen kunnen bijvoorbeeld gerealiseerd worden door de verschillende windingen en/of wikkelingen op afstand van elkaar te houden door middel van afstandselementen. Hierbij wordt opgemerkt dat de exacte vorm van de koelkanalen sterk afhangt van de wijze waarop de wikkelingen zijn aangebracht.Figure 1 shows a general perspective view of an embodiment of a power transformer 1 according to the present invention. Transformer 1 comprises a magnetic core comprising a first yoke, a second yoke and three core legs (not shown) extending between the first and second yokes. A winding set 2-4 is arranged around each kemp leg, which comprises one or more windings. Each winding comprises several turns. A plurality of cooling channels is formed between these windings. These channels can for instance be realized by keeping the different windings and / or windings at a distance from each other by means of spacer elements. It is noted here that the exact shape of the cooling channels strongly depends on the way in which the windings are arranged.

De wikkelingen van elke wikkel-set steunen af op een drukring. Deze ring is voorzien van een inlaatopening met welke een koelvloeistof-stroom word ontvangen. Door profilering in de ring en/of het gebruik van afstandselementen geleid de drukring de ontvangen koelvloeistof naar de koelkanalen.The windings of each winding set are supported on a pressure ring. This ring is provided with an inlet opening with which a coolant flow is received. By profiling in the ring and / or the use of spacer elements, the pressure ring guides the received coolant to the cooling channels.

De voor de koeling benodigde koelvloeistof wordt door middel van een buis 15 aangevoerd. Deze buis is door middel van aftakkingen 12-14 aan de verdeeleenheden van de wikkel-sets gekoppeld, zie figuur 2B. Veelal is een buis 15 aan weerszijden van transformator 1 voorzien zodat elke wikkel-set 2-4 aan weerszijden van koelvloeistof, zoals olie, wordt voorzien. Aan de bovenzijde kan de koelvloeistof in hoofdzaak vrij uit wikkel-set 2-4 stromen. Zoals eerder opgemerkt omvat vermogenslransformator 1 een behuizing (niet getoond) welke in hoofdzaak volledig is gevuld met de koelvloeistof. De verwarmde koelvloeistof wordt aan de bovenzijde van de behuizing afgevoerd en bij voorkeur extern aan de behuizing gekoeld en vervolgens weer toegevoerd aan wikkel-sets 2-4 door middel van buis 15.The cooling liquid required for cooling is supplied by means of a tube 15. This tube is coupled to branches of the winding sets by means of taps 12-14, see figure 2B. A tube 15 is often provided on either side with transformer 1 so that each winding set 2-4 is provided with cooling liquid, such as oil, on either side. At the top, the cooling fluid can flow substantially freely from winding set 2-4. As noted earlier, power transformer 1 comprises a housing (not shown) which is substantially completely filled with the cooling fluid. The heated cooling liquid is discharged at the top of the housing and preferably cooled externally at the housing and then supplied again to winding sets 2-4 by means of tube 15.

Voor het genereren van een koelvloeistof-stroom kan gebruik worden gemaakt van een pomp. Een dergelijke pomp kan aan beide einden van buis 15 worden aangesloten. Op deze wijze bestaat er een ingaande koelvloeistof-stroom aan beide zijden van transformator 1. Deze situatie zal later in figuur 2B in meer detail worden besproken. Het is echter ook mogelijk dat de pomp slechts aan één einde van buis 15 wordt aangesloten. Het andere einde zal hierbij afgesloten zijn. Deze situatie is weergegeven in figuur 3B. Het is overigens ook mogelijk om gebruik te maken van een enkele pomp welke door middel van een toevoernetwerk aan buizen een ingaande koelvloeistof-stroom genereert aan beide einden van buis 15. Indien elke wikkel-set 2-4 aan weerszijden van koelvloeistof wordt voorzien kan een dergelijke pomp een ingaande koelvloeistof-stroom genereren bij beide ingangsopeningen van beide buizen.A pump can be used to generate a coolant flow. Such a pump can be connected at both ends of tube 15. In this way there is an incoming coolant flow on both sides of transformer 1. This situation will be discussed in more detail later in Figure 2B. However, it is also possible that the pump is only connected to one end of tube 15. The other end will be closed. This situation is shown in Figure 3B. Incidentally, it is also possible to use a single pump which generates an incoming coolant flow at both ends of tube 15 by means of a supply network to tubes. If each winding set 2-4 is provided with coolant on either side, a such a pump generate an incoming coolant flow at both entrance openings of both tubes.

Figuur 2A loont een bekende situatie waarbij een ingaande oliestroom 10 wordt gegenereerd aan beide einden van buis 11. Buis 11 omvat een aantal aftakkingen 12-14 waar een deel van de oliestroom wordt afgetakt en naar een respectievelijke wikkel-set 2-4 wordt geleid. De diameter van buis 11, d1, is constant over de gehele lengte van buis 11.Figure 2A pays off a known situation where an incoming oil flow 10 is generated at both ends of tube 11. Tube 11 comprises a number of taps 12-14 where a portion of the oil flow is tapped and fed to a respective winding set 2-4. The diameter of tube 11, d1, is constant over the entire length of tube 11.

Hel is gebleken dat een dergeiijke opstelling van buis 11 tot ongelijke verwarming van wikkel-sets 2-4 leidt wal als gevolg heeft dat transformator 1 niet het beoogde vermogen kan leveren zonder daarbij te warm te worden. Het is gebleken dat de oorzaak voor dit probleem te vinden is in de ongelijkmatige verdeling van de oliestroom door buis 11. Meer in het bijzonder zal bij buis 11 in figuur 2A in de middelste wikkel-set, d.w.z. wikkel-set 3, een grotere oliestroom optreden dan bij de overige wikkel-sets 2,4.It has been found that such an arrangement of tube 11 leads to uneven heating of winding sets 2-4, as a result of which transformer 1 cannot supply the intended power without becoming too hot. It has been found that the cause of this problem can be found in the uneven distribution of the oil flow through tube 11. More specifically, with tube 11 in Figure 2A, a larger oil flow will occur in the middle winding set, ie winding set 3. occur with the other wrapping sets 2,4.

Om dit probleem op te lossen stelt de uitvinding buis 15 voor zoals weergegeven in figuur 2B. Buis 15 omvat een aantal versmallingen 16, 17 waar de diameter, d2, kleiner is dan op overige plekken in buis 15. Deze versmallingen zijn geplaatst tussen aftakkingen 12-14 en werken stromingsweerstand-verhogend. Als gevolg van versmallingen 16, 17, zal middelste wikkel-set 3 minder koelvloeistof ontvangen dan in de situatie uit figuur 2A en wordt het dus mogelijk om elke wikkel-set 2-4 te voorzien van een in hoofdzaak gelijke koelvloeistof-stroom 10. Het geniet de voorkeur om transformator 1 aan weerszijden te voorzien van een buis 15 zoals getoond in figuur 1.To solve this problem, the invention proposes tube 15 as shown in Figure 2B. Tube 15 comprises a number of narrowings 16, 17 where the diameter, d2, is smaller than at other places in tube 15. These narrowings are placed between taps 12-14 and have a flow resistance-increasing effect. As a result of narrowings 16, 17, the middle winding set 3 will receive less coolant than in the situation of Fig. 2A and it thus becomes possible to provide each winding set 2-4 with a substantially equal coolant flow 10. The it is preferable to provide transformer 1 on both sides with a tube 15 as shown in figure 1.

Omdat de opstelling in figuur 2B symmetrisch is, geniet het de voorkeur indien versmallingen 16, 17 een identieke stromingsweerstand hebben. Dit kan bijvoorbeeld bereikt worden door versmallingen 16, 17 identiek uit te voeren. Het geniet de voorkeur om versmallingen 16, 17 elk uit te voeren als een geleidelijke overgang tussen diameters dl en d2.Because the arrangement in Figure 2B is symmetrical, it is preferable if narrowings 16, 17 have an identical flow resistance. This can be achieved, for example, by carrying out narrowings 16, 17 identically. It is preferable to design narrows 16, 17 each as a gradual transition between diameters d1 and d2.

Figuur 3A toont een bekende situatie waarbij een ingaande koelvloeistof-stroom 10 wordt gegenereerd aan één einde van buis 11, waarbij het andere einde wordt afgesloten door een eindstuk 18. Voor deze situatie is gebleken dat de koelvloeistof-stroom welke wordt toegevoerd aan wikkel-sets 2-4 toeneemt naar mate een wikkel-set meer in de buurt van eindstuk 18 is gerangschikt. Met andere woorden, wikkel-set 4 laat de grootste koelvloeistof-stroom zien en wikkel-set 2 de kleinste.Figure 3A shows a known situation where an incoming coolant flow 10 is generated at one end of tube 11, the other end being closed off by an end piece 18. For this situation, it has been found that the coolant flow supplied to winding sets 2-4 increases as a wrapping set is arranged more near end piece 18. In other words, wrap-set 4 shows the largest coolant flow and wrap-set 2 the smallest.

Om dit probleem op te lossen dan wel te verkleinen stelt de uitvinding wederom versmallingen 16, 17 voor die respectievelijk tussen vertakkingen 12 en 13 en tussen vertakking 13 en eindstuk 18 zijn geplaatst. Echter, doordat buis 15 in figuur 3B niet symmetrisch is uitgevoerd, geniet het de voorkeur indien versmallingen 16, 17 elk een verschillende stromingsweerstand laten zien. Dit is mogelijk door bijvoorbeeld de diameter ter plaatse van versmalling 16, 17 of de lengte waarover versmalling 16, 17 zich uitstrekt anders te kiezen. Om een in hoofdzaak gelijke koelvloeistof-stroom te veroorzaken naar wikkel-sets 2-4 geniet het de voorkeur indien de stromingsweerstand van de meest stroomafwaarts gelegen versmalling, d.w.z. versmalling 17 in figuur 3B, hoger te kiezen dan de stromingsweerstand van de andere versmalling, d.w.z. versmalling 16 in figuur 3B. Het moge de vakman duidelijk zijn dat andere vormen van stromingsweerstand-verhogende elementen mogelijk zijn.To solve or reduce this problem, the invention again proposes narrowings 16, 17 which are placed between branches 12 and 13 and between branch 13 and end piece 18, respectively. However, since tube 15 in Figure 3B is not symmetrical, it is preferable if narrowings 16, 17 each show a different flow resistance. This is possible by, for example, choosing the diameter at the location of narrowing 16, 17 or the length over which narrowing 16, 17 extends. In order to produce a substantially equal flow of coolant to winding sets 2-4, it is preferable if the flow resistance of the most downstream narrowing, ie narrowing 17 in Figure 3B, is higher than the flow resistance of the other narrowing, ie narrowing 16 in Figure 3B. It will be clear to those skilled in the art that other forms of flow resistance-increasing elements are possible.

De hierboven beschreven uitvoeringsvormen dienen ter uitleg van de beschrijving. Het is mogelijk deze uitvoeringsvormen te wijzigen zonder daarbij af te wijken van de beschermingsomvang van de uitvinding welke wordt gedefinieerd door de hiernavolgende conclusies.The embodiments described above serve to explain the description. It is possible to change these embodiments without thereby departing from the scope of the invention which is defined by the following claims.

Claims

A high-power inductive element, such as a power coil or power transformer, comprising: a magnetic core comprising a first elongated yoke and second elongated yoke and a plurality of core legs extending between the yokes; one or more wrapping sets, wherein each wrapping set is arranged around a respective kemote and wherein each wrapping set comprises: one or more wraps, each with a plurality of turns; a plurality of cooling channels extending between the windings; and a distribution unit for receiving and distributing a cooling fluid, such as oil, over the cooling channels; a tube for supplying the cooling fluid to each winding set, which tube is arranged at two opposite ends thereof for receiving a coolant flow and wherein the tube comprises a tap per winding set which is connected on the distribution unit of that wrapping set; characterized in that the tube comprises, between each pair of adjacent taps, a flow-resistance-increasing element which is dimensioned such that the flow of coolant through each wheel set is substantially identical during operation.

High-power inductive element according to claim 1, wherein each flow resistance-increasing element comprises a narrowing of the tube over a given tube length.

3. High-power inductive element as claimed in claim 2, wherein the tube has a first diameter upstream of the taps at both ends and wherein the tube has a second diameter at the location of the narrowings which is smaller than the first diameter.

High-power inductive element according to claim 1, 2 or 3, wherein the flow resistance-increasing elements are substantially identical.

A high power inductive element, such as a power coil or power transformer, comprising: a magnetic core comprising a first elongated yoke and two elongated yoke and a plurality of core legs extending between the yokes; one or more wrapping sets, wherein each wrapping set is arranged around a respective core leg and wherein each wrapping set comprises: one or more wraps, each with a plurality of turns; a plurality of cooling channels extending between the windings; and a distribution unit for receiving and distributing a cooling fluid, such as oil, over the cooling channels; a tube for supplying the cooling fluid to each winding set, which tube is arranged at one end for receiving a coolant flow and wherein the opposite end is closed and wherein the tube comprises a tap per winding set which is ι connected to the distribution unit of that winding set; characterized in that the tube comprises, between each pair of adjacent taps, a flow-resistance-increasing element which is dimensioned such that flow of coolant through each winding set during operation is substantially identical.

The high power inductive element according to claim 5, wherein each flow resistance increasing element comprises a narrowing of the tube over a given tube length. ι

High-power inductive element according to claim 6, wherein the tube has a first diameter upstream of the tap placed most upstream and wherein the tube has a diameter smaller than the first diameter at the location of the narrowings.

A high-power inductive element according to claim 5, 6 or 7, wherein the flow resistance-increasing elements each have a different flow resistance.

9. High-power inductive element as claimed in claim 8, wherein the diameter of the tube at the location of the narrowings between the flow-resistance-increasing elements ι differs from one another and / or wherein the length over which a flow-resistance-increasing element has this diameter differs between the flow-resistance-increasing element elements mutually.

The high-power inductive element of claim 9, wherein the flow resistance of a flow resistance-increasing element placed downstream of another flow resistance-increasing element is higher than the flow resistance of said other flow resistance-increasing element.