RU2722060C1 - Induction apparatus - Google Patents
Induction apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722060C1 RU2722060C1 RU2019135226A RU2019135226A RU2722060C1 RU 2722060 C1 RU2722060 C1 RU 2722060C1 RU 2019135226 A RU2019135226 A RU 2019135226A RU 2019135226 A RU2019135226 A RU 2019135226A RU 2722060 C1 RU2722060 C1 RU 2722060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- pressing
- sensor
- pressure
- electric motor
- Prior art date
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 149
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 130
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 23
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
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
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к индукционным аппаратам с устройством для осевой прессовки обмоток, в частности к трансформаторам с осевой прессовкой обмоток с общим или раздельными прессующими обмотки кольцами.The invention relates to electrical engineering, namely to induction devices with a device for axial pressing of windings, in particular to transformers with axial pressing of windings with common or separate pressing winding rings.
Осевая прессовка обмоток необходима для обеспечения работоспособности индукционных аппаратов, в частности трансформаторов, при воздействии вибрационных механических нагрузок (явление магнитострикции в магнитопроводе, вибрации при транспортировке трансформатора), ударных электродинамических нагрузок (усилия от токов включения и токов при коротких замыканиях).Axial pressing of the windings is necessary to ensure the operability of induction devices, in particular transformers, when exposed to vibrational mechanical loads (the phenomenon of magnetostriction in the magnetic circuit, vibration during transportation of the transformer), shock electrodynamic loads (forces from switching currents and currents during short circuits).
Для защиты от механического разрушения обмотки закрепляют с помощью устройств для осевой прессовки, которые обеспечивают механическую прочность при воздействии осевых и радиальных сил. Ослабленная прессовка обмоток может привести к их повреждению и дальнейшему выходу из строя всего индукционного аппарата.To protect against mechanical damage, the windings are fixed using axial pressing devices that provide mechanical strength under the influence of axial and radial forces. Weakened pressing of the windings can lead to damage and further failure of the entire induction apparatus.
Известны различные устройства, обеспечивающие осевую прессовку обмоток индукционного аппарата, которые могут содержать прессующие кольца и шпильки, либо бруски из изоляционного материала, распираемые относительно полок консолей и прессующих колец.There are various devices that provide axial pressing of the windings of the induction apparatus, which may contain pressing rings and studs, or bars of insulating material, expandable relative to the shelves of the consoles and pressing rings.
При обеспечении в индукционном аппарате, в частности трансформаторе, осевой прессовки обмоток раздельными кольцами и шпильками на ярмовую изоляцию каждой из обмоток устанавливается прессующее кольцо, в полку верхней ярмовой балки ввариваются круглые стальные втулки, в которые ввинчивают прессующие шпильки. На каждое прессующее кольцо размещают несколько прессующих шпилек. Самоотвинчивание шпилек в процессе работы трансформатора или при его транспортировке предотвращают установкой контргаек, либо путем обвязки шпилек. Осевая стяжка может быть осуществлена с применением общей прессовки, когда все обмотки, либо несколько, расположенные на одном стержне магнитопровода, прессуют одним общим нажимным кольцом, передача осевого усилия в таком случае может выполняться прессующими шпильками либо брусками из изоляционного материала, распираемыми относительно полок консолей и прессующих колец (Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. M.-Л.: Госэнергоиздат, 1959, стр. 67-69).When the induction apparatus, in particular the transformer, is provided with axial pressing of the windings with separate rings and studs, a pressing ring is installed on the yoke isolation of each winding, round steel bushings are welded into the shelf of the upper yoke beam into which the pressing studs are screwed. Several pressing studs are placed on each compression ring. Self-unscrewing of the studs during the operation of the transformer or during its transportation is prevented by the installation of locknuts, or by tying the studs. The axial screed can be carried out using common pressing, when all the windings, or several located on the same core of the magnetic circuit, are pressed with one common pressure ring, the transmission of axial force in this case can be performed by pressing studs or bars of insulating material, which are torn apart relative to the shelves of the consoles and pressing rings (Sapozhnikov A.V. Design of transformers. M.-L .: Gosenergoizdat, 1959, pp. 67-69).
Известно зажимное устройство (и его варианты) для обмоток трансформаторов, реакторов и аналогичных индукционных устройств (патент СН 470059, дата публикации 15.03.1969 г.), которое используется после процессов сушки, вакуумирования и пропитки.Known clamping device (and its variants) for windings of transformers, reactors and similar induction devices (patent CH 470059, publication date 03/15/1969), which is used after drying, vacuum and impregnation processes.
Зажимное устройство включает зажимной резьбовой (прессующий) стержень, один конец которого проходит через ярмовую балку, а другой воздействует на промежуточную прижимную опорную пластину, взаимодействующую с прессующим кольцом обмотки. По одному из вариантов зажимной резьбовой стержень регулируется с помощью головки винта, который может располагаться как над крышкой бака индукционного аппарата, так и внутри бака при наличии в крышке окна для его завинчивания. В другом варианте регулировка зажимного резьбового стержня обеспечивается съемным гидроцилиндром, который после прессования можно либо удалить, либо оставить в своем положении с целью поддержания постоянного давления в прессующих цилиндрах для компенсации изменения объема изоляции в результате вибрации во время работы. Недостатком такого зажимного устройства в индукционном аппарате является отсутствие возможности регулирования прессующего усилия при его изменении в обмотке.The clamping device includes a clamping threaded (pressing) rod, one end of which passes through the yoke beam, and the other acts on the intermediate clamping support plate interacting with the winding pressing ring. In one embodiment, the clamping threaded rod is adjusted using a screw head, which can be located both above the tank cap of the induction apparatus and inside the tank if there is a window in the cap for screwing it. In another embodiment, the adjustment of the clamping threaded rod is provided by a removable hydraulic cylinder, which after pressing can either be removed or left in its position in order to maintain constant pressure in the pressing cylinders to compensate for changes in the volume of insulation due to vibration during operation. The disadvantage of such a clamping device in the induction apparatus is the inability to control the pressing force when it changes in the winding.
В процессе эксплуатации индукционного аппарата, в частности трансформатора, происходит изменение осевого размера обмоток из-за усадки изоляционных целлюлозных материалов в связи с процессами естественного старения. Поэтому важно, чтобы индукционный аппарат содержал такое устройство для прессовки обмоток, которое обеспечивало постоянство прессующего усилия не только в момент сборки индукционного аппарата на заводе-изготовителе, но и во время всего срока службы в эксплуатации.During operation of the induction apparatus, in particular the transformer, the axial size of the windings changes due to shrinkage of the insulating cellulosic materials in connection with natural aging processes. Therefore, it is important that the induction apparatus contains such a device for pressing the windings, which ensures a constant pressing force, not only at the time of assembly of the induction apparatus at the factory, but also during the entire service life in operation.
Для восстановления требуемого усилия в обмотке существуют различные прижимные устройства, описанные в патентах DE 2216326, (дата публикации 11.10.1973 г.), DE 2236212 (дата публикации 03.02.1974 г.). Прижимное устройство по патенту DE 2216326 включает гидравлические пресс-цилиндры, которые устанавливаются для сжатия обмотки и обеспечения требуемого усилия и удаляются после фиксации обмотки в нажатом положении прижимными стержнями. При этом один конец каждого прижимного стержня установлен в опорную пластину в виде опорной пяты, взаимодействующей с прессующим кольцом обмотки, а другой его конец установлен в пластину, жестко соединенную с пресс-балкой, и зажат в конусном элементе, содержащем пружины. Недостатком такого прижимного устройства является отсутствие возможности постоянного поддержания усилия на обмотке, при этом в случае восстановления требуемого усилия необходимо вывести трансформатор из эксплуатации с частичным сливом охлаждающей жидкости из расширительного бака, при этом также существует риск загрязнения охлаждающей и изолирующей жидкости. Нажимное устройство по патенту DE 2236212 с использованием гидравлических пресс-цилиндров не требует слива охлаждающей жидкости, так как конец прижимного стержня выступает во внешне доступную нишу, выполненную в проеме крышки корпуса трансформатора. Во время эксплуатации трансформатора ниша закрыта крышкой. Для регулировки осевого прессующего усилия крышку снимают, в нишу навинчивают короб, в который устанавливается гидравлический пресс-цилиндр для создания осевого усилия на прижимной стержень. Цилиндр нагружает соответствующий прижимной стержень в направлении обмотки, при этом регулировочная гайка ограничивает усилие сжатия, упираясь в упор во втулке. Таким образом, прижимной стержень фиксируется в новом осевом положении, а гидравлический пресс-цилиндр и короб снова отвинчивают, после чего нишу закрывают крышкой. Трансформаторы с вышеупомянутыми устройствами для осевой прессовки в случае изменения осевого размера обмоток в процессе эксплуатации требуют обязательной разборки для восстановления усилия прессовки, что связано с выводом их из работы.To restore the required effort in the winding, there are various clamping devices described in patents DE 2216326, (
Известно электрическое устройств по патенту US 4009461 (дата публикации 22.02.1977 г.), которое включает магнитный сердечник, по крайней мере одну обмотку, жесткую рамку для зажима сердечника, зажимное устройство для поддержания зажимного давления в обмотке силового трансформатора в течение срока его службы, содержащее зажимные пластины, гидравлическое подъемное устройство (гидравлический домкрат), снабженное внешним приводом, в качестве которого применяется гидравлический или пневматический привод, приводимый в действие снаружи корпуса электрического устройства, и средство для поддержания усилия. Наличие механического следящего устройства позволяет поддерживать зажимное усилие обмотки на относительно фиксированном значении, когда дистанционно активированное зажимное усилие ослабляется. Недостатком данного устройства является сложность конструкции механического следящего устройства, выполненного из нескольких конструктивных элементов, расположенных внутри резервуара, а также низкая надежность обеспечения требуемого усилия из-за использования в качестве рабочего тела передающего усилие - жидкости, изменяющей свой объем при температурных колебаниях, в связи с чем передаваемое усилие не постоянно.Known electrical devices according to patent US 4009461 (publication date 02.22.1977), which includes a magnetic core, at least one winding, a rigid frame for clamping the core, a clamping device for maintaining clamping pressure in the winding of the power transformer during its service life, containing clamping plates, a hydraulic lifting device (hydraulic jack), equipped with an external drive, which is used as a hydraulic or pneumatic drive, driven outside the housing of the electrical device, and means for maintaining the force. The presence of a mechanical tracking device makes it possible to maintain the clamping force of the winding at a relatively fixed value when the remotely activated clamping force is weakened. The disadvantage of this device is the design complexity of a mechanical tracking device made of several structural elements located inside the tank, as well as the low reliability of the required effort due to the use of a transmitting force as a working fluid - a fluid that changes its volume during temperature fluctuations, due to than the transmitted force is not constant.
Известен индукционный аппарат с устройством для осевой прессовки обмоток, содержащим прессующий винт с пружиной на хвостовике, опорную резьбовую втулку, укрепленную в ярмовой балке магнитопровода, и полую опорную пяту, установленную на хвостовике винта по скользящей посадке (авторское свидетельство СССР №1081682, опубликовано 23.03.1984 г., бюл. №11). Недостатком известного устройства является отсутствие возможности поддержания заданного прессующего усилия при усадке обмоток в процессе эксплуатации, так как усилие пружины по мере ее растяжения слабеет в связи с ее ограниченным ходом. Восстановление первоначального усилия в указанном устройстве возможно только при частичной разборке индукционного аппарата и сливе из него масла, то есть также связано с выводом индукционного аппарата из эксплуатации.A known induction apparatus with a device for axial pressing of windings containing a pressing screw with a spring on the shank, a threaded support sleeve mounted in the yoke beam of the magnetic circuit, and a hollow support heel mounted on the shank of the screw on a sliding fit (USSR author's certificate No. 1081682, published 23.03. 1984, Bull. No. 11). A disadvantage of the known device is the inability to maintain a given pressing force during shrinkage of the windings during operation, since the force of the spring weakens as it stretches due to its limited stroke. The restoration of the initial force in the specified device is possible only with a partial disassembly of the induction apparatus and the discharge of oil from it, that is, it is also associated with the decommissioning of the induction apparatus.
Известно устройство для осевой прессовки обмоток электротехнических устройств, преимущественно трансформаторов, поддерживающее прессующее усилие в процессе эксплуатации трансформатора. Прессующими элементами устройства являются гидравлические цилиндры, установленные в активной части трансформатора между верхними ярмовыми балками и прессующими кольцами, расположенными на обмотках. Посредством штуцера и гидропривода с обратным клапаном гидравлические цилиндры соединены с маслостанцией или гидронасосом, постоянно поддерживающим высокое давление в прессующих элементах при эксплуатации (авторское свидетельство СССР №1815680, опубликовано 15.05.1993 г.). Недостатком электротехнического устройства, содержащего прессующие гидравлические цилиндры, является то, что работоспособность гидравлических цилиндров обеспечивается постоянно работающим гидронасосом, что приводит к повышенным затратам материальных средств на электроэнергию и обслуживание гидронасоса.A device for axial pressing of the windings of electrical devices, mainly transformers, supporting the pressing force during operation of the transformer. The pressing elements of the device are hydraulic cylinders installed in the active part of the transformer between the upper yoke beams and the pressing rings located on the windings. By means of a fitting and a hydraulic actuator with a non-return valve, the hydraulic cylinders are connected to an oil station or a hydraulic pump that constantly maintains high pressure in the pressing elements during operation (USSR author's certificate No. 1815680, published May 15, 1993). The disadvantage of an electrical device containing pressing hydraulic cylinders is that the operability of the hydraulic cylinders is ensured by a constantly working hydraulic pump, which leads to increased material costs for electricity and maintenance of the hydraulic pump.
Наиболее точное измерение осевого усилия в обмотках индукционного аппарата можно обеспечить путем применения для измерения осевого усилия в обмотках в процессе эксплуатации индукционного аппарата различного рода измерительных элементов (датчиков) и оборудования для обработки и передачи информации с измерительного элемента. Такие датчики и системы контроля трансформатора известны, в частности из заявки WO 2012138317, дата публикации 11.10.2012 г. Согласно изобретению трансформатор включает, по крайней мере одну обмотку, расположенную между первым и вторым концевыми блоками, множество изолирующих элементов, узел зажима, чувствительный к нагрузке элемент, в частности оптоволоконный датчик, расположенный на обмотке или на изолирующем элементе (датчик прямого измерения давления в обмотке), таким образом, чтобы определять величину сжимающей силы. При этом чувствительный к нагрузке элемент обеспечивает выходной сигнал в режиме реального времени и выдает информацию, касающуюся величины сжимающей силы. В случае если усилие прессовки обмотки падает ниже порогового значения, то трансформатор выводится из эксплуатации, после чего усилие прессовки узлом зажима увеличивается, затем трансформатор опять вводится в эксплуатацию. Как правило, усилие прессовки устанавливается с помощью гидравлического давления и фиксации положения концевых блоков болтами или клиньями. Недостатком такого устройства является необходимость вывода трансформатора из эксплуатации для увеличения сжимающей силы.The most accurate measurement of the axial force in the windings of the induction apparatus can be achieved by using various kinds of measuring elements (sensors) and equipment for processing and transmitting information from the measuring element to measure the axial force in the windings during operation of the induction apparatus. Such sensors and transformer monitoring systems are known, in particular from WO 2012138317,
Наиболее близким к заявленному техническому решению является электрическое устройство для подключения к высоковольтной системе (индукционный аппарат), содержащее резервуар, заполненный изолирующей жидкостью, намагничивающий сердечник, по меньшей мере одну обмотку, по меньшей мере один управляемый прессующий элемент в виде гидравлической камеры, заполненной рабочей жидкостью для создания давления в обмотке, исполнительный блок, соединенный с управляемым прессующим элементом и выполненный с возможностью установки упомянутого давления в обмотке, создаваемого гидравлической камерой (патент US 10269483, дата выдачи патента 23.04.2019). Управляемый прессующий элемент в виде гидравлической камеры окружен изолирующей жидкостью, опирается на намагничиваемый сердечник и обмотку, снабжен компенсационным устройством, соединенным с гидравлической камерой для компенсации температурных колебаний в объеме рабочей жидкости. Прессующий элемент в виде гидравлической камеры является силовым элементом и вместе с компенсационным устройством и исполнительным блоком образует устройство для осевой прессовки обмотки, позволяющее поддерживать требуемую величину усилия прессовки в обмотке в процессе эксплуатации.Closest to the claimed technical solution is an electric device for connecting to a high-voltage system (induction apparatus), containing a reservoir filled with an insulating liquid, a magnetizing core, at least one winding, at least one controllable pressing element in the form of a hydraulic chamber filled with a working fluid to create pressure in the winding, an actuating unit connected to a controlled pressing element and configured to set said pressure in the winding created by the hydraulic chamber (patent US 10269483, date of issue of the patent 04/23/2019). A controlled pressing element in the form of a hydraulic chamber is surrounded by an insulating liquid, rests on a magnetizable core and a winding, is equipped with a compensation device connected to a hydraulic chamber to compensate for temperature fluctuations in the volume of the working fluid. The pressing element in the form of a hydraulic chamber is a power element and, together with a compensation device and an actuating unit, forms a device for axial pressing of the winding, which allows maintaining the required amount of pressing force in the winding during operation.
Согласно формуле указанного изобретения прессующий элемент управляется исполнительным блоком, содержащим гидравлический насос, соединенный с гидравлической камерой, или может быть выполнен в виде электрически управляемой гидравлической камеры, соединенной линией электрического соединения с исполнительным блоком, который имеет выходной конец, обеспечивающий задаваемое электрическое напряжение или задаваемый электрический ток. Электрическое устройство дополнительно может содержать датчик измерения давления в обмотке. Это может быть датчик косвенного измерения давления, расположенный в гидравлической камере, измеряющий изменение давления рабочей жидкости в камере при изменении усилия прессовки в обмотке. Датчик может быть датчиком силы, который непосредственно определяет силу, действующую между обмоткой и сердечником, путем прямого измерения усилия прессовки.According to the claims of the invention, the pressing element is controlled by an actuating unit comprising a hydraulic pump connected to a hydraulic chamber, or may be made in the form of an electrically controlled hydraulic chamber connected by an electrical connection line to an actuating unit that has an output end providing a predetermined electrical voltage or a predetermined electrical current. The electrical device may further comprise a sensor for measuring pressure in the winding. This can be an indirect pressure measurement sensor located in the hydraulic chamber, which measures the change in the pressure of the working fluid in the chamber when the pressing force in the winding changes. The sensor may be a force sensor that directly determines the force acting between the winding and the core by directly measuring the pressing force.
Из описания изобретения следует, что электрически управляемый прессующий элемент может иметь пьезоэлектрический элемент или электродвигатель, например линейный двигатель, однако указанный признак отсутствует в формуле изобретения по патенту и конструктивно не раскрыт в описании изобретения. В описании также отсутствуют примеры конкретного выполнения гидравлической камеры, имеющей пьезоэлектрический элемент или электродвигатель, или иное выполнение электрически управляемого прессующего элемента с электродвигателем. Поэтому за прототип принято раскрытое в описание электрическое устройство для соединения с высоковольтной системой, содержащее устройство для прессовки обмоток, включающее управляемый прессующий элемент в виде гидравлический камеры с исполнительным блоком, содержащим гидравлический насос.From the description of the invention it follows that the electrically controlled pressing element may have a piezoelectric element or an electric motor, for example a linear motor, however, this feature is absent in the patent claims and is not structurally disclosed in the description of the invention. The description also does not include examples of a specific embodiment of a hydraulic chamber having a piezoelectric element or electric motor, or another embodiment of an electrically controlled pressing element with an electric motor. Therefore, the prototype is an electric device for connecting to a high-voltage system, disclosed in the description, comprising a device for pressing windings, comprising a controllable pressing element in the form of a hydraulic chamber with an actuating unit containing a hydraulic pump.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции и низкая долговременная надежность сохранения усилия из-за слабой герметизации жидкости множеством клапанов и уплотнениями. Кроме того, выполнение прессующего элемента в виде гидравлической камеры, установленной в резервуаре с охлаждающей и изоляционной жидкостью, требует наличия компенсационного устройства, так как температурные колебаний внутри бака приводят к изменению объема охлаждающей и изоляционной жидкости, что, как следствие, приводит к снижению надежности из-за усложнению конструкции индукционного аппарата с целью недопущения создания избыточного усилия на обмотку прессующим элементом.The disadvantage of this device is the design complexity and low long-term reliability of the preservation of effort due to poor sealing of the fluid by many valves and seals. In addition, the implementation of the pressing element in the form of a hydraulic chamber installed in a tank with cooling and insulating liquid requires a compensation device, since temperature fluctuations inside the tank lead to a change in the volume of cooling and insulating liquid, which, as a result, reduces the reliability of - due to the complexity of the design of the induction apparatus in order to prevent the creation of excessive force on the winding of the pressing element.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности работы индукционного аппарата, в частности трансформатора, при его эксплуатации.The technical problem to which the invention is directed is to increase the reliability of the induction apparatus, in particular the transformer, during its operation.
Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции устройства для осевой прессовки обмоток индукционного аппарата за счет обеспечения передачи усилия непосредственно исполнительным блоком, создающим и передающим крутящий момент на прессующий элемент, выполненный без использования рабочей жидкости, что позволяет обеспечить требуемое прессующее усилие обмоток на протяжении всего срока службы индукционного аппарата, исключить применение уплотнений и устройств для компенсации температурных колебаний и тем самым повысить надежность работы индукционного аппарата.The technical result of the claimed invention is to simplify the design of the device for axial pressing of the windings of the induction apparatus by ensuring the transfer of force directly to the executive unit, which generates and transmits torque to the pressing element, made without the use of a working fluid, which ensures the required pressing force of the windings throughout the entire term service induction apparatus, eliminate the use of seals and devices to compensate for temperature fluctuations and thereby increase the reliability of the induction apparatus.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что в индукционном аппарате, включающем резервуар, установленный в нем намагничивающий сердечник, по крайней мере одну обмотку, расположенную вокруг участка намагничивающего сердечника и снабженную прессующим кольцом, устройство для осевой прессовки, содержащее управляемые исполнительным блоком прессующие элементы для создания требуемого давления в обмотке, датчик прямого или косвенного измерения давления в обмотке, согласно изобретению каждый управляемый прессующий элемент выполнен в виде резьбового стержня, установленного с возможностью вращения в полке ярмовой балки, при этом исполнительный блок каждого управляемого прессующего элемента выполнен в виде электродвигателя с редуктором и блока управления, связанного с электродвигателем и датчиком прямого или косвенного измерения давления в обмотке, причем один конец прессующего резьбового стержня соединен с валом редуктора электродвигателя, а другой его конец взаимодействует с опорным промежуточным элементом, установленным на прессующее кольцо обмотки индукционного аппарата, при этом блок управления выполнен с возможностью получения информации от датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке по заданному блоком управления алгоритму, сравнения полученного значения с пороговым (расчетным) и подачи сигнала на электродвигатель в случае расхождения порогового (расчетного) значения с действующим для восстановления осевого усилия в обмотке до требуемого значения.The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that in an induction apparatus including a reservoir, a magnetizing core installed therein, at least one winding located around a portion of the magnetizing core and provided with a pressing ring, an axial pressing device comprising pressing elements controlled by the actuating unit to create the required pressure in the winding, a sensor for direct or indirect pressure measurement in the winding, according to the invention, each controlled pressing element is made in the form of a threaded rod mounted to rotate in the shelf of the yoke beam, while the actuating unit of each controlled pressing element is made in the form of an electric motor with gear a control unit associated with the electric motor and a sensor for direct or indirect pressure measurement in the winding, one end of the pressing threaded rod connected to the shaft of the gearbox of the electric motor, and the other end interacting with a supporting intermediate element mounted on the pressure ring of the winding of the induction apparatus, the control unit is configured to receive information from a sensor for direct or indirect pressure measurement in the winding according to the algorithm specified by the control unit, to compare the obtained value with a threshold (calculated) value and to supply a signal to the electric motor in case of discrepancy between the threshold (calculated) value and the effective value for restoring the axial force in the winding to the required value.
В частном случае управляемый прессующий резьбовой стержень установлен с возможностью вращения в жестко закрепленной на полке ярмовой балки резьбовой втулке.In a particular case, the controllable pressing threaded rod is mounted rotatably in a threaded sleeve rigidly mounted on the shelf of the yoke beam.
В частном случае управляемый прессующий резьбовой стержень выполнен в виде резьбовой шпильки.In a particular case, the controlled pressing threaded rod is made in the form of a threaded rod.
В частном случае промежуточный элемент выполнен в виде полой опорной пяты.In a particular case, the intermediate element is made in the form of a hollow support heel.
В частном случае датчик косвенного измерения давления в обмотке выполнен в виде датчика тока, установленного в блоке управления с возможностью измерения тока в обмотке электродвигателя, протекающего при создании крутящего момента электродвигателем.In a particular case, the sensor for indirect measurement of pressure in the winding is made in the form of a current sensor installed in the control unit with the ability to measure current in the motor winding flowing when the motor creates torque.
В частном случае датчик прямого измерения давления в обмотке выполнен в виде датчика давления, установленного между полым опорным элементом и прессующим кольцом.In a particular case, the direct pressure measurement sensor in the winding is made in the form of a pressure sensor installed between the hollow support element and the pressing ring.
В частном случае в качестве датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке используют оптоволоконный датчик.In the particular case, a fiber optic sensor is used as a direct or indirect pressure measurement in the winding.
Выполнение управляемого прессующего элемента в виде резьбового стержня, установленного с возможностью вращения в полке ярмовой балки таким образом, что один его конец соединен с валом редуктора электродвигателя, являющегося элементом исполнительного устройства, а другой его конец взаимодействует с опорным промежуточным элементом, установленным на прессующее кольцо обмотки индукционного аппарата, позволяет обеспечить усилие прессовки обмотки только за счет усилия давления, передаваемого электродвигателем на управляемый прессующий резьбовой стержень, исключить использование гидравлической камеры и гидравлических соединений, влияние температурных колебаний охлаждающей и изоляционной жидкости на передачу усилия на обмотки и тем самым упростить конструкцию и, как следствие, повысить надежность работы индукционного аппарата.The execution of the controlled pressing element in the form of a threaded rod mounted for rotation in the flange of the yoke beam so that one end is connected to the shaft of the gearbox of the electric motor, which is an element of the actuator, and the other end interacts with the supporting intermediate element mounted on the winding compression ring induction apparatus, it is possible to ensure the winding pressing force only due to the pressure transmitted by the electric motor to the controlled pressing threaded rod, to exclude the use of a hydraulic chamber and hydraulic connections, the influence of temperature fluctuations of the cooling and insulating liquid on the transmission of force to the windings and thereby simplify the design and, how consequence, to increase the reliability of the induction apparatus.
Выполнение исполнительного блока в виде электродвигателя с редуктором и блока управления, связанного с электродвигателем, редуктор которого соединен с прессующим стержнем, позволяет исключить гидравлическое управление прессующим элементом, что приводит к повышению точности управления прессующим элементом и упрощению конструкции.The execution of the Executive unit in the form of an electric motor with a gearbox and a control unit associated with an electric motor, the gearbox of which is connected to the pressing rod, eliminates the hydraulic control of the pressing element, which leads to increased accuracy of control of the pressing element and simplifies the design.
Выполнение блока управления с возможностью получения информации от датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке по заданному блоком управления алгоритму, последующее сравнение полученного значения с пороговым (расчетным) и подача сигнала на электродвигатель в случае расхождения порогового (расчетного) значения с действующим позволяет обеспечить восстановление осевого усилия в обмотке в момент ослабления прессовки путем создания и передачи крутящего момента на прессующий стержень на протяжении всего срока службы индукционного аппарата, а также минимизировать затраты на энергообеспечение и обслуживание устройства для осевой прессовки обмоток, так как не требуется постоянных затрат электрической энергии со стороны электродвигателя на поддержание крутящего момента.The execution of the control unit with the ability to obtain information from the sensor of direct or indirect pressure measurement in the winding according to the algorithm specified by the control unit, the subsequent comparison of the obtained value with the threshold (calculated) and the signal is supplied to the motor in the event of a difference in the threshold (calculated) value with the current one, allows axial recovery efforts in the winding at the time of pressing weakening by creating and transmitting torque to the pressing rod throughout the life of the induction apparatus, as well as minimize the cost of energy supply and maintenance of the device for axial pressing of the windings, since it does not require constant expenditure of electric energy from the electric motor maintaining torque.
Выполнение управляемого прессующего резьбового стержня в виде резьбовой шпильки, которая установлена с возможностью вращения в жестко закрепленной на полке ярмовой балки резьбовой втулке, позволяет упростить процесс изготовления резьбовой поверхности прессующего элемента и контактирующей с ней резьбовой части.The implementation of the controlled pressing threaded rod in the form of a threaded rod, which is mounted with the possibility of rotation in a threaded sleeve rigidly fixed on the shelf of the yoke beam, allows to simplify the manufacturing process of the threaded surface of the pressing element and the threaded part in contact with it.
Выполнение промежуточного элемента в виде полой опорной пяты, в которой установлен конец управляемого прессующего элемента, например, резьбовой шпильки, передающей давление через опорную пяту на прессующее кольцо обмотки, обеспечивает равномерное распределение усилия на прессующее кольцо.The execution of the intermediate element in the form of a hollow supporting heel, in which the end of the controlled pressing element, for example, a threaded rod, which transfers pressure through the supporting heel to the winding pressing ring, is installed, provides an even distribution of force on the pressing ring.
Выполнение датчика косвенного измерения давления в обмотке в виде датчика тока и установка его в блоке управления с возможностью измерения тока в обмотке электродвигателя позволяет косвенным путем определить усилие прессовки в обмотке индукционного аппарат.The implementation of the sensor of indirect pressure measurement in the winding in the form of a current sensor and its installation in the control unit with the ability to measure current in the motor winding allows you to indirectly determine the pressing force in the winding of the induction apparatus.
Выполнение датчика прямого измерения давления в обмотке в виде датчика давления, установленного между полым опорным элементом и прессующим кольцом, позволяет непосредственно определить усилия прессовки в обмотке по заданному блоком управления алгоритму.The implementation of the sensor for direct measurement of pressure in the winding in the form of a pressure sensor installed between the hollow support element and the pressing ring allows you to directly determine the pressing force in the winding according to a given control unit algorithm.
Использование в качестве датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке оптоволоконного датчика обеспечивает высокую чувствительность, кроме того такой датчик по сравнению с традиционным полупроводниковым датчиком обладает более высокими термо - и электроизоляционными характеристиками, помехозащищенностью и безынерционностью, что позволяет использовать его в высоковольтных индукционных аппаратах, в частности в высоковольтных обмотках трансформаторов.The use of a direct or indirect pressure measurement in the winding of an optical fiber sensor provides high sensitivity, in addition, such a sensor, in comparison with a traditional semiconductor sensor, has higher thermal and electrical insulation characteristics, noise immunity and inertialessness, which makes it possible to use it in high-voltage induction devices, in in particular in high voltage transformer windings.
Пример конкретного выполнения индукционного аппарата, содержащего устройство для осевой прессовки обмотки, и его работа приведена на примере масляного трансформатора.An example of a specific implementation of the induction apparatus containing a device for axial pressing of the winding, and its operation is shown on the example of an oil transformer.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
- на фигуре 1 схематично изображен трансформатор с общим прессующим обмотки кольцом;- figure 1 schematically shows a transformer with a common pressing winding ring;
- на фигуре 2 выноска А на фигуре 1, схематично изображено устройство осевой прессовки;- in figure 2, callout A in figure 1, schematically shows an axial pressing device;
- на фигуре 3 схематично изображен трансформатор с прессующими кольцами для каждой обмотки;- figure 3 schematically shows a transformer with pressing rings for each winding;
- на фигуре 4 выноска А на 1, схематично изображено устройство осевой прессовки с датчиком измерения давления, расположенным между промежуточным элементом и прессующим кольцом.- in figure 4, leader A is 1, the axial pressing device with a pressure measuring sensor located between the intermediate element and the pressing ring is schematically shown.
Индукционный аппарат, в частности трансформатор, включает резервуар 1, в котором установлен намагничивающий сердечник 2, обмотки 3, расположенные вокруг участков намагничивающего сердечника 2, общее прессующее кольцо 4, устройство для осевой прессовки 5 (фиг. 2), содержащее прессующие элементы, каждый из которых управляется исполнительным блоком для создания прессующего усилия в обмотках 3, датчики прямого или косвенного измерения давления в обмотках 3. Трансформатор может быть выполнен с прессующими кольцами 4 для каждой обмотки (фиг. 3).The induction apparatus, in particular the transformer, includes a
Каждый управляемый прессующий элемент выполнен в виде резьбового стержня 6 (фиг. 2), который установлен с возможностью вращения в полке 7 ярмовой балки. Исполнительный блок каждого управляемого прессующего элемента выполнен в виде электродвигателя 8 с редуктором 9 и блока 10 управления, электрически связанного с электродвигателем 8 и датчиком прямого или косвенного измерения давления в обмотке 3. Один конец управляемого прессующего резьбового стержня 6 соединен с редуктором 9 электродвигателя 8, а другой конец прессующего стержня 6 опирается на промежуточный элемент 11, выполненный в виде полой опорной пяты, которая установлена на прессующее кольцо 4. За счет такой установки обеспечивается расклинивание управляемого прессующего резьбового стержня 6 между полкой 7 ярмовой балки и прессующим кольцом 4. Промежуточный элемент 11 может быть выполнен в виде пластины или другой формы.Each controlled pressing element is made in the form of a threaded rod 6 (Fig. 2), which is mounted for rotation in the
В частном случае в полке 7 ярмовой балки может быть жестко закреплена резьбовая втулка 12, в которую установлен прессующий резьбовой стержень 6, выполненный в виде прессующей резьбовой шпильки.In a particular case, a threaded
Датчик косвенного измерения давления в обмотке может быть выполнен в виде датчика тока (на чертеже не показан), подключенного к одной из обмоток электродвигателя 8 и установленного в блоке 10 с возможностью измерения тока в обмотке электродвигателя 8 по заданному блоком 10 управления алгоритму, что позволяет косвенно измерить усилия прессовки обмотки. Датчик прямого измерения давления в обмотке может быть выполнен в виде датчика 13 давления (фиг. 4), установленного между полым опорным элементом 11 и прессующим кольцом 4. Возможно иное расположение датчика прямого измерения давления в обмотке, например на элементах изоляции обмотки 3. В качестве датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке может быть использован оптоволоконный датчик.The indirect pressure sensor in the winding can be made in the form of a current sensor (not shown) connected to one of the windings of the
Блок 10 управления представляет собой вычислительное устройство, которое способно обрабатывать информацию. Информация поступает на блок 10 управления от датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке по заданному блоком 10 управления алгоритму. Далее блок 10 анализирует показания датчика и формирует управляющие команды, передавая их на электронно-механические исполнительные устройства. Сам блок 10 управления имеет аппаратную начинку и программное обеспечение (на чертеже не показано). В основе блока лежит микропроцессор, благодаря которому данные от датчика анализируются и обрабатываются. Наличие программного обеспечения позволяет осуществлять вычислительные операции. Питание блока 10 управления осуществляется от внешнего источника 14 (фиг. 1, 3).The
При работе масляного трансформатора в эксплуатации блоком 10 управления при наличии установленного в нем датчика косвенного измерения давления, а именно датчика тока, по заданному алгоритму осуществляется проверка крутящего момента прессующего резьбового стержня 6 путем сравнивания действующего значения тока в обмотке электродвигателя 8, полученного от датчика тока с обмотки электродвигателя 8, с пороговым значением тока. Информация от датчика тока, подключенного к одной из обмоток электродвигателя 8, по электрической связи поступает на блок 10 управления. При достижении порогового (расчетного) значения тока в обмотке электродвигателя 8 блок 10 управления выдает токовый сигнал на обмотку электродвигателя 8, который приводит в движение редуктор 9, передающий крутящий момент на управляемый прессующий стержень 6. Прессующий стержень 6 от воздействия редуктора 9 проворачивается в резьбовой втулке 12 и передает осевое усилие через опорный элемент 11 на прессующее кольцо 4 обмотки 3. Прессующий стержень 6 проворачивается до момента, пока не восстановится усилие прессовки обмотки 3 до требуемого значения, что определяется по значению тока в обмотке электродвигателя 8, полученного от датчика тока. После достижения требуемого усилия осевой прессовки электродвигатель 8 останавливается, устройство для осевой прессовки обмотки возвращается в состояние покоя до следующей проверки блоком 10 управления крутящего момента прессующего стержня 6 по заданному алгоритму.When the oil transformer is in operation by the
При использовании датчика прямого измерения, в частности датчика 13 давления, установленного между промежуточным элементом 11, выполненным в виде полой опорной пяты, и прессующим кольцом 4 восстановление усилия прессовки в трансформаторе выполняется следующим образом. Информация с датчика 13 поступает на блок 10 управления и в случае изменения усилия на датчике 13 до порогового (расчетного) значения блок системы управления 10 выдает токовый сигнал на обмотку электродвигателя 8. При срабатывании электродвигателя 8 создается необходимый крутящий момент и редуктор 9 проворачивает управляемый прессующий стержень 6 в резьбовой втулке 12 до восстановления усилие прессовки обмотки 3 до требуемого значения. После достижения требуемого усилия устройство осевой прессовки возвращается в состояние покоя до следующего изменения усилия на датчике 13 давления до порогового значения.When using a direct measurement sensor, in particular a
Независимо от применения датчика прямого или косвенного измерения давления в обмотке электродвигатель, связанный с блокам управления, не требует постоянных энергозатрат на создание и поддержания крутящего момента для осуществления требуемого усилия прессовки, что позволяет минимизировать затраты на энергообеспечение работы и обслуживание электродвигателя.Regardless of the use of a sensor for direct or indirect pressure measurement in the winding, the electric motor connected to the control units does not require constant energy consumption to create and maintain torque for the required pressing force, which minimizes the cost of energy supply for operation and maintenance of the electric motor.
Индукционный аппарат может быть выполнен в виде трансформатора, автотрансформатора, реактора и других типов трансформаторно-реакторного оборудования.The induction apparatus can be made in the form of a transformer, autotransformer, reactor, and other types of transformer and reactor equipment.
Таким образом, выполнение в индукционном аппарате управляемого прессующего элемента в виде прессующего резьбового стержня, управляемого через редуктор электродвигателем, получающим сигналы с блока управления, связанного с датчиком прямого или косвенного измерения давление в обмотке, позволяет обеспечить усилие прессовки обмотки индукционного аппарата только за счет давления, создаваемого управляемым прессующим стержнем, исключить другие факторы, влияющие на надежность передачи прессующего усилия, и повысить надежность работы индукционного аппарата, в частности трансформатора.Thus, the execution in the induction apparatus of a controlled pressing element in the form of a pressing threaded rod controlled through a gearbox by an electric motor receiving signals from a control unit associated with a direct or indirect pressure measurement in the winding allows the compression force of the winding of the induction apparatus to be ensured only by pressure, created by the controlled pressing rod, to exclude other factors affecting the reliability of the transmission of the pressing force, and to increase the reliability of the induction apparatus, in particular the transformer.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135226A RU2722060C1 (en) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | Induction apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135226A RU2722060C1 (en) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | Induction apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722060C1 true RU2722060C1 (en) | 2020-05-26 |
Family
ID=70803366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019135226A RU2722060C1 (en) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | Induction apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722060C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113125954A (en) * | 2021-04-16 | 2021-07-16 | 安徽大学 | Fault diagnosis method and application of electric vehicle driving motor |
| CN114674362A (en) * | 2022-02-28 | 2022-06-28 | 江苏大学 | A transformer electrical comprehensive monitoring device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU433549A1 (en) * | 1972-05-23 | 1974-06-25 | DEVICE FOR AXIAL PRESSING OF WINDINGS OF OIL INDUCTION APPARATUS | |
| DE2236212B2 (en) * | 1972-07-24 | 1977-05-18 | Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart | Power transformer coil compressor - uses pressure rods to compress and fix coils mounted in coolant filled tank |
| SU1081682A1 (en) * | 1983-01-12 | 1984-03-23 | Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина | Apparatus for axial extrusion of windings for oil-immersed induction devices |
| WO2012138317A1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Weidmann Electrical Technology, Inc. | Clamping force sensor assembly for monitoring transformer degradation |
-
2019
- 2019-11-01 RU RU2019135226A patent/RU2722060C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU433549A1 (en) * | 1972-05-23 | 1974-06-25 | DEVICE FOR AXIAL PRESSING OF WINDINGS OF OIL INDUCTION APPARATUS | |
| DE2236212B2 (en) * | 1972-07-24 | 1977-05-18 | Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart | Power transformer coil compressor - uses pressure rods to compress and fix coils mounted in coolant filled tank |
| SU1081682A1 (en) * | 1983-01-12 | 1984-03-23 | Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина | Apparatus for axial extrusion of windings for oil-immersed induction devices |
| WO2012138317A1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Weidmann Electrical Technology, Inc. | Clamping force sensor assembly for monitoring transformer degradation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113125954A (en) * | 2021-04-16 | 2021-07-16 | 安徽大学 | Fault diagnosis method and application of electric vehicle driving motor |
| CN114674362A (en) * | 2022-02-28 | 2022-06-28 | 江苏大学 | A transformer electrical comprehensive monitoring device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2722060C1 (en) | Induction apparatus | |
| CA2982565C (en) | Enhanced optical condition monitoring system for power transformer and method for operating power transformer | |
| CN106680068B (en) | Constant normal force loading device and loading method in fretting fatigue test | |
| CN104895862A (en) | Hydraulic oil cylinder with displacement sensor | |
| JPS58121336A (en) | Method of aligning shaft of machine elastically supported | |
| BG109405A (en) | Gantry with auto-adjusting prestessing | |
| CN108845038A (en) | A kind of valve water test unit and test method | |
| US6666134B2 (en) | Method and apparatus for adjusting the gib-slide clearance using a thermal treatment process | |
| US5369675A (en) | Remote load activating mechanisms | |
| US2934968A (en) | Hydraulic bolt stressing system | |
| US5548997A (en) | Apparatus for applying a known axial force to a valve stem | |
| CA1130544A (en) | Method and apparatus for the optimum stabilization of transformer and choke coil windings | |
| KR102858484B1 (en) | Braking and/or clamping device with integrated split housing and sensor module | |
| US5339512A (en) | Method for prestressing casingbolts | |
| US5327113A (en) | Transformer with coil compression | |
| CN108627337A (en) | Gear torsional fatigue experimental device | |
| EP1215792B1 (en) | An improved control device and method thereof | |
| US3627943A (en) | Toolholding arrangement including improved control signal producing means | |
| CN119688521B (en) | A high-temperature liquid environment impact-tangential multi-mode fretting wear test method and device | |
| CN107869610A (en) | A kind of hydraulic valve actuator | |
| CN120007749B (en) | Multi-point array type intelligent rigidity self-adaptive vibration isolator | |
| CN114000985B (en) | Monitoring device of yaw brake device of wind generating set | |
| EP3356789B1 (en) | Torsional rheometer that maintains a more uniform cavity pressure | |
| CN109724740A (en) | A kind of drag-line bridge cable force measurement device | |
| SU1098044A1 (en) | Induction device |