Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12129
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_397311.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=397311&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB397311A
[]
я
P N, T -SPC IF:IC ATIO
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Cbnyentifon 1 Дата (на немецком языке): 2 ноября 1931 г., 39:7,311 Дата подачи заявки (в Соединенном
Королевстве): 14 сентября 1932 г. № 25,528132.
Завершено: 24 августа 1933 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, относящиеся к электрическим лампам накаливания или связанные с ними.
Мы, немецкая компания RO Ba ERT BO Sc H AKTIENGESELLSCHAFT, расположенная по адресу: 4,
Militirsirasse, Штутгарт, Германия, настоящим заявляем о характере данного изобретения и способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Настоящее
изобретение относится к усовершенствованной электрической лампе накаливания и держателю для нее,
особенно подходящим для использования в автомобильных фарах.
Обычные лампы накаливания имеют резьбу на цоколе, которая ввинчивается в соответствующую внутреннюю
резьбу 1/5 на держателе. В большинстве случаев этого крепления достаточно. Однако при установке ламп
накаливания в фары головного света требуется очень точная регулировка нити накаливания в фокусе фары.
Это непросто сделать в лампах с обычной резьбой, поэтому для таких ламп требуется специальное
фокусирующее устройство, манипулирование которым затрудняет установку лампы.
Чтобы исключить необходимость в этом фокусирующем устройстве, согласно данному изобретению, лампа
имеет колпачок, снабженный упорным выступом и канавкой, расположенной на некотором расстоянии от этого
выступа, причем выступ служит упором, взаимодействующим с концом патрона лампы, который имеет
пружинный механизм, входящий в канавку указанного колпачка, благодаря чему определяется регулировка
лампы относительно фокуса отражателя.
Пример конструкции изобретения показан на прилагаемых чертежах, на которых: O Рисунок 1 представляет
собой вертикальный разрез отражателя фары.
Рисунок 2 представляет собой разрез по линии 2-2 рисунка 1, а рисунок 3 — вид сбоку электрической лампы
накаливания.
Держатель c для лампы накаливания d вставляется с задней стороны в горловину a отражателя b. Эта лампа
установлена в держателе e, соединенном с держателем c, который имеет два продольных паза / и
поперечный паз g. В паз g вставлена пружина h, закрепленная на пружине или V-образная пружина, стержни
которой одновременно сжимают держатель e.
Прямая поперечная часть пружины h, проходящая через поперечный паз g, входит в канавку i,
предусмотренную на колпачке лампы d. На конце колпачка лампы 60, обращенном к стеклянной колбе,
предусмотрен выступающий фланец или воротник I, который упирается в свободный конец держателя e.
При установке лампы, она просто вставляется в гильзу 65 до тех пор, пока ее фланец k не упрется в конец
держателя гильзы e. При этом пружина h одновременно защелкивается в канавке 70. С помощью фланца k
определяется точная регулировка лампы накаливания в фокусе отражателя, так что фокусирующее
устройство не требуется.
Предпочтительно, чтобы нить накаливания лампы располагалась под углом 75° в направлении оптической
оси отражателя.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_397312.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=397312&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB397312A
[]
P T N SC C A T I O N 1II
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (США): 6 октября 1931 года.
397,312 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 15 сентября 1932 г. № 25671/32.
Завершено: 24 августа 1933 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Улучшения, минимальные или относящиеся к электрическим трансформаторам.
Мы, компания WESTINGHOUSE ELECTRIC & MANUACTUUING COMPANY, расположенная в Ист-Питтсбурге,
штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, корпорация, организованная и существующая в
соответствии с законами штата Пенсильвания, в указанных Соединенных Штатах Америки (правопреемники
Генри Ван де Вере Путмана, проживающего по адресу: Буль-бульвар, 169, Шарон, штат Пенсильвания,
Соединенные Штаты Америки, гражданин Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем о характере
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Изобретение относится к электрическим трансформаторам, в которых различные
части его обмоток должны быть электрически изолированы друг от друга и от других частей аппарата, таких
как сердечник и механические части.
Изобретение, в частности, относится к такому расположению различных частей обмотки и связанного с ней
твердого изоляционного материала, которое позволяет получить максимальную диэлектрическую прочность
при заданном количестве изоляционного материала.
Основная цель изобретения состоит в том, чтобы расположить обмотки и изоляцию электрических
трансформаторов таким образом, чтобы сделать их более устойчивыми к импульсным перенапряжениям.
Изобретение представляет собой, прежде всего, не осциллирующий трансформатор, имеющий обмотку,
включающую множество соединенных между собой катушечных структур, в которых предусмотрен ряд
изоляционных барьеров для катушечных структур, причем вся барьерная структура образует ряд вложенных
барьеров, причем каждый больший барьер в ряду охватывает меньшие барьеры и по меньшей мере одну
катушечную структуру, не включенную в меньший барьер.
Для более полного понимания изобретения далее, на примере и с помощью прилагаемых чертежей, будут
описаны несколько конструктивных форм, которые может принимать изобретение.
На чертежах:
На рисунке 1 представлен перспективный вид обмоток и сердечника трансформатора с сердечником.
Рис. 2 представляет собой перспективный вид сердечника и обмоток трансформатора оболочечного типа 55
со срезанной передней частью сердечника, рис. 3 — кривая, иллюстрирующая крутой фронт импульсной
волны напряжения.
На рисунках 4 и 5 показаны кривые, отображающие распределение импульсных напряжений, таких как 60,
показанное на рисунке 3, через электрические обмотки; рисунок 6 представляет собой горизонтальный разрез
обмоток и сердечника трансформатора кожухового типа; рисунки 7 и 8 иллюстрируют различные модели или
расположение изоляционных барьеров между проводником и конструкцией, от которой проводник изолирован,
которые имеют одинаковую напряженность 60 циклов 70, но значительно различающиеся значения
импульсных напряжений.
На фиг. 9 представлен горизонтальный поперечный разрез трансформатора кожухового типа,
иллюстрирующий расположение катушек и изоляционных барьеров в соответствии с одним из вариантов
осуществления изобретения.
Рис. 10 представляет собой приблизительное расположение эквипотенциальных поверхностей
электростатического поля при нормальном напряжении 80 В в расположении катушек, показанном на рис. 9.
Рис. 11 представляет собой горизонтальный разрез сердечника и катушек трансформатора кожухового типа,
иллюстрирующий обычное расположение катушек и изоляционных барьеров. Рис. 12 представляет собой
приблизительное расположение эквипотенциальных поверхностей электростатического поля вокруг катушек,
расположенных, как показано на рис. 11. Рис. 13 представляет собой горизонтальный разрез через одно окно
или одну половину конструкции сердечника трансформатора кожухового типа, показывающий расположение
катушек и 95 В.
На фиг. 14, 15 и 16 показаны изоляционные барьеры, организованные в соответствии с другим вариантом
осуществления изобретения.
На фиг. 17 представлены несколько вариантов расположения катушек 100, которые могут быть использованы
в соответствии с изобретением. Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение модифицированного
соединения пакета, включающего обмотку высокого напряжения трансформатора 105, а фиг. 18, 19 и 20
иллюстрируют несколько вариантов расположения катушек и изоляционных пленок, включающих другие
варианты осуществления изобретения.
Обращаясь к рис. 1, на рисунке изображен трансформатор с сердечником, в котором предусмотрена
конструкция магнитного сердечника, имеющая две обмотки, на которых установлены низковольтные обмотки
2 и 3O и высоковольтные обмотки 4 и 5, разделенные изолирующими перегородками 6 и 7.
На рис. 2 показана компоновка сердечника и катушек трансформатора оболочечного типа, в котором
сердечник 12 из магнитного материала имеет такую форму, что образует центральную или обмоточную ножку,
вокруг которой расположены катушки. Конструкция сердечника предусматривает два отверстия или окна,
через которые проходят проводники по противоположным сторонам центральной или обмоточной ножки. В
этом типе конструкции катушки низковольтной обмотки 13 могут располагаться на концах обмоточной ножки, а
катушки 14, образующие высоковольтную обмотку, располагаются в ее центре.
На рисунке 6 четко показано расположение сердечника и катушек трансформатора оболочечного типа, в
котором сердечник может быть выполнен в виде двух отдельных магнитных структур 15 и 16, каждая из
которых проходит через отверстие в структуре катушки и снабжена, соответственно, обмоткой 17 и 18,
которые вместе образуют обмотку сердечника. Низковольтная обмотка показана в двух частях, 19 и 21,
расположенных на противоположных концах обмотки, причем эти две части низковольтной обмотки снабжены
клеммными проводниками 22 и 23 соответственно и соединены между собой проводником 24.
Проводник 25, идущий от клеммы линии, соединен со статической пластиной 26, которая почти полностью
окружает обмотку, и с первой из ряда катушек 27, 28, 79, 30, 31, 32, 33 и 34, которые вместе образуют
высоковольтную обмотку трансформатора.
Последняя катушка 34 обмотки соединена с землей через клеммный проводник 35. Было показано, что
распределение импульсных напряжений внутри длинного тонкого столбца катушек, как это используется в
трансформаторах сердечникового типа (рис. 1), очень плохое, в то время как распределение импульсных
напряжений внутри короткой группы относительно широких катушек, как это используется в трансформаторах
оболочечного типа, очень хорошее.
На рисунке 3 показана типичная волна импульсного напряжения, имеющая крутой фронт и падающая до
половины своего максимального значения за микросекунды.
На рис. 4 кривая «а» показывает начальное распределение электростатического напряжения такого скачка в
длинной тонкой колонне катушек, подобной структуре, показанной на рис. 1, а кривая «би» показывает
начальное распределение электростатического напряжения в обмотке, образованной короткой группой
широких катушек, как показано на рис. 2 и 6. Кривая «с» представляет собой равномерное распределение
напряжения в обмотке, которое существовало бы при нормальном напряжении возбуждения обмотки.
В конструкции, показанной на рис. 75 6, статическая пластина 26, прилегающая к первой или высоковольтной
катушке обмотки, эффективно распределяет импульсное напряжение внутри проводников первой катушки.
Такая обмотка не будет иметь колебаний какой-либо заметной величины даже при очень длительных
импульсных нагрузках. На рис. 5 показаны кривые, демонстрирующие распределение импульсных
напряжений в указанные моменты времени, "t = 0", показывающие начальное распределение импульсного
напряжения, имеющего крутой фронт волны и длинный хвост, как показано на рис. 3, по обмотке конструкции,
показанной на рис. 6. Кривые t = 25, t = 50 и t = 100 показывают, соответственно, распределение того же
импульсного напряжения по обмотке для моментов времени, соответствующих 25, 50 и 100 микросекундам
после начала волны.
В своих попытках повысить устойчивость трансформаторов к импульсным напряжениям инженеры в прошлом
концентрировали свои усилия на использовании средств, обеспечивающих более равномерное
распределение импульсных напряжений либо внутри отдельных обмоток, либо между соседними обмотками,
и значительно увеличили количество основной изоляции, используемой для обмотки, рассчитанной на
выдерживание заданного напряжения.
Настоящее изобретение обеспечивает расположение катушек и изоляции для трансформатора, позволяющее
более эффективно использовать заданное количество изоляции для сопротивления скачкам напряжения.
Изоляционная структура обмоток трансформатора спроектирована таким образом, чтобы обеспечить
значительно повышенное сопротивление напряжению при заданном количестве изоляционного материала по
сравнению с ранее использовавшимися изоляционными структурами.
В результате испытаний ряда различных типов изоляционных конструкций было показано, что даже при
одинаковой форме импульсного воздействия не существует фиксированного соотношения между импульсной
прочностью и прочностью при 60 циклах.
Под импульсной прочностью понимается диэлектрическая прочность изоляции при воздействии импульсных
напряжений. Хорошо известно, что для некоторых изоляционных конструкций, таких как цепочка линейных
изоляторов, отношение импульсной прочности к циклической прочности, известное как коэффициент
импульса, X, зависит только от крутизны фронта волны и длительности волны импульсного напряжения. Были
протестированы различные модели изоляции, каждая из которых имела одинаковую 60-цикловую прочность,
и было обнаружено, что они выходили из строя при разных значениях импульсных напряжений, даже
несмотря на использование импульсов одинаковой формы. Исследование этого явления показало, что те
конструкции, диэлектрическая прочность которых при 60-цикловых напряжениях в значительной степени
зависела от поверхностей ползучести, демонстрировали лишь незначительное увеличение диэлектрической
прочности по сравнению с их циклической прочностью при воздействии импульсных напряжений, но те
конструкции, которые зависели от изоляционных барьеров, расположенных таким образом, что пробой
должен приводить к пробитию барьеров, выдерживали гораздо большие импульсные напряжения.
На рисунках 7 и 8 представлены две простые модели изоляции, погруженные в масло, которые могут быть
спроектированы таким образом, чтобы иметь одинаковую прочность на 60 циклов, и, при такой конструкции,
иметь значительно различающиеся значения импульсного напряжения. В каждой из этих простых моделей
изоляции электрод 36 отделен от заземляющей пластины 37 рядом изоляционных барьеров 33. На рисунке 7
изоляционные барьеры выступают за края электрода на относительно большое расстояние. Пунктирные
линии, показанные на рисунке...
7 На рис. 8 показано приблизительное расположение электростатических эквипотенциальных поверхностей, и
следует отметить, что несколько изоляционных барьеров пересекают электростатические поверхности под
углом, так что между различными точками на поверхностях любого изоляционного барьера существует
разность потенциалов. На рис. 8 представлена структура, аналогичная показанной на рис. 7, за исключением
того, что изоляционные барьеры не выходят за края электрода. Количество барьеров, используемых при
построении модели, показанной на рис. 8, определено таким образом, чтобы ее прочность на 60 циклов была
точно такой же, как прочность на 60 циклов модели на рис. 7. Следует отметить, что изоляционные барьеры
практически совпадают с эквипотенциальными поверхностями электростатического поля, направление
которого показано пунктирными линиями.
Таким образом, изоляционные барьеры на рис. 8 не пересекают электростатические поверхности под углом, и
существенной разницы потенциалов между точками на любом из изоляционных барьеров не наблюдается.
При проведении испытаний на импульсные перенапряжения изоляционных конструкций, описанных на рис. 7
и 8, было обнаружено, что импульсная прочность модели, показанной на рис. 8, значительно выше, чем у
модели, показанной на рис. 7. Из этих и подобных исследований был сделан вывод, что нежелательно
располагать изоляционные барьеры таким образом, чтобы они косо пересекали электростатические
поверхности и, таким образом, образовывали поверхности утечки. Для достижения максимальной импульсной
прочности изоляционные поверхности должны быть как можно ближе к электростатическим
эквипотенциальным поверхностям, и были разработаны практические конструкции трансформаторов
кожухо-сердечникового типа, в которых такое расположение максимально приближено к 70. Хотя конкретные
модели, описанные на рис. 7 и 8, не представляют собой изоляционные конструкции, используемые в
реальном проектировании трансформаторов, они иллюстрируют принцип нежелательности поверхностей
утечки. При практическом применении этого принципа в реальных конструкциях трансформаторов
предлагается, следовательно, использовать такое расположение изоляционных барьеров, при котором
практически не будет разности потенциалов между различными точками на поверхности любого слоя
изоляционного материала. Такое расположение Наличие изоляционных барьеров гарантирует, что если к
электрической обмотке приложить напряжение достаточно высокого значения, чтобы вызвать пробой
изоляционного материала, то разрыв изоляционного материала всегда будет происходить путем пробития
изоляционных барьеров. Это будет справедливо не только для пробоя высоковольтного конца обмотки на
землю или на низковольтную обмотку, но и для пробоя любой катушки в обмотке на землю, а также для
пробоя любой катушки обмотки на соседнюю катушку или любую другую катушку в обмотке.
Предлагается расположить изоляционный материал таким образом, чтобы диэлектрическая прочность
барьеров L00, существующих между любыми двумя точками разности потенциалов внутри обмотки, была
существенно пропорциональна разности потенциалов между этими точками в условиях наихудшего
импульсного напряжения, в случае, если импульсное напряжение L00 будет иметь иное распределение
внутри обмотки, чем нормальное напряжение или напряжение 60 Гц.
Обращаясь к рис. 9, представляющему собой горизонтальный разрез трансформатора tt, на котором показана
конструкция сердечника, состоящая из двух слоев замкнутых магнитных пластин 39, смежные стороны
которых образуют обмотку трансформатора, к концам которой расположены низковольтные обмотки 41 и 42 i
5.
Между обмотками низкого напряжения расположены катушки 43–49 включительно, образующие обмотку
высокого напряжения. Статическая пластина 40 и катушка 43, включающая высоковольтный конец 120
обмотки, соединены с проводником 51 линейного клеммного разъема.
Низковольтный конец обмотки соединен с землей посредством проводника 52. Изоляционные барьеры 53–59
i 25 показаны в поперечном сечении в левом окне сердечника, окружающего каждую из нескольких катушек.
Для простоты и лучшего отображения соединений между катушками эти изоляционные барьеры не показаны
в правом окне, то есть внутри отверстия в конструкции сердечника 39, хотя следует понимать, что они
непрерывно простираются вокруг каждой из нескольких катушек.
Следует отметить, что катушки, идущие от конца обмотки с высоким натяжением к концу с низким
натяжением, то есть от катушки 43 к катушке 49, имеют два возрастающих внешних диаметра и
уменьшающиеся внутренние диаметры для размещения барьеров с 53 по 59 включительно.
Барьеры 53 окружают катушку 43 и статическое напряжение линии, а каждый из последующих барьеров с 54
по 59 включительно имеет больший размер и окружает одну из катушек с 44 по 49 включительно, вместе с
меньшими катушками пакета катушек и связанными с ними барьерами, так что вся барьерная структура
образует ряд вложенных барьеров, каждый из которых идет от меньшего к большему, охватывая все большее
число обмоточных катушек.
На рис. 10 показано приблизительное распределение эквипотенциальных поверхностей электростатического
поля для обмотки, изображенной на рис. 9, при нормальных условиях напряжения. Несколько катушек пакета
соединены последовательно проводниками 61–66 включительно, показанными на рис.
9, Внутренний конец меньшей катушки соединен с внешним концом соседней большей катушки. Таким
образом, эти две точки на соседних катушках будут находиться на одном и том же потенциале, как показано
пунктирными линиями 67 на рис. 10, причем эти несколько эквипотенциальных поверхностей простираются
вокруг катушек внутри окна сердечника, который находится на потенциале земли.
Следует отметить, что изоляционные барьеры, показанные на рис. 9, приблизительно повторяют контуры
эквипотенциальных поверхностей, показанных на рис. 10. Следовательно, напряжение в любой конкретной
точке перпендикулярно поверхности изоляционного барьера. Также следует отметить, что отказ катушки 43 на
сердечник, то есть на землю, может произойти только при пробитии нескольких барьеров 53–59
включительно. Кроме того, отказ изоляции между катушками 43 и 49, например, требует пробития барьеров
53–58 включительно. Аналогично, отказ между любыми двумя точками внутри обмотки может произойти
только при пробитии ряда барьеров, диэлектрическая прочность которых пропорциональна напряжению
между этими точками в обмотке.
Поскольку толщину барьеров можно контролировать, можно спроектировать их таким образом, чтобы
диэлектрическая прочность барьеров была пропорциональна импульсному напряжению между различными
точками обмотки для любого конкретного распределения напряжения. Однако предпочтительнее
использовать статическую пластину, прилегающую к первой катушке обмотки, как показано на рис. 6 и 9.
Используя статическую пластину и относительно небольшое количество широких катушек, можно получить
практически равномерное распределение импульсных напряжений по всей высоковольтной обмотке. Таким
образом, изоляционная структура может быть спроектирована таким образом, чтобы распределение
материала, наиболее эффективно выдерживающее испытание на низкочастотное наведенное напряжение,
также было наиболее эффективным для противостояния импульсным напряжениям.
Для того чтобы эффективность предлагаемой конструкции изоляционного барьера 80 была легко понятна, на
фиг. 11 и 12 показана традиционная конструкция и приблизительное распределение эквипотенциальных
поверхностей, соответствующих этой конкретной конструкции 85. На фиг. 11 показан сердечник, состоящий из
двух пакетов магнитного материала 61 и 62, каждый из которых обеспечивает магнитный путь, окружающий
часть обмотки. На смежных ножках двух пакетов вместе образуется обмотка трансформатора.
Низковольтные обмотки 63 и 64 также расположены рядом с концами окон вокруг обмотки сердечника 95, а
обмотки 66–72 включительно соединены последовательно, образуя высоковольтную обмотку, которая
соединена между проводником 65 линейного вывода и проводником 73 заземляющего вывода. При такой
конструкции обычно предусматривают изоляционные каналы 74 по краям отдельных обмоток и ряд барьеров
75, окружающих весь пакет обмоток в пространстве между пакетом обмоток J05 и железным сердечником, а
также между концами пакета и низковольтными обмотками, как показано в окне слева на рисунке.
На рис. 12 приблизительно показаны 110 эквипотенциальных поверхностей 77, существующих вокруг катушек
высоковольтной обмотки, изображенной на рис. 11. Обращаясь к рис. 12, можно заметить, что напряжение
очень велико вокруг внешнего угла 115 концевой катушки 66, подключенной к высоковольтному выводу. Из-за
этой высокой концентрации напряжения необходимо, чтобы расстояние A от высоковольтной катушки до
сердечника, или 120, и расстояние B от высоковольтной катушки 66 до низковольтной катушки 64 были
относительно большими. Именно это напряжение в углах группы высоковольтных обмоток определяет
основные зазоры изоляции, то есть размеры A и B, необходимые для данной конструкции трансформатора.
Как видно из рисунка 12, основная изоляция, необходимая между катушкой 72 и низковольтным проводником
130 397,312, обеспечивает требуемую диэлектрическую прочность.
Уменьшение зазоров между двумя электродами высоковольтной обмотки и между заземленным концом
высоковольтной обмотки и низковольтной обмоткой 70 приводит к низкому реактивному сопротивлению в этих
обмотках.
Это желательная особенность, поскольку в этом случае можно использовать в трансформаторах больших
размеров простую конструкцию, показанную на рис. 9, в которой одна обмотка высокого напряжения
расположена между двумя группами обмоток низкого напряжения. В трансформаторах больших размеров,
которые по своей природе имеют высокое реактивное сопротивление, ранее было необходимо использовать
большее количество обмоток высокого напряжения и групп обмоток низкого напряжения, чтобы снизить
реактивное сопротивление до желаемого значения.
На фиг. 13 показана одна схема намотки катушек, специально адаптированная для больших
трансформаторов 85, в частности, для трансформаторов 85, и использующая принцип изобретения. На фиг.
13 показана стопка железных пластин 78, окружающих одно окно, поскольку 90 две стопки сердечников в
поперечном сечении через обмотки, проходящие через окно сердечника, аналогичны. В конструкции,
показанной на фиг. 13, показаны две группы обмоток низкого напряжения 79 и 81 95, расположенные на
концах обмотки аналогично конструкции, показанной на фиг. 9 и 11, причем группы катушек соединены между
собой проводником 82 и подключены к клеммным проводникам 83 и 84. Стопки катушек, каждая из которых
имеет трапециевидную форму в поперечном сечении высоковольтной обмотки на фиг.
9, Предусмотрены и соединены параллельно между проводником высокого напряжения j05 86 и заземляющим
проводником 87, причем пакеты расположены таким образом, что меньшие или высоковольтные катушки
находятся рядом друг с другом в центре всей обмотки, и между ними расположена статическая пластина i10
88, соединенная с клеммным проводником 86. Последовательные катушки 89–95 двух пакетов простираются
от центра обмотки до точек, прилегающих к группам обмоток низкого напряжения 115 79 и 81 соответственно,
и соединены посредством проводников 96 и 97 с заземляющим проводником 87.
Расположен ряд изоляционных барьеров 98–104, причем меньший из них вложен в больший, внутренний
барьер 98 окружает высоковольтные клеммные катушки 89, а каждый из больших барьеров 99–104
включительно окружает эти катушки вместе со следующими большими катушками двух групп обмотки 125,
примыкающими к следующему меньшему изоляционному барьеру.
Следует отметить, что в конструкции, показанной на рис. 13, заземленные концы высоковольтных обмоток, то
есть катушка 63 (3 p), или участок между катушкой 72 и сердечником трансформатора, подвергаются очень
низким напряжениям. Следует отметить, что в конструкции, показанной на рис. 9, в которой изоляция
расположена в соответствии с принципом данного изобретения, это неравномерное распределение
напряжений по всей основной изоляции в значительной степени устранено, и изоляция подвергается
напряжениям практически равномерно по всей своей длине.
Обращаясь к рис. 11, следует отметить, что если концентрация напряжений в углу катушки 66 достаточна для
пробития изоляции проводника и изоляционного канала 74 по краю катушки, то существует путь утечки по
всей длине группы обмоток, показанный пунктирной линией 76. Обращаясь к рис. 12, следует отметить, что
этот путь утечки проходит через эквипотенциальные линии таким образом, что практически все напряжение
высоковольтной обмотки проходит вдоль этого пути. Следовательно, разрушение изоляции вдоль группы
происходит легко, когда обмотка подвергается достаточному импульсному напряжению. Поэтому было
необходимо обеспечить достаточное расстояние между катушками, расположенными, как показано на рис. 11,
чтобы длина этого пути утечки была достаточно большой для обеспечения необходимой диэлектрической
прочности при импульсном напряжении.
В конструкции, показанной на рис. 11, расстояние между витками высоковольтной обмотки значительно
больше, чем требуется для надлежащей циркуляции охлаждающего масла между витками. В предлагаемой
конструкции, как показано на рис. 9, расстояние между витками высоковольтной обмотки должно быть
достаточным только для изоляционных барьеров между витками и для циркуляции охлаждающего масла.
Поэтому конструкция, показанная на рис. 9, гораздо экономичнее с точки зрения занимаемого пространства,
поскольку витки могут быть расположены близко друг к другу, а также потому, что витки на низковольтном
конце обмотки могут быть шире, что требует меньшего пространства между сердечником и краями витков и
гораздо меньшей изоляции между этими точками.
Дополнительное пространство может быть также сэкономлено между заземленным концом высоковольтной
обмотки и низковольтной обмоткой, то есть вместо полной изоляции между катушкой 72 и низковольтной
катушкой 63, как показано на рис. 11, между катушкой 49 и катушкой 41 используется относительно
небольшое количество изоляции, как показано на рис. 9. В этом положении на рис. 9 показан один
изоляционный барьер.
9 Следует отметить, что каждый из изображенных барьеров может представлять собой один или несколько
барьеров, если это необходимо, для 397,312. 397,312 означает, что катушки 95 примыкают к обмоткам низкого
напряжения 79 и 81, так что между обмотками высокого и низкого напряжения требуется очень небольшая
изоляция. Это приводит к уменьшению длины всей обмоточной структуры и к низкому реактивному
сопротивлению, что очень желательно, особенно для трансформаторов больших размеров.
При такой конструкции также отсутствует концентрация напряжений в углах высоковольтной катушки, и,
следовательно, основная изоляция, соответствующая расстоянию А, может быть значительно меньше, чем
требуется в конструкции, показанной на рис. 11 и 9.
На рисунках 14 и 15 показаны другие варианты расположения обмоток, в которых в высоковольтной обмотке
используются катушки с градуированными размерами. На каждом из этих рисунков изображено одно
сердечник, а катушки показаны только в контуре, при этом следует понимать, что высоковольтные катушки на
рисунке...
14 снабжены барьерами, аналогичными показанным на рис. 13, и каждым из пакетов намоток высокого
напряжения, показанных на рис.
снабжены самолетами Harrier, аналогичными показанным на рис. 9.
Обращаясь к рис. 14, видно, что железные пластины 105 образуют центральное окно, внутри которого
располагаются катушки низкого напряжения 106; Предусмотрены обмотки 107 и 108, которые показаны как
соединенные последовательно между клеммным проводником 109 и клеммным проводником 112
проводниками 110 и 111. При желании можно использовать параллельное соединение. Группа катушек 107,
поскольку она находится между двумя двойными пакетами высоковольтных обмоток, будет иметь количество
катушек, соответствующее сумме количества катушек в группах 106 и 108. Высоковольтная обмотка
соединена между линейным клеммным проводником 113 и заземляющим клеммным проводником 114 и
разделена на четыре группы градуированных катушек 115, 116, 117 и 118. Группы 115 и 116 соединены
вместе и с линейным клеммным проводником 113 посредством проводника 119, а две группы обмоток 117 и
118 соединены вместе и с линейным клеммным проводником 113 посредством проводника 120. Заземление,
или Концы обмоточных групп 115 и 116, работающие при низком напряжении, соединены с заземляющим
клеммным проводником 114 посредством проводника 121, а заземляющие, или низковольтные, концы
обмоточных групп 117 и 118 аналогичным образом соединены с заземляющим клеммным проводником 114
посредством проводника 122.
На рис. 15 показана основная структура 123, один.
Окно, показанное на рисунке, вмещает группы обмоток низкого напряжения 124, 125 и 126, причем группа
обмоток 125 имеет такое же количество витков, как и объединенные витки, содержащиеся в группах 124 и 126.
Группы обмоток низкого напряжения показаны соединенными последовательно между клеммными
проводниками 127 и 128 посредством проводников 129 и 130, хотя следует понимать, что может
использоваться и параллельное соединение 70. Обмотка высокого напряжения соединена между линейным
проводником 131 и заземляющим проводником 12 и включает две группы обмоток 133 и 134; соответственно,
показанные в схематическом виде, и 75 снабжены изоляционными барьерами, аналогичными показанным на
рис. 9. Обмоточные группы 133 и 134 соединены, соответственно, с проводниками 131 на клеммах линии
посредством проводников 135 и 136, и 80 с проводником 132 на клеммах заземления, соответственно,
посредством проводников 137 и 138.
Как было отмечено со ссылкой на рис. 12, основные зазоры изоляции A и B определяются концентрацией
напряжения в углах группы катушек на конце обмотки. В предлагаемом расположении катушек эта
концентрация менее выражена из-за увеличения ширины последовательных катушек обмотки. Это наглядно
показано на рис. 10, и поэтому основные зазоры изоляции A и B, необходимые в конструкции, показанной на
рис. 9, могут быть значительно меньше, чем те, которые требуются в конструкции, показанной на рис. 11.
Однако было установлено, что для достижения наилучших результатов желательно располагать ширину
катушек и ширину статических пластин, прилегающих к высоковольтным катушкам, таким образом, чтобы угол
группы катушек, если смотреть в разрезе, был более или менее круглым или закругленным, как показано
пунктирными линиями 141 и 142 на рис. 16. На рис. 139 эта фигура обозначает статическую пластину, а на
рис. 140 — несколько катушек. обмотки высокого напряжения.
Следует отметить, что в описанных до сих пор конструкциях обмотки были соединены между собой так
называемыми «старт-финишными» соединениями: то есть внутренний конец одной обмотки соединен с
внешним концом соседней обмотки. Было показано как математически, так и экспериментально, что этот тип
соединения обеспечивает лучшее распределение импульсных напряжений, чем так называемые
«старт-старт, финиш-финишные» соединения, где внутренние проводники соседних обмоток и внешние
проводники соседних обмоток попеременно соединены между собой. Однако было показано, что после
первых нескольких обмоток, начиная с высоковольтного конца обмотки, существует лишь незначительная
разница в распределении напряжения между «старт-финишными» соединениями и «старт-старт,
финиш-финишными» соединениями.
Поэтому в некоторых случаях оказалось целесообразным соединять первые несколько витков обмотки с
помощью соединений типа «старт-конец», а остальные витки — с помощью соединений типа «старт-старт,
конец-конец», поскольку последние проще в изготовлении. В так называемом соединении типа «старт-старт,
конец-конец» внутренние и внешние концы соседних витков соединяются вместе, как показано на
соединениях 155–158 включительно между витками 147 и 151 на рис. 17.
На фиг. 17 линейный клеммный проводник 143 соединен со статической пластиной 144 и с первой катушкой
145 обмотки, которая включает в себя пакет катушек 145–151 включительно, причем последняя соединена с
заземляющим проводником 152. Первые три катушки 145, 147 и 147 обмотки соединены между собой так
называемыми «начально-конечными» соединениями. То есть внутренний конец проводника, включающего
катушку 145, соединен посредством проводника 158 с внешним проводником катушки 146, а внутренний конец
катушки 146 соединен с внешним концом катушки 147 посредством проводника 154. Остальные катушки
обмотки соединены между собой проводниками 155–158 включительно, которые соединяют соответствующие
концы соседних катушек.
В описанных ранее конструкциях изоляционные барьеры показаны между отдельными катушками, полностью
окружающими катушку, а также включая катушки меньшей ширины внутри обмотки; количество барьеров
соответствует числу используемых катушек. При соединениях, показанных на рис. 17, можно использовать
барьеры, расположенные, как показано на Fin 18, в которых количество барьеров между катушкой и землей
меньше, чем положение этой катушки от низковольтного конца обмотки. Обращаясь к барьерам 159–163
включительно на рис. 18, первые три барьера окружают, соответственно, статную пластину и первые две
катушки 144, 145 и 146 и вложены таким же образом, как описано со ссылкой на первые три катушки на рис. 9.
Барьер 162 простирается между катушками 147 и 148, окружает катушки 147, 146 и 145 и статическую
пластину 144, а затем простирается между катушки 148 и 149, а также барьер 163, простирающийся между
катушками 149 и 150 и окружающий высоковольтный конец группы, затем помещается между катушками 150 и
151, так что барьеры 162 и 163 образуют каждый диэлектрический барьер между соседними поверхностями
трех катушек.
Другой вариант расположения барьеров заключается в создании полностью замкнутых ячеек, каждая из
которых окружает более одной катушки, как показано на рис. 19, где несколько барьеров 164, 165, 166 и 167
включают по два элемента, не заключенных в следующий меньший барьер.
В рассмотренной выше обмотке предполагалось, что обмотка высокого напряжения 70 имеет
распространенный тип, один конец которого заземлен либо напрямую, либо через импеданс, так что обмотка
имеет высоковольтный и низковольтный концы. Если обмотка не заземлена или если необходимо
использовать любой из концов обмотки высокого напряжения в качестве ее линейного клеммного конца,
может быть использован метод изоляции, показанный на рис. 20.
В данной конструкции высоковольтная обмотка 80 включает катушки с 168 по 175 включительно, и каждая
концевая катушка снабжена полной изоляцией от линии к земле. Катушки с 108 по 171 включительно,
образующие половину обмотки, имеют градуированный размер 85 и изолированы 1 с помощью вложенных
барьеров 176, 177, 178 и 179 способом, описанным ранее, а оставшиеся катушки с 172 по 175 включительно
аналогично изолированы 90 барьерами с 180 по 183 включительно. Каждая группа вложенных барьеров
изолирует половину обмотки для половины общего напряжения на всей обмотке.
Оставшиеся барьеры 184, 185 и 186 95 окружают обе группы обмоток, как показано на рисунке.
Следует отметить, что при такой конструкции отказ от одного конца группы до другого, то есть между
катушками 168, 100 и 175, может произойти только в результате пробития нескольких барьеров 176–183
Соседние файлы в папке патенты