具有强制直接冷却的电气设备制造技术

具有强制直接冷却的电气设备。本发明专利技术涉及用于连接到高电压的电气设备(1)，该电气设备具有：有源部件，该有源部件具有能够磁化的芯和至少一个绕组装置(31)，所述至少一个绕组装置分别包围芯的芯部段并且具有相互感应地耦合的绕组(29、30)，其中，在绕组中构造有冷却通道(28)(19)；填充有绝缘液体的罐(2)，该有源部件完全布置在该罐中，其中，罐(2)具有至少一个绝缘液体入口(10)和至少一个绝缘液体出口(11)，所述至少一个绝缘液体入口和至少一个绝缘液体出口通过布置在罐(2)外的循环系统(12)彼此连接，该循环系统包括冷却单元(14)和用于使绝缘液体循环的泵(13)，为了创造该电气设备建议，每个绝缘液体入口(10)通过在罐(2)中延伸的绝缘液体线路(19)与布置在绕组装置(31)的端侧之一上的分配单元(18)连接，该分配单元将冷却的绝缘液体分配到冷却通道(28)上。将冷却的绝缘液体分配到冷却通道(28)上。将冷却的绝缘液体分配到冷却通道(28)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有强制直接冷却的电气设备


[0001]本专利技术涉及一种用于连接到高电压的电气设备，该电气设备具有有源部件，该有源部件具有可磁化的芯和至少一个绕组装置，所述至少一个绕组装置分别包围该芯的芯部段并且具有相互感应地耦合的绕组，其中，在绕组中构造有冷却通道，该电气设备还具有充满绝缘液体的罐，有源部件完全布置在该罐中，该罐具有至少一个绝缘液体入口和至少一个绝缘液体出口，所述至少一个绝缘液体入口和至少一个绝缘液体出口通过布置在罐外的循环系统彼此连接，该循环系统具有冷却单元和用于使绝缘液体循环的泵。

技术介绍

[0002]这种电气设备已经从WO 2008/184775 A1中已知。在那里示出了铁路变压器，其具有有源部件和罐，有源部件完全布置在该罐中。有源部件包括具有两个芯柱的芯，芯柱分别被两个彼此同心地布置的绕组包围。罐具有以形状互补的方式围绕绕组的外轮廓的中间部分。布置在罐中的用于绝缘和冷却的绝缘液体通过冷却系统进行循环。
[0003]WO 2016/038222A1公开了一种铁路变压器，其具有有源部件和罐，其中，有源部件的芯完全布置在罐外。在此，铁路变压器通过芯紧固在轨道车辆上，从而不会将大的力引入到罐中。因此，罐可以由诸如塑料之类的轻质材质制成。
[0004]铁路变压器设计用于安装在铁路车辆、例如机车或驱动车上。铁路变压器用于根据不同的输入电压为机车或驱动车的驱动提供所需的牵引电压。已知的铁路变压器具有位于地电势的金属罐，该金属罐填充有绝缘液体、例如酯类液体。变压器的所谓的有源部件布置在罐中，该有源部件具有由可磁化的片组成的芯和至少两个同心地包围芯的部段的绕组。为了将变压器连接到高电压，罐配备有套管。通常，绝缘液体通过布置在罐外的冷却系统循环。
[0005]先前已知的电气设备具有缺点，即由于罐的形状互补的结构，绕组不能再被充分地冷却，使得绝缘液体在运行时迅速生热并且电气设备只能在低功率下运行。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种开篇所提及的类型的电气设备，在该电气设备中，改进了绕组的冷却。
[0007]本专利技术通过以下方式解决该技术问题：绝缘液体入口通过在罐中延伸的绝缘液体线路与布置在绕组装置的端侧之一上的分配单元连接，该分配单元将冷却的绝缘液体分配到冷却通道上。
[0008]根据本专利技术，冷却的绝缘液体不再仅引入到罐中。更确切地说，在本专利技术的范畴中，冷却的绝缘液体有针对性地直接引导至绕组的冷却通道。一方面，绝缘液体线路用于将冷却的绝缘液体直接引入到绕组的冷却通道中。绝缘液体线路在绝缘液体入口和分配单元之间延伸。冷却的绝缘液体在绝缘液体入口处被引入到电气设备的罐中。由于绝缘液体线路，与罐中较热的绝缘液体的混合不再如在现有技术中那样直接发生在绝缘液体入口后
面。更确切地说，全部的冷却的绝缘液体直接引导至分配单元。最后，分配单元确保冷却的绝缘液体均匀地分布到绕组中的冷却通道上。以这种方式，冷却的绝缘液体直接引入到绕组的冷却通道中，由此改进了绕组的冷却。由于改进的冷却，根据本专利技术的电气设备可以在更高的电功率的情况下例如以更高的电流运行。
[0009]绝缘液体线路有利地是管线。管线易于生产，并且因此可以成本有利地在市场中以各种变型获得。
[0010]在本专利技术的一种优选的变型中，分配单元具有容纳单元，该容纳单元的前侧面向绝缘液体入口并且该容纳单元具有贯通开口，该贯通开口设计用于容纳绝缘液体线路的排出口，其中，该容纳单元的背侧设有至少一个内槽。根据本专利技术的该实施方式，绝缘液体线路通到容纳单元的贯通开口中。因此，冷却的绝缘液体从绝缘液体入口流至贯通开口并且从那里到达容纳单元背侧上的所述内槽或每个内槽。一个或多个内槽用于绝缘液体的径向分布。
[0011]在一种优选的实施方式中，槽以环形的方式构造并且与贯通开口连接。根据本专利技术，分配单元布置在绕组装置的面向绝缘液体入口的端侧处。通过环形的设计，绝缘液体的分布适配于绕组的圆柱形设计，因为冷却通道以均匀分布的方式在彼此平行的轴向方向上延伸穿过绕组。
[0012]有利地，分配单元具有贴靠在容纳单元的背侧上的孔板，该孔板具有贯通孔并且在其背离容纳单元的一侧配备有间隔保持件。间隔保持件放射状地定向并且指向共同的中间点。在此，间隔保持件彼此间具有恒定的距离并且在孔板的整个圆周上分布。换句话说，间隔保持件界定了蛋糕块状的中间空间。
[0013]根据在这方面的扩展方案，孔板、间隔保持件和外密封环界定了分配空腔，该分配空腔分别与至少一个冷却通道连接。绝缘液体通过容纳单元的槽径向地分布并且通过贯通孔到达分配空腔之一，该分配空腔如上文已经解释的那样在其设计方面类似于蛋糕块。每个所述分配空腔在轴向方向上由相应的绕组装置的端侧和孔板界定。间隔保持件在径向方向上界定每个分配空腔，因此分配空腔在外部和内部由圈形密封环在圆周上封闭。间隔保持件分别在孔板的背侧上放射状地在径向方向上延伸。绝缘液体从均匀地供有冷却的绝缘液体的分配空腔到达绕组的冷却通道。
[0014]容纳单元和孔板有利地盘形地设计。盘形设计实现电气设备的紧凑的结构形式。
[0015]分配单元优选地在俯视图中具有圆形外轮廓。以这种方式，分配单元适配于绕组装置的外形，在本专利技术的范畴中，分配单元布置在绕组装置的端侧处。
[0016]在本专利技术的范畴中，绕组装置的绕组优选地彼此同心地布置。绕组装置的外绕组例如设计为针对比更靠内布置的次级绕组更高的电压的初级绕组，反之亦然。除了初级和次级绕组之外，每个绕组装置还可以具有其他绕组、例如辅助运行绕组、阶梯绕组或类似绕组。
[0017]分配单元优选地由非导电材料制成。以这种方式，根据本专利技术的电气设备的电磁特性不受分配单元的影响或至少仅受其轻微影响。
[0018]罐优选地具有两个金属端盖，由非导电材料制成的中间部分在所述两个金属端盖之间延伸。中间部分例如与绕组的外轮廓形状互补地设计并且由轻质材料制成。
[0019]在本专利技术的意义上，轻质材料是自重比钢低两倍的任何材料。因此，钢具有7.85
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7.87g/cm3的密度。具有小于3.9g/cm3的密度的材料是本专利技术的意义上的轻质材料。这种轻质材料的示例是铝、塑料和纤维增强塑料。优选地，中间部分基本上由密度为2.5g/cm3的玻璃纤维增强塑料制成。
[0020]在本专利技术的一种优选的变型中，芯具有两个彼此平行地延伸的芯柱，所述芯柱分别被绕组装置包围，其中，芯柱通过下磁轭和上磁轭彼此连接。以这种方式形成闭合的磁路。因此，在本专利技术的该变型中，两个绕组装置例如总共设置有四个绕组，其中，每两个绕组彼此同心地布置并且包围芯的共同柱作为芯部段。在此例如是内部的低压绕组和包围该低压绕组的高压绕组。芯还具有另一个柱，其同样被低压或高压绕组包围。两个低压绕组和高压绕组在此例如串联连接。分别延伸通过两个绕组装置之一的芯柱因此彼此平行地定向。罐的中间部分的内壁在整个圆周上依照相应的绕组装置的外绕组的外轮廓设计。
[0021]应当理解，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于连接到高电压的电气设备(1)，具有
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有源部件，所述有源部件具有能够磁化的芯和至少一个绕组装置(31)，所述至少一个绕组装置分别包围所述芯的芯部段并且具有相互感应地耦合的绕组(29、30)，其中，在所述绕组中构造有冷却通道(28)(19)，
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填充有绝缘液体的罐(2)，所述有源部件完全布置在所述罐中，其中，
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所述罐(2)具有至少一个绝缘液体入口(10)和至少一个绝缘液体出口(11)，所述至少一个绝缘液体入口和所述至少一个绝缘液体出口通过布置在所述罐(2)外的循环系统(12)彼此连接，所述循环系统包括冷却单元(14)和用于使所述绝缘液体循环的泵(13)，其特征在于，每个绝缘液体入口(10)通过在所述罐(2)中延伸的绝缘液体线路(19)与布置在所述绕组装置(31)的端侧之一上的分配单元(18)连接，所述分配单元将冷却的绝缘液体分配到所述冷却通道(28)上。2.根据权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述绝缘液体线路是管线(19)。3.根据权利要求1或2所述的电气设备(1)，其特征在于，所述分配单元(18)具有容纳单元(20)，所述容纳单元的前侧面向所述绝缘液体入口(10)或多个绝缘液体入口之一并且所述容纳单元具有贯通开...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限公司，
类型：发明
国别省市：