本发明专利技术提供了一种基于磁流体自循环技术的新型防爆变压器磁流体自循环散热装置，其主要部件包括：热汇管1，永磁体2，固定件3，第一管道4，第二管道5，外部散热部分6，石墨片7，循环管道8，磁流体9，变压器铁芯10。该装置能克服传统防爆变压器散热器散热效率低，噪声大，维护工作量大、需要外加能量驱动等缺陷，而且能够很好的解决变压器的散热问题，达到快速、有效降低变压器温度的目的，确保大容量防爆变压器在满负荷运行情况安全运行；同时，进一步提高冷却的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一种防爆变压器的散热装置，尤其涉及一种利用磁流体的自循环散热装置。
技术介绍
防爆变压器在正常工作过程中会在铁芯和绕组等部件中产生损耗，然后不可逆转地产生大量的热量，需要尽快进行散热。特别是随着变压器容量的增大，漏磁通增大，相应杂散损耗增加；变压器的尺寸和容量增加并不成比例造成局部杂散损耗增加；大容量变压器电流大，特别是低压绕组和各并联导线间有循环电流通过，也相应增加附加损耗。因此， 变压器产生热量的散发难度随体积和容量的增大而增大，需要采取附加散热措施来降低温升，而采取附加散热措施来降低温度，而采取附加措施就会相应的增加了变压器的附加损耗。但是，防爆变压器内部由于没有旋转运动带动气流，它的冷却要比旋转电机更为困难。目前对防爆变压器的散热主要采用自然散热和风冷方式两种方式。已有技术是在变压器线圈浇注体中设置轴向风道，使变压器内部气体流通，热量散发。但其存在的缺点是只有轴向风道散热不够快，特别对于大体积大容量的变压器，散热效果不明显，而且在轴向风道的两头出口中设置有垫块与夹件相连接，垫块会堵塞部分风道。这种散热方式只能在通风比较好的室外应用，对于一些密闭的室内变压器，由于通风不好，往往会处在高温运行的状态，在室温达到37°C以上时，变压器温度可达到100°C以上，逼近变压器报警温度，给生产带来极大地安全隐患。风冷方式是利用风机进行吹风达到散热的目的。现有的防爆变压器风冷散热大都是利用普通的引风机，其有一个蜗壳状的风机壳体，其侧面为轴向进风口，壳体的切线方向有一个排风口，壳内装有板状叶片与电机轴相接，叶片轴承支撑在壳体上，这种散热方式噪声非常大，工作时震动剧烈，散热效果差，使用寿命也相对较短。除以上两种散热方式以外，还有采用水冷的方式为变压器散热，这种散热方式虽然与前两种相比，效果有所改进。但是，由于其仅仅是利用水的热对流原理进行散热，效率不高，所以散热效果仍然不明显。同时，由于采用了水做散热介质，这也为防爆变压器的安全运行带来的隐患。以上几种防爆变压器散热方式，除自然散热方式之外，均需要外加电源，这种方案对于变压器来说，一是增加了系统的复杂度，同时也不够环保。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种新型防爆变压器磁流体自循环散热装置，能克服传统防爆变压器散热器散热效率低，噪声大，维护工作量大、需要外加能量驱动等缺陷，而且能够很好的解决变压器的散热问题，达到快速、有效降低变压器温度的目的， 确保大容量防爆变压器在满负荷运行情况安全运行；同时，进一步提高冷却的效果。磁流体自循环的机理在于利用磁流体的温度特性、热磁效应、热磁对流等性质，将变压器顶端产生的热能直接转化为机械能。热磁对流当在较高的磁场强度下，对磁流体提供热量，磁流体的磁矩减少。因此， 把磁流体从高温和高磁场强度区喷出所需要的功小于磁流体从低温、低磁场强度区进入所做的功。温度特性磁流体的饱和磁化强度随温度的升高而减小，至居里点时，磁性完全消失。温度下降后，磁性可重新恢复。磁热效应当磁场强度改变时，磁流体的温度也改变。即当磁流体进入较高磁场强度区域时，磁流体被加热；当离开磁场区域时，磁流体被冷却。同样原理，磁场强度的升高可加热磁流体。在散热装置的磁流体循环回路中，由于温度的分布不同，所以循环通路中各部分存在一定的温差，因此磁流体受到的磁力也存在一个差值。温度低处，磁流体的磁化强度大，受到的磁场力也较大，温度高处，磁流体的磁场强度小，受到的磁场驱动力也较小，这样在磁场区域内，磁性粒子受力就会不平衡。温度较低的磁流体被吸入磁力场内部，在磁场内，由外部提供的热源加热，随着温度的升高，其磁化强度减小，所产生的磁场力驱动磁流体流动。因此不需要任何外加能量的驱动，磁流体也可以在磁力的推动下而流动，从而实现能量的直接转化或传递。在磁场分布不均因素的影响下，热汇管和循环管道中会出现局部涡流，涡流的循环方向为顺时针。由于涡流的存在，整个通道中流动循环的流动速度增加，从而传递更多的热量。涡流的作用如同泵，可吸取流体，使流体更快循环。当磁场强度增加时，传热率也相应的增加。除热磁对流现象促进磁流体散热之外，液体的自然对流也会使磁流体流动，这使磁流体传递的热能显著增加。由于推动磁流体流动的磁力远大于磁流体的浮升力，因此，在外加磁场作用下，用磁流体可以很容易控制自然对流，加快磁流体的流动速度。有数据表明，当给磁流体悬浮液加入少量的磁场(10毫特斯拉)，热传导性可增强了 300%。本专利技术提供一种防爆变压器磁流体的循环散热装置，包括热汇管，永磁体，固定件，第一管道，第二管道，外部散热部分，石墨片，循环管道，磁流体和变压器铁芯。其中，热汇管安装在变压器铁芯的顶端，其一端与循环管道连通，另一端与第一管道连通。循环管道围绕在变压器铁芯的两侧和底部，其一端连通热汇管，另一端与第二管道连通。外部散热部分的管道连通第一管道和第二管道，石墨片粘附在外部散热部分的外表面。永磁体通过固定件安装在热汇管的内部靠近两侧循环管道的其中一端。磁流体在热汇管，循环管道，第一管道，第二管道和外部散热部分组成的通道中循环流动。所述磁流体的溶液包括磁性颗粒和作为载液的变压器油。所述磁性颗粒占整个磁流体溶液中的体积分数的3 % -10 %。磁性颗粒的材料为兼具磁性和导电性能的Mn-Si铁氧体粒子温度敏感性磁流体作为流动介质，其居里温度为441。所述磁流体的制备过程为将磁性颗粒用去离水清洗，烘烤，除去杂质；将所述磁性颗粒加入表面活化剂中搅拌，恒温反应，再用有机溶剂清洗掉多余的表面活化剂；将上述磁性颗粒在搅拌条件下均勻分散到过渡液中，加入一定量的载液并加热，恒温反应至过渡液完全挥发；在搅拌条件下冷却，即制得所述磁流体。所述永磁体为烧结钕铁硼磁。所述热汇管，循环管道，第一和第二管道均采用铝合金材料加工。所述永磁体安装在热汇管连通第一管道的一端，则第一管道形成为输入管道，第二管道形成为输出管道，磁流体沿第一管道至热汇管，循环管道，第二管道，外部散热部分的方向流动。当磁流体的表面活化剂作用下降时，利用1000瓦，28kHz的超声波的对磁流体进行作用，使其恢复活性。本专利技术的实现方法在防爆变压器铁芯壁外围安装一套磁流体循环冷却设备，主要利用磁流体的热对流特性，在不附加任何外在动力的前提下，利用变压器铁芯本身的热量和外加的永久磁场，促使磁流体在磁力的推动下流动，将铁芯的热量向变压器外部传递， 由此实现了一种防爆变压器磁流体冷却循环散热装置。在本专利技术中在防爆变压器铁芯壁顶端安置一个热汇管与铁芯上沿附着在一起， 变压器铁芯和绕组产生的热量直接传递到热汇管，在热汇管顶端一侧安装有永磁体，永磁体为热汇管中的磁流体提供一个恒定的磁场，永磁体通过固定件和热绝缘材料与热汇管连接在一起。在本专利技术中防爆变压器铁芯两侧及底部安装有循环管道，循环管道直接与热汇管相连，形成一个循环通路。在本专利技术中磁流体通过输出管道被引到变压器外部，磁流体在外部散热部分中自然冷却，通过输入管道，被冷却的磁流体再次回到热汇管中。在本专利技术中为了提高外部散热部分的散热效率，在外部散热部分的外壁粘附有石墨片。石墨片为已知最薄的高导热炭材料，系有具六角晶格结构的碳原子所组成，是目前物理及材料科学领域中最热门的研究对象之一。石墨片不仅具有优良的导电、导热性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种防爆变压器磁流体的循环散热装置，其特征在于，包括热汇管(1)，永磁体0)， 固定件(3)，第一管道0)，第二管道(5)，外部散热部分(6)，石墨片(7)，循环管道(8)，磁流体(9)和变压器铁芯(10)，其中，热汇管(1)安装在变压器铁芯(10)的顶端，其一端与循环管道(8)连通，另一端与第一管道(4)连通；循环管道(8)围绕在变压器铁芯(10)的两侧和底部，其一端连通热汇管(1)，另一端与第二管道( 连通；外部散热部分(6)的管道连通第一管道(4)和第二管道(5)，石墨片(7)粘附在外部散热部分(6)的外表面；永磁体⑵通过固定件⑶安装在热汇管⑴的内部靠近两侧循环管道⑶的其中一端；磁流体(9)在热汇管(1)，循环管道(8)，第一管道0)，第二管道( 和外部散热部分 (6)组成的通道中循环流动。2.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁流体(9)的溶液包括磁性颗粒和作为载液的变压器油。3.—种如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁性颗粒占整个磁流体溶液中的体积分数的3% -10%。4.一种如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁性颗粒的材料为兼具磁性和导电性能的Mn-Si...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏成勇，武佩刚，徐龙霞，季中勇，
申请(专利权)人：江苏中联电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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