Transformador de potencia con núcleo amorfo.

Transformador (10) de tipo seco con un núcleo configurado como núcleo de cinta enrollada compuesto de materialde cinta amorfo que es sensible frente a solicitaciones mecánicas,

con al menos un cuerpo de bobina (12) que rodeael núcleo, formado por al menos en cada caso una bobina primaria y bobina secundaria así como con al menos undispositivo de sujeción,

caracterizado por que

el dispositivo de sujeción sirve para la fijación de la al menos en cada caso una bobina primaria y bobina secundariay está formado por al menos dos elementos tensores (25) que se encuentran en contacto operativo entre sí ysolicitan el al menos un cuerpo de bobina en cada uno de sus lados frontales y por que el núcleo compuesto dematerial amorfo está sujeto por el dispositivo de sujeción de manera suspendida; estando sujeto el al menos uncuerpo de bobina independientemente del núcleo.

Transformador de potencia con núcleo amorfo La invención se refiere a un transformador de potencia de tipo seco y a un procedimiento para la fabricación de un transformador de tipo seco.

Los transformadores sirven para la transmisión de potencia en el suministro de energía mediante adaptación de tensión de un primer nivel de tensión a un segundo. En lugar de transformadores de potencia usados anteriormente de manera extendida con relleno de aceite se usan cada vez más transformadores de potencia de tipo seco, los denominados transformadores secos.

A este respecto, la estructura de un transformador de potencia de tipo seco es muy similar a la del transformador de potencia con relleno de aceite en el sentido de que también en el transformador de potencia de tipo seco los respectivos cuerpos de bobina están colocados en núcleos compuestos de material ferromagnético que están conectados respectivamente en ambos extremos con culatas magnéticas y forman un circuito magnético.

Sin embargo, en los transformadores secos se evacúa, mediante convección de aire, el calor perdido que se absorbió por el aceite en transformadores de potencia con relleno de aceite y se emitió a través de superficies de refrigeración adecuadas o refrigeradores separados. La capacidad térmica específica más baja del aire en comparación con el aceite significa por antonomasia una limitación de potencia para transformadores secos.

En las bobinas de un transformador cargado se producen pérdidas resistivas mediante las corrientes de bobina y mediante corrientes parásitas en el material conductor. A estas pérdidas resistivas se les superponen pérdidas en vacío y eventualmente pérdidas por cortocircuito así como pérdidas por histéresis.

Las pérdidas en vacío están determinadas principalmente mediante la inducción y la configuración del núcleo y de manera aproximada son independientes de la temperatura de funcionamiento del transformador. Las pérdidas por cortocircuito dependen de la temperatura y aumentan con carga constante con la temperatura o la resistencia específica del material conductor. Para mantener las pérdidas por histéresis lo más pequeñas posibles se usan preferentemente materiales de núcleo con bucles de histéresis muy estrechos.

Para reducir las pérdidas térmicas originadas según esto de un transformador seco y mejorar así su capacidad de carga, se usa recientemente de manera preferente material de núcleo amorfo en lugar de materiales de núcleo de estructura orientada.

Sin embargo, el uso de materiales amorfos requiere nuevas construcciones y nuevos modos de procesamiento, dado que el material amorfo es en gran parte sensible a la presión, de modo que según esto pueden reforzarse las pérdidas de núcleo.

Partiendo de este estado de la técnica es objetivo de la invención crear un transformador de potencia del tipo mencionado anteriormente cuya estructura constructiva se selecciona de modo que las ventajas del material de núcleo amorfo surtan efecto completamente, sin que como consecuencia de la carga de presión aumenten las pérdidas de núcleo.

Este objetivo se soluciona de acuerdo con la invención mediante las características representativas de la reivindicación 1.

Según esto se prevé de acuerdo con la invención que el núcleo compuesto de material amorfo esté sujeto por el dispositivo de sujeción de manera suspendida, sirviendo el dispositivo de sujeción para la fijación de la al menos en cada caso una bobina primaria y bobina secundaria y solicitando para ello el al menos un cuerpo de bobina respectivamente en sus lados frontales.

A este respecto se prevé que el núcleo amorfo esté fabricado respectivamente como núcleo de cinta enrollada de 55 material de cinta compuesto de material amorfo.

Preferentemente, según esto, se mantienen en su forma las bobinas de chapa dispuestas para su uso como núcleos por medio de una cinta resistente al desgarre, atando la cinta resistente al desgarre repetidamente a distancia una a otra alrededor del apilamiento de chapa, de modo que las bobinas de chapa están sujetas juntas. Los núcleos de cinta enrollada formados de esta manera tienen preferentemente un corte horizontal rectangular, es decir, enmarcan respectivamente una superficie rectangular. Sin embargo también pertenecen al ámbito de aplicación de la invención configuraciones con corte horizontal ovalado o circular.

De manera correspondiente a una forma de realización preferente de la invención, el transformador de acuerdo con 65 la invención está configurado como transformador trifásico y tiene tres núcleos dispuestos uno junto a otro que están comprendidos respectivamente por un cuerpo de bobina o arrollamiento.

Para ello están dispuestos al menos dos núcleos de cinta enrollada con sus lados longitudinales uno junto a otro y están envueltos para su unión mecánica por medio de material de cinta compuesto de material amorfo en el plano de bobinado, presentando todos los lados la misma sección transversal de bobinado, es decir el mismo espesor y la misma anchura.

Con otras palabras, en un perfeccionamiento ventajoso, están colocados al menos dos, preferentemente sin embargo mejor cuatro de los núcleos de cinta enrollada descritos anteriormente con sus lados longitudinales uno contra otro. Esta disposición así formada se envuelve así entonces por medio del material de cinta compuesto de material amorfo, de modo que como consecuencia de esta envoltura resultan en total cinco lados con igual sección transversal de bobinado.

De acuerdo con la presente invención, el dispositivo de sujeción está formado por al menos dos elementos tensores que se encuentran en contacto operativo entre sí y están dispuestos en cada lado frontal de un cuerpo de bobina. A este respecto se prevé que el dispositivo de sujeción esté realizado de modo que se introduzcan tensiones mecánicas que se producen con la fijación de los cuerpos de bobina, exclusivamente en la construcción de sujeción y en los cuerpos de bobina, de modo que si bien los núcleos comprendidos por los cuerpos de bobina están guiados en la construcción de sujeción sin embargo no están tensados, o sea expuestos a tensión mecánica.

De acuerdo con una configuración alternativa de la invención puede preverse que cada núcleo esté formado en forma de cilindro compuesto de material amorfo en forma de capa con al menos dos lados y una culata magnética conformada en sólo un extremo.

Ventajosamente, los elementos tensores de la construcción de sujeción están compuestos por material ferromagnético y sirven al mismo tiempo como culata magnética.

Según esto resulta ventajoso que cada núcleo esté unido de manera magnéticamente conductora con los elementos tensores del dispositivo de sujeción. Para ello se prevé que cada núcleo esté comprendido en el lado de extremo respectivamente en dos lados opuestos de los elementos tensores sin presión, manteniéndose los elementos tensores por medio de espaciadores unidos de manera fija con los elementos tensores exactamente a distancia con respecto al núcleo respectivo para evitar una carga por presión del núcleo como consecuencia de una sujeción del núcleo y la solicitación mecánica condicionada mediante esto.

El respectivo núcleo se introduce según esto en el sitio previsto con un extremo en el espacio libre entre los elementos tensores y se sujeta por medio de una placa de soporte unida igualmente de manera fija con los elementos tensores, de modo que por ejemplo en un transformador de acuerdo con la invención realizado como transformador trifásico están dispuestos tres núcleos a modo de columna uno junto a otro en el dispositivo de sujeción inferior que sirve como culata magnética inferior, engranando eventualmente en el espacio intermedio limitado por los dos elementos tensores evitando tensiones mecánicas.

Sin embargo, de manera correspondiente a una variante de realización de la invención es también posible que la construcción de sujeción esté compuesta por material no ferromagnético, en particular por plásticos reforzados con fibras. En este caso, si bien la construcción de sujeción no es parte del circuito de campo magnético, sin embargo toda la disposición presenta para ello un peso claramente reducido en comparación con una realización completamente de metal.

De acuerdo con otra mejora del transformador de acuerdo con la invención, cada núcleo está dotado en sus lados frontales de un soporte compuesto de material aislante. Este soporte sirve por un lado como aislamiento eléctrico y por otro lado como medio para el amortiguamiento frente a choques para el respectivo núcleo. Preferentemente, este soporte es de un material... [Seguir leyendo]

1. Transformador (10) de tipo seco con un núcleo configurado como núcleo de cinta enrollada compuesto de material de cinta amorfo que es sensible frente a solicitaciones mecánicas, con al menos un cuerpo de bobina (12) que rodea el núcleo, formado por al menos en cada caso una bobina primaria y bobina secundaria así como con al menos un dispositivo de sujeción,

caracterizado por que el dispositivo de sujeción sirve para la fijación de la al menos en cada caso una bobina primaria y bobina secundaria y está formado por al menos dos elementos tensores (25) que se encuentran en contacto operativo entre sí y

solicitan el al menos un cuerpo de bobina en cada uno de sus lados frontales y por que el núcleo compuesto de material amorfo está sujeto por el dispositivo de sujeción de manera suspendida; estando sujeto el al menos un cuerpo de bobina independientemente del núcleo.

2. Transformador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el transformador es un transformador 15 trifásico y comprende tres cuerpos de bobina con núcleo.

3. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el núcleo está configurado en forma de anillo con corte horizontal rectangular o ovalado o redondo.

4. Transformador de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que al menos dos núcleos de cinta enrollada de este tipo están dispuestos con sus lados longitudinales uno junto a otro y están envueltos para su unión mecánica por medio del material de cinta compuesto de material amorfo en el plano de bobinado, presentando todos los lados la misma sección transversal de bobinado.

5. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos tensores están compuestos de material ferromagnético y sirven al mismo tiempo como culata magnética, estando unido cada núcleo de manera magnéticamente conductora con los elementos tensores del dispositivo de sujeción.

6. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada núcleo está 30 dotado en sus lados frontales de un soporte compuesto de material aislante.

7. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en los extremos en el lado frontal de cada culata magnética están dispuestos soportes que unen las culatas magnéticas entre sí.

8. Transformador de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que los soportes están guiados a lo largo de los lados longitudinales del núcleo o de los núcleos que se encuentran en el exterior y están comprendidos por el correspondiente cuerpo de bobina.

9. Procedimiento para la fabricación de un transformador (10) de tipo seco con un núcleo de cinta enrollada 40 compuesto de material amorfo que es sensible frente a solicitaciones mecánicas, con al menos un cuerpo de bobina (12) que rodea el núcleo, formado por al menos en cada caso una bobina primaria y bobina secundaria, con al menos un dispositivo de sujeción para la fijación del cuerpo de bobina formado, estando formado el dispositivo de sujeción por al menos dos elementos tensores (25) que se encuentran en contacto operativo entre sí y solicitan el al menos un cuerpo de bobina en cada uno de sus lados frontales, estando sujeto el núcleo compuesto de material

amorfo por el dispositivo de sujeción de manera suspendida, estando sujeto el al menos un cuerpo de bobina independientemente del núcleo, con las siguientes etapas:

a) se proporciona material de cinta compuesto de material amorfo; b) a partir del material de cinta amorfo se fabrican mediante bobinado dos núcleos individuales en forma de

anillo con respectivamente igual sección transversal, preferentemente rectangular; c) los dos núcleos individuales se colocan con sus lados longitudinales uno contra otro y se envuelven en el plano de bobinado de los núcleos individuales con material de cinta, de modo que el núcleo presenta tres lados longitudinales con igual sección transversal; d) tensar el al menos un cuerpo de bobina con el dispositivo de sujeción,

e) los lados externos del núcleo de transformador fabricado de esta manera se dotan respectivamente de la bobina primaria eléctrica o de la bobina secundaria eléctrica; f) a continuación se realiza la conexión de las bobinas eléctricas.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, donde para fines de amortiguación frente a choques y de 60 aislamiento eléctrico se disponen al menos en el lado frontal inferior de cada núcleo esteras compuestas de caucho de silicona.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, donde para fines de amortiguación frente a choques y de aislamiento eléctrico se disponen en ambos lados de cada núcleo esteras compuestas de caucho de silicona. 65