Transformador.

Transformador, que comprende un núcleo de transformador (50, 70) con al menos un brazo de núcleo

(10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) así como un arrollamiento principal (106a,b, 112) dispuesto alrededor del brazo de núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) respectivo en una zona de arrollamiento (62) similar a un cilindro hueco y un arrollamiento adicional (108a,b, 114) dispuesto cerca del núcleo conectado eléctricamente con él, caracterizado porque la sección transversal del brazo de núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) y/o de un yugo de núcleo configurado del núcleo de transformador (50, 70) presentan en un plano imaginario de la sección transversal transversalmente a su extensión respectiva al menos dos zonas (12, 14, 32, 34) separadas por medio de una abertura y porque al menos un arrollamiento (19, 20, 38, 40, 84, 86) del arrollamiento adicional (108a, b, 114) respectivo está guiado a través de la abertura.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12006409.

Solicitante: ABB TECHNOLOGY AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: AFFOLTERNSTRASSE 44 8050 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: WEBER,BENJAMIN, CARLEN,MARTIN, CORNELIUS,FRANK, STEINMETZ,THORSTEN, ZHANG,JIAHUA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Detalles de transformadores o de inductancias en... > H01F27/28 (Bobinas; Arrollamientos; Conexiones conductoras)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Detalles de transformadores o de inductancias en... > H01F27/38 (Organos de núcleos auxiliares; Bobinas o arrollamientos auxiliares)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Detalles de transformadores o de inductancias en... > H01F27/24 (Núcleos magnéticos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Transformadores fijos no cubiertos por el grupo H01F... > H01F30/12 (Transformadores bifásicos, trifásicos o polifásicos)

PDF original: ES-2532363_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Transformador La invención se refiere a un transformador con las características de la reivindicación 1 de la patente.

Un ejemplo de un transformador se describe en la publicación US-A-2010103585.

Se conoce, en general, que en las redes de distribución de energía eléctrica se emplean transformadores para acoplar entre sí fuentes de alimentación de diferentes planos de la tensión. Tales transformadores se realizan en un plano de la tensión próximo al consumidor o bien próximo al generador con frecuencia como transformadores secos y presentan, por ejemplo, tensiones nominales en el intervalo de 1kV a 6kV en el lado de baja tensión y tensiones nominales en el intervalo de 10kV a 30kV en el lado de alta tensión, existiendo potencias nominales correspondientes en el intervalo de, por ejemplo, 0, 5 MVA a 10 MVA. Pero también en el campo de las instalaciones de energía eólica encuentran aplicación tales transformadores, dirigiéndose aquí la potencia nominal de un transformador de acuerdo con la potencia de una instalación de energía eólica correspondiente. En virtud de las corrientes nominales altas en la zona de baja tensión, que pueden tener, por ejemplo, algunos 100ª, los desarrollos de baja tensión están realizados con frecuencia arrollados a partir de un conductor de banda, de manera que la anchura de un conductor de banda corresponde la mayoría de las veces a la longitud axial completa de un arrollamiento respectivo del transformador. De acuerdo con la forma de realización y los requerimientos del transformador, el número de arrollamientos en el lado de baja tensión está, por ejemplo, en la zona de diez arrollamientos, en particular también en el caso de aplicaciones para instalaciones de energía eólica, donde la tensión generada en el lado del generador es correspondientemente reducida y debe colocarse a través del transformador en un nivel de trabajo más elevado.

Para fines de regulación, un modo de proceder conocido consiste en proveer con preferencia el (los) arrollamiento (s) en el lado de alta tensión de un transformador con varias tomas, que se pueden seleccionar, por ejemplo, por medio de un conmutador de fases respectivo, de manera que el comportamiento de multiplicación del trasformador es variable de esta manera en una zona de regulación. En aplicaciones para instalaciones de energía eólica es necesaria una posibilidad elevada de regulación, para asegurar una adaptación del transformador a las condiciones marginales que resultan a partir de diferentes condiciones del viento.

La parte activa de un transformador presenta un circuito cerrado de hierro y al menos un arrollamiento de alta tensión y un arrollamiento de baja tensión con arrollamientos cerrados de número entero alrededor del brazo de núcleo respectivo. La tensión inducida por cada bucle de conductor cerrado depende de la frecuencia de la red, de la densidad del flujo y de la sección transversal del núcleo.

Es un inconveniente, por una parte, que un conmutador de fases dispuesto en el lado de alta tensión es muy complejo de fabricar en virtud de la alta solicitación de la tensión y que la regulación de la tensión se puede realizar mínima en aquella fase de la tensión, que corresponde a la tensión inducida de un arrollamiento completo. En el caso de una regulación de la tensión, la fase de regulación mínima está limitada, por lo tanto, a la diferencia de la tensión entre dos arrollamientos. Esto es especialmente desfavorable en los arrollamientos de banda en el lado de baja tensión mencionados anteriormente, porque en virtud del número total relativamente reducido de arrollamientos, por ejemplo en el intervalo de diez, no es posible una regulación fina en la zona de por ejemplo +/-15 %, por ejemplo en etapas de , 5 % alrededor de la multiplicación nominal.

Partiendo de este estado de la técnica, el cometido de la invención es preparar un transformador, que posibilita en el lado de baja tensión una regulación de la tensión en etapas pequeñas de la tensión, pudiendo fabricarse más fácilmente un conmutador escalonado correspondiente en virtud de la solicitación de la tensión entonces más reducida.

Este cometido se soluciona por medio de un transformador del tipo mencionado al principio. Éste caracteriza porque la sección transversal del brazo de núcleo y/o de un yugo de núcleo configurado del núcleo de transformador presentan en un plano imaginario de la sección transversal transversalmente a su extensión respectiva al menos dos zonas separadas por medio de una abertura y porque al menos un arrollamiento del arrollamiento adicional respectivo está guiado a través de la abertura.

La idea básica de la invención consiste en reducir la tensión inducida de un arrollamiento completo, que está previsto para fines de regulación, porque éste no rodea la sección transversal del núcleo de brazo completo o bien de un yugo de núcleo del núcleo del transformador sino solamente una parte de la sección transversal. De esta manera se rodea también sólo una parte del flujo a través del brazo de núcleo o bien a través del yugo de núcleo y se reduce de manera correspondiente la tensión inducida en tal arrollamiento. A tal fin está previsto de acuerdo con la invención que la sección transversal del brazo de núcleo o bien la sección transversal del yugo de núcleo presenten en un plano imaginario de la sección transversal transversalmente a su extensión respectiva al menos dos zonas, que están separadas una de la otra por una abertura. La extensión debe entenderse en la dirección longitudinal de una sección de brazo o de yugo respectiva. En principio, no tiene importancia en qué ángulo dentro

del plano de la sección transversal se extienda la abertura, siendo decisivas las condiciones marginales de la técnica de fabricación. Esta abertura posibilita conducir uno o también varios arrollamientos del arrollamiento adicional a través de ella, con lo que se reduce la subida de la tensión del arrollamiento respectivo. De esta manera se consigue un escalonamiento más fino de la tensión del arrollamiento adicional.

Una abertura puede ser realizada, por ejemplo, por medio de un taladro, que está conducido a través del brazo de núcleo o el yugo de núcleo. En el caso de un núcleo de transformador estratificado se puede crear a través de escotaduras correspondientes en una zona de capas de chapa de la misma manera una abertura similar a un canal para un conductor por ejemplo redondo. De acuerdo con otra forma de realización de la invención, la abertura está realizada como intersticio, que se extiende a lo largo del brazo de núcleo. Un intersticio de este tipo se puede realizar fácilmente de acuerdo con el tipo de núcleo de transformador.

Evidentemente, también es posible prever un número correspondientemente elevado de intersticios y, por lo tanto, también de zonas de la sección transversal. La división puede ser, en principio, discrecional para cumplir los requerimientos pañetados a la capacidad de regulación, por ejemplo 1/3 o Â. Pero también se pueden realizar fases de tensión específicas, colocando varios arrollamientos alrededor de una parte del brazo, por ejemplo 3 arrollamientos alrededor de  de la sección transversal del brazo de núcleo, 4 arrollamientos alrededor de 1/5 de la sección transversal del brazo de núcleo o 9 arrollamientos alrededor de 1/10 de la sección transversal del brazo de núcleo. Si se colocan los arrollamientos por separado alrededor de una parte de la sección transversal del brazo de núcleo, se puede utilizar el circuito a través de la selección del sentido de arrollamiento o bien de la polaridad del arrollamiento (adicional) , para dejar actuar a éste o bien por adición o por sustracción. De esta manera es posible reducir... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Transformador, que comprende un núcleo de transformador (50, 70) con al menos un brazo de núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) así como un arrollamiento principal (106a, b, 112) dispuesto alrededor del brazo de núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) respectivo en una zona de arrollamiento (62) similar a un cilindro hueco y un arrollamiento adicional (108a, b, 114) dispuesto cerca del núcleo conectado eléctricamente con él, caracterizado porque la sección transversal del brazo de núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) y/o de un yugo de núcleo configurado del núcleo de transformador (50, 70) presentan en un plano imaginario de la sección transversal transversalmente a su extensión respectiva al menos dos zonas (12, 14, 32, 34) separadas por medio de una abertura y porque al menos un arrollamiento (19, 20, 38, 40, 84, 86) del arrollamiento adicional (108a, b, 114) respectivo está guiado a través de la abertura.

2. Transformador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura es un intersticio, que se extiende a lo largo del brazo del núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) .

3. Transformador de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque al menos el arrollamiento adicional (108a, b, 114) está formado por un conducto de banda placa.

4. Transformador de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el conductor de banda plana está rodeado al menos en la zona de la abertura (16, 36, 58, 60, 82) por una capa adicional de material de aislamiento eléctrico.

5. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el arrollamiento adicional (108a, b, 114) está provisto con varias tomas (22, 24, 42, 44, 116) que acceden a diferentes arrollamientos (18, 20, 38, 40, 84, 86) del arrollamiento adicional (108a, b, 114) .

6. Transformador de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque están previstos unos medios de conmutación, para conectar el arrollamiento principal opcionalmente con una de las tomas (22, 24, 42, 44, 116) , de manera que de esta manera se puede adaptar el número de los arrollamientos activos del arrollamiento principal (106a, b, 112) y del arrollamiento adicional (108a, b, 114) conectados eléctricamente entre sí.

7. Transformador de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de conmutación comprenden un conmutador escalonado (118) y/o componentes electrónicos de potencia.

8. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo del transformador (50, 70) está formado por un disco anular de núcleo exterior (52) similar a un rectángulo y por al menos dos discos anulares de núcleo interiores (54, 56) rodeados similares a un rectángulo, en el que en la zona del brazo entre secciones adyacentes entre sí de los discos anulares de núcleo (52, 54, 56) está formado u intersticio (16, 36, 58, 60, 82) respectivo.

9. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el núcleo de transformador (50, 70) está formado por tres discos anulares de núcleo (72, 74, 76) similares a un rectángulo, dispuestos en un triángulo, en el que en la zona del brazo entre secciones adyacentes entre sí de los discos anulares del núcleo (72, 74, 76) está formado un intersticio (16, 36, 58, 60, 82) respectivo.

10. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el núcleo de transformador (50, 70) es un núcleo anular, a través del cual está formado el al menos un brazo de núcleo (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) .

11. Transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque radialmente alrededor del arrollamiento principal (16a, b, 112) está dispuesto otro arrollamiento (107a, b) separado galvánicamente.

12. Transformador de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque éste está realizado trifásico.

13. Transformador de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el arrollamiento principal (16a, b) dispuesto alrededor de un brazo de núcleo de transformador (10, 30, 64, 78, 80) está conectado eléctricamente en serie con un arrollamiento adicional (108a, b 114) , que está dispuesto alrededor del mismo brazo de núcleo 10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) .

14. Transformador de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el arrollamiento principal (106, 112) dispuesto alrededor de un brazo de núcleo de transformador (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) está conectado en serie eléctricamente con un arrollamiento adicional (108a, b, 114) , que está dispuesto alrededor de un brazo de núcleo de transformador (10, 30, 64, 78, 80, 102 + 104) adyacente.