Transformador eléctrico con diafragma y método de enfriarlo.

Transformador eléctrico de tipo seco incluyendo

una caja (10);

un conjunto de núcleo magnético (20) dispuesto dentro de la caja, teniendo el conjunto de núcleo magnético unprimer elemento de núcleo, un segundo elemento de núcleo y un tercer elemento de núcleo;

al menos tres conjuntos de bobina (30, 40, 50), de los que el primer conjunto de bobina (30) está dispuestocoaxialmente alrededor del primer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un primer conducto de gasinterior que se extiende axialmente (38) situado entre el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina,teniendo el primer conjunto de bobina (30) una primera bobina exterior,

un segundo conjunto de bobina (40) está dispuesto coaxialmente alrededor del segundo elemento de núcleo yradialmente separado de él por un segundo conducto de gas interior que se extiende axialmente (48) situado entre elsegundo elemento de núcleo y el segundo conjunto de bobina, teniendo el segundo conjunto de bobina (40) unasegunda bobina exterior;

un tercer conjunto de bobina (50) dispuesto coaxialmente alrededor del tercer elemento de núcleo y radialmenteseparado de él por un tercer conducto interior de gas que se extiende axialmente (58) situado entre el tercerelemento de núcleo y el tercer conjunto de bobina,

dos diafragmas (62, 64) dispuestos dentro de la caja, estando sellados esencialmente los dos diafragmas a laprimera bobina exterior y estando sellados esencialmente a una porción de la caja y estando dispuestos para guiarun fluido gaseoso refrigerante en serie a través del primer conducto interior de gas (38), a través del segundoconducto interior de gas (48) y a través del tercer conducto interior de gas (58), donde una porción horizontal y otravertical (66, 68) de cada uno de los dos diafragmas (62, 64) están conectadas por una porción de uniónesencialmente sellada al fluido gaseoso de refrigeración de manera que desvíen el fluido gaseoso de refrigeración yde tal manera que guíen el fluido gaseoso de refrigeración de modo que fluya dentro de un volumen de bobina extraa lo largo de los lados exteriores de la bobina exterior tercera, segunda y primera después de haber sido guiado através del tercer conducto interior de gas (58).

Transformador eléctrico con diafragma y método de enfriarlo Algunos aspectos de la invención se refieren a un transformador eléctrico, en particular a un transformador eléctrico que tiene una caja, y que también tiene, más en concreto, un conjunto de núcleo magnético y al menos dos conjuntos de bobina dispuestos en él. Otros aspectos se refieren a un método de enfriar dicho transformador eléctrico.

Antecedentes técnicos:

Los transformadores eléctricos son cada vez más potentes con el tiempo, y capaces de transformar voltajes, corrientes y potencia cada vez más altos. Una limitación importante de tales transformadores, especialmente los transformadores secos, es su refrigeración. Si la refrigeración es insuficiente, algunas partes del transformador pueden sobrecalentarse. Tanto la generación de calor como la refrigeración se distribuyen por lo general de forma no homogénea en el transformador, y por lo tanto puede haber algunas porciones de sobrecalentamiento local (puntos calientes) en el transformador. Dicho sobrecalentamiento local puede reducir drásticamente la duración y la fiabilidad del transformador.

Por lo tanto, se usan varios esquemas de refrigeración para enfriar los transformadores. Por ejemplo, US 2.751.562 describe un transformador de tipo seco con refrigeración por aire. El transformador incluye un elemento deflector que se extiende desde una superficie interior de la caja de transformador a junto a la periferia exterior de un devanado del transformador, con un espacio entre la periferia exterior del elemento de devanado y el borde adyacente del elemento deflector.

WO 02082478 describe un transformador monofásico refrigerado por líquido y sumergido en líquido que está encerrado en un depósito y usa un sistema de tubo para guiar en paralelo el líquido refrigerante a través de cámaras cilíndricas que rodean los devanados de un primer y un segundo elemento de núcleo, respectivamente.

GB 691849 describe un transformador refrigerado por líquido que está encerrado en un depósito y en cuyo depósito el líquido refrigerante es guiado en paralelo a través de conductos de fluido de cada una de las dos disposiciones de bobina desde una entrada en la parte inferior de la pared lateral del depósito a una salida en la parte superior de la pared lateral del depósito. Se ha previsto un diafragma con orificios que empuja el líquido refrigerante a través de los orificios al espacio entre la superficie exterior de las patas de núcleo magnético y un cilindro adyacente que soporta las bobinas de transformador.

US 2388565 describe un transformador sumergido en aceite dispuesto en un depósito con una circulación refrigerante en serie que se ha dispuesto a través de los conductos interiores de una primera y una segunda disposición de bobina. El aceite circula desde un orificio de admisión en el lado inferior a través de varios conductos de la primera disposición de bobina y pasa a un compartimiento a lo largo del exterior de la primera y segunda disposición de bobina. A continuación, el aceite circula desde el compartimiento a varios conductos de la segunda disposición de bobina y sale mediante una cámara separada en el lado inferior debajo de la segunda disposición de bobina a través de una abertura de escape.

US 2615075 describe un transformador sumergido en aceite provisto de un refrigerador en forma de un radiador fuera del depósito de transformador. El aceite circula desde el lado inferior al lado superior del depósito a través de conductos de fluido que están formados entre el núcleo magnético y bobinas circundantes.

Otros transformadores con medios de refrigeración de dicha clase se describen por ejemplo en DE 909122, DE 1563160, US 2927736 y US 2459322.

Sin embargo, en el transformador anterior, queda espacio para la mejora de la eficiencia de refrigeración.

Resumen de la invención En vista de lo anterior, se facilita un transformador eléctrico según la reivindicación 1, y un método según la reivindicación 12. Otras ventajas, características, aspectos y detalles que se pueden combinar con realizaciones aquí descritas son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos.

Según un primer aspecto, un transformador eléctrico de tipo seco incluye una caja; un conjunto de núcleo magnético dispuesto dentro de la caja, teniendo el conjunto de núcleo magnético un primer elemento de núcleo; un primer conjunto de bobina está dispuesto coaxialmente alrededor del primer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un primer conducto interior de fluido gaseoso que se extiende axialmente situado entre el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina, teniendo el primer conjunto de bobina una primera bobina exterior; y al menos un diafragma dispuesto dentro de la caja, estando el diafragma esencialmente sellado a la primera bobina exterior.

El conjunto de núcleo magnético incluye un segundo elemento de núcleo, y el transformador eléctrico también incluye un segundo conjunto de bobina que tiene una segunda bobina exterior. El segundo conjunto de bobina está dispuesto coaxialmente alrededor del segundo elemento de núcleo y radialmente separado de él por un segundo conducto interior de fluido gaseoso que se extiende axialmente situado entre el segundo elemento de núcleo y el segundo conjunto de bobina. El al menos único diafragma puede estar esencialmente sellado a la segunda bobina exterior y preferiblemente también a una bobina exterior de un tercer conjunto de bobina, y/o posiblemente también a al menos una porción del conjunto de núcleo. El al menos único diafragma se puede disponer para guiar un fluido gaseoso de refrigeración en serie a través del primer conducto interior de fluido gaseoso y a través del segundo conducto interior de fluido gaseoso.

El conjunto de núcleo magnético también tiene un tercer elemento de núcleo, y el transformador eléctrico incluye además un tercer conjunto de bobina coaxialmente dispuesto alrededor del tercer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un tercer conducto interior de fluido que se extiende axialmente situado entre el tercer elemento de núcleo y el tercer conjunto de bobina. Dos diafragmas están dispuestos para guiar el fluido gaseoso de refrigeración en serie a través de los conductos interiores de fluido primero, segundo y tercero.

Según otro aspecto, un transformador eléctrico de tipo seco incluye una caja; un conjunto de núcleo magnético dispuesto dentro de la caja, teniendo el conjunto de núcleo magnético al menos un primer elemento de núcleo dispuesto dentro de la caja; un primer conjunto de bobina coaxialmente dispuesto alrededor del primer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un primer conducto interior de fluido gaseoso que se extiende axialmente situado entre el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina, teniendo el primer conjunto de bobina una primera bobina exterior; al menos un diafragma dispuesto dentro de la caja para guiar un fluido gaseoso refrigerante a través del primer conducto interior de fluido y a continuación por la primera bobina exterior. El fluido gaseoso de refrigeración no circula por la primera bobina exterior directamente después de fluir a través del primer conducto interior de fluido, es decir, hay cierto flujo entre ellos. Por otra parte, el flujo aquí descrito deberá estar dentro de un solo ciclo de refrigeración, es decir, en el caso de un fluido gaseoso refrigerante circulante, el fluido no puede ser refrigerado de nuevo, por ejemplo, en un intercambiador de calor entre dos de los pasos aquí descritos uno después del otro.

Los elementos de núcleo primero y segundo pueden ser paralelos uno a otro. Además, los al menos dos diafragmas se pueden disponer para guiar el fluido refrigerante a través del primer conducto interior de fluido y el segundo conducto interior de fluido en zigzag. Aquí, zigzag significa que los al menos dos diafragmas están dispuestos para guiar el fluido refrigerante a lo largo de un recorrido de fluido refrigerante que tiene una primera porción en el primer conducto interior de fluido y una segunda porción en el segundo conducto interior de fluido, siendo la primera y la segunda porción antiparalelas una a otra. El recorrido de fluido refrigerante tiene una tercera porción en el tercer conducto interior de fluido, y la segunda porción es antiparalela a la primera porción y a la tercera porción.

Además, se puede disponer al menos dos diafragmas para guiar el fluido gaseoso de refrigeración por el exterior de la primera bobina exterior después de haber sido guiado a través del primer y del segundo conducto interior de fluido gaseoso, y con el paso de guiar... [Seguir leyendo]

1. Transformador eléctrico de tipo seco incluyendo una caja (10) ;

un conjunto de núcleo magnético (20) dispuesto dentro de la caja, teniendo el conjunto de núcleo magnético un primer elemento de núcleo, un segundo elemento de núcleo y un tercer elemento de núcleo;

al menos tres conjuntos de bobina (30, 40, 50) , de los que el primer conjunto de bobina (30) está dispuesto coaxialmente alrededor del primer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un primer conducto de gas interior que se extiende axialmente (38) situado entre el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina, teniendo el primer conjunto de bobina (30) una primera bobina exterior,

un segundo conjunto de bobina (40) está dispuesto coaxialmente alrededor del segundo elemento de núcleo y radialmente separado de él por un segundo conducto de gas interior que se extiende axialmente (48) situado entre el segundo elemento de núcleo y el segundo conjunto de bobina, teniendo el segundo conjunto de bobina (40) una segunda bobina exterior;

un tercer conjunto de bobina (50) dispuesto coaxialmente alrededor del tercer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un tercer conducto interior de gas que se extiende axialmente (58) situado entre el tercer elemento de núcleo y el tercer conjunto de bobina,

dos diafragmas (62, 64) dispuestos dentro de la caja, estando sellados esencialmente los dos diafragmas a la primera bobina exterior y estando sellados esencialmente a una porción de la caja y estando dispuestos para guiar un fluido gaseoso refrigerante en serie a través del primer conducto interior de gas (38) , a través del segundo conducto interior de gas (48) y a través del tercer conducto interior de gas (58) , donde una porción horizontal y otra vertical (66, 68) de cada uno de los dos diafragmas (62, 64) están conectadas por una porción de unión esencialmente sellada al fluido gaseoso de refrigeración de manera que desvíen el fluido gaseoso de refrigeración y de tal manera que guíen el fluido gaseoso de refrigeración de modo que fluya dentro de un volumen de bobina extra a lo largo de los lados exteriores de la bobina exterior tercera, segunda y primera después de haber sido guiado a través del tercer conducto interior de gas (58) .

2. El transformador eléctrico según la reivindicación 1, donde los dos diafragmas (62, 64) están dispuestos dentro de la caja (10) para guiar un fluido gaseoso refrigerante esencialmente en serie a través del primer conducto interior de gas (38) y el segundo conducto interior de gas (48) , de tal manera que durante la operación los dos diafragmas guíen el fluido gaseoso de refrigeración de manera que fluya primero a través del primer conducto interior de gas para enfriar al menos parcialmente el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina y a continuación a través del segundo conducto interior de gas para enfriar al menos parcialmente el segundo elemento de núcleo y el segundo conjunto de bobina.

3. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el primer y el segundo elemento de núcleo son paralelos uno a otro, y donde los dos diafragmas (62, 64) están dispuestos para guiar el fluido gaseoso de refrigeración a través del primer conducto interior de gas (38) y el segundo conducto interior de gas (48) en zigzag.

4. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la caja (10) tiene al menos una entrada de fluido gaseoso refrigerante (12) y al menos una salida de fluido gaseoso refrigerante (14) .

5. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, donde la caja (10) está sellada, incluyendo además el transformador un intercambiador de calor para enfriar el fluido gaseoso de refrigeración después de haber completado un ciclo de refrigeración.

6. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el primer conjunto de bobina

(30) incluye una pluralidad de bobinas dispuestas coaxialmente alrededor del primer elemento de núcleo.

7. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el primer elemento de núcleo y el segundo elemento de núcleo se extienden en paralelo uno a otro a lo largo de un eje vertical, y donde el al menos único diafragma (62, 64) tiene la porción horizontal que se extiende en un plano horizontal y la porción vertical (66, 68) que se extiende en un plano vertical.

8. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde una porción vertical (66) de un diafragma está sellada al diafragma (64) y a una cara superior de la caja (10) , y a las caras delantera y trasera de la caja (10) .

9. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde una porción vertical (68) de un

diafragma está sellada al diafragma (62) y a una cara inferior de la caja (10) , y a las caras delantera y trasera de la caja (10) .

10. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde un diafragma (64) está 5 colocado verticalmente desviado con respecto al otro diafragma (62) .

11. El transformador eléctrico según alguna de las reivindicaciones 1 a 7, donde los dos diafragmas (62, 64) incluyen al menos dos porciones de diafragma horizontales y al menos dos porciones de diafragma verticales.

12. Método de enfriar un transformador eléctrico de tipo seco (1) usando un fluido gaseoso refrigerante, incluyendo el transformador eléctrico una caja (10) , dos diafragmas (62, 64) dispuestos dentro de la caja (10) ;

un conjunto de núcleo magnético (20) dispuesto dentro de la caja, teniendo el conjunto de núcleo magnético un primer elemento de núcleo, un segundo elemento de núcleo y un tercer elemento de núcleo; al menos tres conjuntos de bobina, de los que un primer conjunto de bobina (30) está dispuesto coaxialmente alrededor del primer elemento de núcleo y 20 radialmente separado de él por un primer conducto de gas interior que se extiende axialmente (38) situado entre el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina;

un segundo conjunto de bobina (40) coaxialmente dispuesto alrededor del segundo elemento de núcleo y radialmente separado de él por un segundo conducto de gas interior que se extiende axialmente (48) situado entre el 25 segundo elemento de núcleo y el segundo conjunto de bobina;

un tercer conjunto de bobina (50) coaxialmente dispuesto alrededor del tercer elemento de núcleo y radialmente separado de él por un tercer conducto interior de gas que se extiende axialmente (58) situado entre el tercer elemento de núcleo y el tercer conjunto de bobina;

incluyendo el método:

guiar el fluido gaseoso de refrigeración a través del primer conducto interior de gas (38) enfriando por ello al menos parcialmente el primer elemento de núcleo y el primer conjunto de bobina;

guiar el fluido gaseoso de refrigeración procedente del primer conducto interior de gas (38) a través del segundo conducto interior de gas (48) enfriando por ello al menos parcialmente el segundo elemento de núcleo y el segundo conjunto de bobina;

guiar el fluido gaseoso de refrigeración procedente del segundo conducto interior de gas (48) a través del tercer conducto interior de gas (58) enfriando por ello el tercer elemento de núcleo y el tercer conjunto de bobina al menos parcialmente; y

desviar y guiar el fluido gaseoso de refrigeración por los dos diafragmas (62, 64) de tal manera que fluya dentro de 45 un volumen de bobina extra a lo largo de los lados exteriores de las bobinas exteriores tercera, segunda y primera después de haber sido guiado a través del tercer conducto interior de gas (58) .