Transformador de tipo seco y método de fabricación de un transformador de tipo seco.

Transformador eléctrico de tipo seco (10) que comprende:

- un ensamblaje de bobina (12) que incluye al menos un embobinado (30),

dicho al menos un embobinado (30) incluye un conductor eléctrico (2) enrollado alrededor de un eje longitudinal (1) en una pluralidad de giros concéntricos (3);

- al menos un sector de enfriamiento (4) definido entre giros adyacentes de dicha pluralidad de giros concéntricos (3);

- una pluralidad de espaciadores (40) que están situados dentro de dicho al menos un sector de enfriamiento (4) y están separados entre sí para permitir que tengan una pluralidad de conductos de aire (41) cada uno definido entre dos espaciadores adyacentes de dicha pluralidad de espaciadores (40);

- al menos un protector eléctrico (50) que está situado en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) y está dispuesto para proteger eléctricamente dicha pluralidad de conductos de aire (41), caracterizado por el hecho de que dicho al menos un protector eléctrico (50) comprende un primer borde terminal (53) que se conecta al giro en el lado interno del sector de enfriamiento (4), un segundo borde terminal (54) que es libre y eléctricamente aislado de las partes circundantes y una parte central que se extiende entre dicho primero y segundo bordes terminales (53, 54) y está situado en el lado externo de dicha pluralidad de espaciadores (40).

Transformador de tipo seco y método de fabricación de un transformador de tipo seco [0001] La presente invención se refiere a un transformador eléctrico, y más particularmente a un transformador eléctrico de tipo seco que tiene un ensamblaje de bobina mejorada, y a un método de fabricación de un transformador eléctrico de tipo seco.

Es muy conocido en la técnica el uso de transformadores eléctricos cuya tarea básica es permitir el intercambio de energía eléctrica entre dos o más sistemas eléctricos normalmente de voltajes diferentes; en la práctica, un transformador convierte electricidad de un voltaje en electricidad de otro voltaje, ya sea de valor mayor o menor.

Muchos transformadores eléctricos comunes generalmente comprenden un núcleo magnético compuesto por una o varias patas o brazos conectados por horquillas que juntos forman una o varias ventanas de núcleo; alrededor de las patas están dispuestos ensamblajes de bobina primarios y secundarios correspondientes, donde cada ensamblaje de bobina está compuesto por uno o varios arrollamientos de fase, por ejemplo arrollamientos de bajo voltaje, arrollamientos de alto voltaje. Los arrollamientos de fase se realizan normalmente por embobinado alrededor de unos conductores adecuados de mandril, por ejemplo láminas, hilos o cables, o bandas, para conseguir el número deseado de giros.

Algunas técnicas de embobinado típico usadas para formar bobinas son las denominadas técnicas de embobinado de hoja y disco o embobinado de disco de hoja; en la práctica, en la técnica de embobinado de hoja se usa una hoja de ancho completo de conductor eléctrico, mientras en la técnica de embobinado de disco de hoja o de disco se usa una parte de la hoja, es decir que tiene un ancho que se corresponde con el disco que se va a enrollar.

El tipo de técnica de embobinado que se utiliza para formar una bobina se determina principalmente por el número de giros de la bobina y la corriente de la bobina.

Para arrollamientos de alta tensión con un gran número de giros requeridos, se usa típicamente la técnica de embobinado de disco de hoja o de disco, mientras que para arrollamientos de baja tensión con un número menor de giros requeridos, típicamente se usa la técnica de embobinado de hoja.

Un aspecto importante en la fabricación de los transformadores eléctricos reside en su capacidad para ser enfriados; de hecho, durante las operaciones, los transformadores eléctricos generan una cantidad de calor sustancial que debería ser disipada en lo posible para evitar el sobrecalentamiento que afectaría negativamente a los rendimientos eléctricos de los transformadores.

Para conseguir el enfriamiento necesario, una solución típica consiste en incluir en los arrollamientos uno o varios sectores de enfriamiento o conductos definidos entre giros adyacentes; dentro de estos sectores de enfriamiento o conductos circula un fluido de refrigeración, aire en caso de transformadores de tipo seco. La forma de realización de sectores de enfriamiento o conductos de aire en los arrollamientos es hasta cierto punto más bien difícil y voluminosa, especialmente cuando los giros se enrollan en una configuración de tipo disco.

Además, la inclusión de conductos de aire en un embobinado de un transformador de tipo seco puede suponer 45 una diferencia en la capacitancia eléctrica entre los dos giros adyacentes que delimitan el sector de enfriamiento o conductos de aire y el resto de los propios giros; esto implica una distribución de voltaje desigual sobre los giros durante sacudidas de voltaje de alta frecuencia, por ejemplo impulsos de relámpagos, y puede llevar a roturas del material aislante en el sector de enfriamiento de los conductos de aire.

Patente de EE.UU. 3.678.428 divulga un transformador de energía que incluye un protector electroestático colocado entre los arrollamientos de alto y bajo voltaje; el protector está constituido por capas intercaladas de aislamiento y bandas conductoras que se ensamblan sobre un elemento de aislamiento y están colocadas alrededor del embobinado de baja tensión. El protector puede estar conectado a potencial de tierra mediante un cable de cabecera que está conectado a cada banda conductora.

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un transformador eléctrico de tipo seco y un método de fabricación de un transformador eléctrico de tipo seco con algunas mejoras con respecto al actual estado de la técnica.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un transformador eléctrico de tipo seco que comprende:

-un ensamblaje de bobina que incluye al menos un embobinado, dicho al menos un embobinado incluye un conductor eléctrico enrollado alrededor de un eje longitudinal en una pluralidad de giros concéntricos;

- al menos un sector de enfriamiento definido entre giros adyacentes de dicha pluralidad de giros concéntricos; 65

- una pluralidad de espaciadores que están situados dentro de dicho al menos un sector de enfriamiento y están distanciados entre sí para permitir tener una pluralidad de conductos de aire cada uno definido entre dos espaciadores adyacentes de dicha pluralidad de espaciadores;

- al menos un protector eléctrico que está situado en dicho al menos un sector de enfriamiento y está dispuesto para proteger eléctricamente dicha pluralidad de conductos de aire, caracterizado por el hecho de que dicho al menos un protector comprende un primer borde terminal que está conectado al giro en el lado interno del sector de enfriamiento, un segundo borde terminal que es libre y eléctricamente aislado de las partes circundantes y una parte central que se extiende entre dichos primer y segundo bordes terminales y está situado en el lado externo de dicha pluralidad de espaciadores.

También se proporciona conforme a la presente invención un método de fabricación de un transformador de tipo seco que comprende los pasos siguientes:

a) embobinado de un conductor eléctrico alrededor de un eje longitudinal en una primera pluralidad de giros concéntricos para formar una primera parte de un embobinado de un ensamblaje de bobina;

b) formación de al menos un sector de enfriamiento por posicionamiento, alrededor del último giro enrollado de dicha primera pluralidad de giros concéntricos, una pluralidad de espaciadores que están espaciados entre sí para formar una pluralidad de conductos de aire cada uno definido entre dos espaciadores adyacentes de dicha pluralidad de espaciadores, y luego continuando el embobinado de dicho conductor eléctrico alrededor de dicho eje longitudinal en una segunda pluralidad de giros concéntricos para formar una segunda parte de dicho embobinado de un ensamblaje de bobina, donde el primer giro de dicha segunda pluralidad de giros concéntricos está situada en el lado externo de dicha pluralidad de espaciadores, caracterizado por el hecho de que dicho paso b) comprende además proporcionar un protector eléctrico en dicho al menos un sector de enfriamiento, dicho protector eléctrico está dispuesto para proteger eléctricamente dicha pluralidad de conductos de aire, y donde dicha proporción de un protector eléctrico en dicho al menos un sector de enfriamiento comprende la conexión de un borde terminal de dicho al menos un protector eléctrico a dicho último giro enrollado de dicha primera pluralidad de giros concéntricos y colocación de una parte central de dicho al menos un protector eléctrico en el lado externo de dicho al menos un sector de enfriamiento entre el lado externo de dicha pluralidad de espaciadores y dicho primer giro enrollado de dicha segunda pluralidad de giros concéntricos y dejando un segundo borde terminal del protector eléctrico libre y eléctricamente aislado de las partes circundantes.

Las características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con respecto a la siguiente descripción, reivindicaciones anexas y dibujos que las acompañan, donde:

la figura 1 es una vista transversal esquemática de un transformador realizado conforme a la presente invención;

la figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal de un embobinado realizado según la invención;

la figura 3 es una vista en perspectiva que ilustra un embobinado de alta tensión realizado según la invención en una configuración tipo disco;

las figuras 4-6 muestran esquemáticamente un embobinado de bobina formado con un método de fabricación de la presente invención.

Debe observarse que en la descripción detallada que sigue, componentes idénticos tienen los mismos números de referencia, independientemente de si se muestran en diferentes formas de realización de la presente invención. Debería... [Seguir leyendo]

1. Transformador eléctrico de tipo seco (10) que comprende:

- un ensamblaje de bobina (12) que incluye al menos un embobinado (30) , dicho al menos un embobinado (30) incluye un conductor eléctrico (2) enrollado alrededor de un eje longitudinal (1) en una pluralidad de giros concéntricos (3) ;

- al menos un sector de enfriamiento (4) definido entre giros adyacentes de dicha pluralidad de giros concéntricos (3) ;

- una pluralidad de espaciadores (40) que están situados dentro de dicho al menos un sector de enfriamiento (4) y están separados entre sí para permitir que tengan una pluralidad de conductos de aire (41) cada uno definido entre dos espaciadores adyacentes de dicha pluralidad de espaciadores (40) ;

- al menos un protector eléctrico (50) que está situado en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) y está dispuesto para proteger eléctricamente dicha pluralidad de conductos de aire (41) , caracterizado por el hecho de que dicho al menos un protector eléctrico (50) comprende un primer borde terminal (53) que se conecta al giro en el lado interno del sector de enfriamiento (4) , un segundo borde terminal (54) que es libre y eléctricamente aislado de las partes circundantes y una parte central que se extiende entre dicho primero y segundo bordes terminales (53, 54) y está situado en el lado externo de dicha pluralidad de espaciadores (40) .

2. Transformador eléctrico de tipo seco (10) según la reivindicación 1, donde dicho al menos un protector eléctrico (50) comprende una pieza de conductor eléctrico.

3. Transformador eléctrico de tipo seco (10) según la reivindicación 2, donde dicho al menos un protector eléctrico (50) comprende una pieza de pre-corte adicional de dicho conductor eléctrico (2) que forma dicha pluralidad de giros concéntricos (3) .

4. Transformador eléctrico de tipo seco (10) según una o más de las reivindicaciones precedentes, donde comprende una pieza de cinta (114) que tiene los espaciadores (40) fijados a ella de manera espaciada.

5. Transformador eléctrico de tipo seco (10) según una o más de las reivindicaciones precedentes, donde dicho conductor eléctrico (2) se enrolla en una configuración de tipo hoja o de tipo disco alrededor de dicho eje longitudinal (1) .

6. Método de fabricación de un transformador de tipo seco (10) que comprende los pasos siguientes:

a) embobinado de un conductor eléctrico (2) alrededor de un eje longitudinal (1) en una primera pluralidad de giros concéntricos (3) para formar una primera parte de un embobinado (30) de un ensamblaje de bobina (12) ;

b) formación de al menos un sector de enfriamiento (4) colocando, alrededor del último giro enrollado de dicha primera pluralidad de giros concéntricos (3) , una pluralidad de espaciadores (40) que están espaciados entre sí para formar una pluralidad de conductos de aire (41) cada uno definido entre dos espaciadores adyacentes de dicha pluralidad de espaciadores (40) , y luego continuando embobinando dicho conductor eléctrico (2) alrededor de dicho eje longitudinal (1) en una segunda pluralidad de giros concéntricos (3) para formar una segunda parte de dicho embobinado (30) de un ensamblaje de bobina (12) , donde el primer giro de dicha segunda pluralidad de giros concéntricos (3) se sitúa en el lado externo de dicha pluralidad de espaciadores (40) , caracterizado por el hecho de que dicho paso b) comprende además proporcionar un protector eléctrico (50) en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) , dicho protector eléctrico (50) está dispuesto para proteger eléctricamente dicha pluralidad de conductos de aire (41) , y donde dicha provisión de un protector eléctrico (50) en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) comprende la conexión de un borde terminal (53) de dicho al menos un protector eléctrico a dicho último giro enrollado de dicha primera pluralidad de giros concéntricos y colocación de una parte central de dicho al menos un protector eléctrico en el lado externo de dicho al menos un sector de enfriamiento (4) entre el lado exterior de dicha pluralidad de espaciadores (40) y dicho primer giro enrollado de dicha segunda pluralidad de giros concéntricos (3) y dejando un segundo borde terminal (54) del protector eléctrico libre y eléctricamente aislado de las partes circundantes.

7. Método según la reivindicación 6, donde dicha provisión de un protector eléctrico (50) en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) comprende la provisión de una pieza de conductor eléctrico.

8. Método según la reivindicación 7, donde dicha provisión de un protector eléctrico (50) en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) comprende la provisión de una pieza de pre-corte adicional de dicho conductor eléctrico (2) que forma dicha primera y segunda pluralidad de giros concéntricos (3) .

9. Método según una o más de las reivindicaciones 6-8, donde comprende además:

- después de acabar el embobinado, inserción de una pluralidad de barras desmontables (43) en dicho al menos un sector de enfriamiento (4) ; y -fundido del embobinado (30) previamente enrollado.

5. eliminación de dicha pluralidad de barras desmontables (43) .

10. Método según la reivindicación 6, donde dicha colocación alrededor del último giro enrollado de dicha primera pluralidad de giros concéntricos (3) de una pluralidad de espaciadores (40) comprende provisión de una pieza de cinta (114) que mantiene los espaciadores (40) fijados a ella de manera separada y embobinado de la pieza de cinta alrededor de al menos una parte de dicho último giro enrollado de dicha primera pluralidad de giros concéntricos (3) .

11. Método según una o más de las reivindicaciones 6-10, donde dicho conductor eléctrico (2) está enrollado en una configuración de tipo disco o de tipo hoja alrededor de dicho eje longitudinal (1) .