BRPI0609599A2 - transformador com blindagem elétrica - Google Patents

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Abstract

TRANSFORMADOR COM BLINDAGEM ELéTRICA. A presente invenção refere-se a um transformador em particular, transformador de resina de fundição com, pelo menos, um enrolamento de baixa tensão e, pelo menos, um enrolamento de alta tensão. Por meio da disposição de uma blindagem elétrica em torno do enrolamento de alta tensão, é evitada uma descarga disruptiva da tensão de tal modo que a parede externa do transformador pode ser tocada por uma pessoa e, por outro lado, assegura uma blindagem eletromagnética do transformador. Por meio do emprego de passagens para as conexões elétricas que ficam internas é possível a instalação do transformador de acordo com a invenção em ambientes suscetíveis à sujeira e ao ar livre.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TRANSFORMADOR COM BLINDAGEM ELÉTRICA".
Descrição
A presente invenção refere-se a um transformador, em particu-lar, a um transformador de resina de fundição com, pelo menos, um enrola-mento de baixa tensão e, pelo menos, um enrolamento de alta tensão.
Na fabricação de um transformador, em particular, de umtransformador de resina de fundição, e da instalação logo em seguida emambientes muito diferentes, devem ser observados os mais diversos as-pectos da técnica de segurança. Em virtude das tensões empregadas nafaixa de média tensão e de alta tensão, uma segurança do revestimentoexterno do transformador contra toques é inevitável. Por esse motivo, ostransformadores são protegidos pelas coberturas externas ou paredes deproteção.
Além disso, do estado da técnica são conhecidas exclusivamen-te blindagens elétricas entre o enrolamento primário e de baixa tensão dotransformador. Essa blindagem reduz o acoplamento capacitivo e/ou induti-vo dos enrolamentos entre si, e reduz a impedância de acoplamento em fre-qüências mais elevadas. Assim, por exemplo, a patente DE 41 23 812 A1descreve um transformador com, pelo menos, um enrolamento primário e,pelo menos, um enrolamento de baixa tensão, sendo que, entre o enrola-mento primário e o enrolamento de baixa tensão está disposta uma blinda-gem, que está ligada com a massa do transformador através de uma resis-tência ôhmica. Isto leva, neste caso, do mesmo modo, à redução de induti-vidades de dispersão e/ou impedâncias de dispersão indesejadas nos enro-lamentos do transformador.
A patente DE 89 14 262.4 U1 descreve um transformador comenrolamentos da blindagem entre os enrolamentos primários e de baixa ten-são. Neste caso, aqui é escolhida uma blindagem como enrolamento isola-do, não fechado eletricamente de um material que pode ser magnetizado.Para evitar um curto-circuito na blindagem elétrica, não pode existir nenhumenrolamento fechado.A desvantagem em todos os transformadores atuais, em particu-lar, nos transformadores de resina de fundição do estado da técnica é a ne-cessidade de uma carcaça de proteção dispendiosa ou de uma proteçãoexterna em torno do transformador em uma instalação ao ar livre. Uma car- caça de proteção, do mesmo modo, é necessária no caso da instalação dotransformador em ambientes de clima desfavorável ou muito sujos. Emtransformadores de resina de fundição essa carcaça de proteção também énecessária, a fim de impedir o toque do transformador por uma pessoa. Pa-ra impedir uma descarga disruptiva da tensão, o intervalo entre a carcaça de proteção externa e o lado externo do transformador deve ser escolhido sufi-cientemente grande correspondente ao estado da técnica. Em virtude dessadesvantagem, devem ser disponibilizadas superfícies de manipulação maio-res que as necessárias para a operação de um transformador.
Por isso, a tarefa da presente invenção é disponibilizar um trans-formador compacto, fácil de ser fabricado, que seja seguro contra o toque.
De acordo com a invenção a tarefa é solucionada pelo fato deque, em torno do enrolamento de alta tensão está disposta uma blindagemelétrica. O enrolamento de alta tensão é, em particular, um enrolamento demédia tensão ou de alta tensão. Deste modo, de forma vantajosa, o poten-ciai de tensão entre a superfície da bobina e o enrolamento de alta tensão -que eventualmente leva à alta tensão - é estabelecido em zero e, com isso,também no caso de um toque por uma pessoa, é impedida uma descargadisruptiva da tensão. De forma vantajosa, a blindagem elétrica envolve qua-se completamente o enrolamento de alta tensão até os dutos de alimenta-ção e descarga elétrica.
Em uma execução vantajosa do transformador, a blindagem elé-trica está ligada com a massa elétrica e, com isso, aterrada. Através do ater-ramento da blindagem elétrica, o perigo para uma pessoa que toca a blinda-gem elétrica é minimizado ou evitado. De forma vantajosa, a blindagem elé-trica envolve o enrolamento cilíndrico de alta tensão coaxialmente, sendoque, a blindagem elétrica é interrompida na direção radial, e o espaço inter-mediário surgido dessa forma isola as extremidades da blindagem elétricana direção radial uma em relação à outra. Neste caso, as extremidades dablindagem precisam se sobrepor. Através dessa execução vantajosa dablindagem elétrica são evitadas correntes de curto-circuito dentro da blinda-gem elétrica. No espaço intermediário, um isolamento adicional pode evitaruma ligação elétrica das extremidades criadas desse modo da blindagemelétrica. De forma vantajosa, as extremidades da blindagem elétrica se so-brepõem, a fim de assegurar uma blindagem completa. Na área da sobre-posição, para evitar as correntes de curto-circuito, pode ser introduzido umisolamento, de forma ideal, uma folha de plástico de isolamento fina.
Em uma forma de execução vantajosa do transformador, a blin-dagem elétrica é constituída de um material elétrico condutivo, como porexemplo, um tecido de arame, e representa, com isso, uma gaiola de Fara-day. De preferência, o transformador é executado de tal modo que, o inter-valo do espaço intermediário entre a blindagem elétrica e o enrolamento dealta tensão é escolhido de tal modo que, em função do dielétrico que se en-contra no espaço intermediário entre a blindagem elétrica e o enrolamentode alta tensão é dada uma segurança contra uma descarga disruptiva datensão. No caso de uma fundição do transformador com resina de fundição,o intervalo da blindagem em relação ao enrolamento de alta tensão deve serescolhido de tal modo que, uma descarga disruptiva da tensão através daresina de fundição que se encontra no espaço intermediário esteja excluída.De modo análogo, esse intervalo deve ser escolhido para outros materiaisde isolamento.
A fim de assegurar a instalação possível até o momento de umtransformador de resina de fundição em ambientes susceptíveis à sujeira oude clima desfavorável também para o transformador de acordo com a inven-ção, a blindagem elétrica deve ser protegida contra influências externas decontato. Isto pode ser assegurado, no caso mais simples, por meio de umaplaca externa. Do mesmo modo, através da fundição de um transformadorcom resina de fundição - um denominado "fundido bruto" - é dada a possibi-lidade que, o fundido bruto envolve a blindagem elétrica, e permanece o in-tervalo entre a parede externa do fundido bruto e a blindagem elétrica. Atra-vés da fundição em comum do enrolamento de alta tensão e da blindagemelétrica as descargas parciais são substancialmente reduzidas, uma vez queo espaço intermediário enrolamento de alta tensão/ blindagem não é preen-chido com ar. Ao mesmo tempo, a fundição em comum aumenta a estabili-dade de forma da blindagem elétrica e assegura um intervalo que permane-ce igual entre o enrolamento de alta tensão e a blindagem elétrica.
Em uma forma de execução alternativa, o enrolamento de altatensão com a blindagem elétrica, bem como, com o enrolamento de baixatensão são fundidos juntamente com resina de fundição. Deste modo é pos-sível uma forma de construção muito compacta do transformador, e aomesmo tempo, é assegurada uma blindagem elétrica de forma e posiçãoestável em torno do enrolamento de alta tensão.
Em uma execução vantajosa, o transformador apresenta, pelomenos, uma guia para as conexões elétricas que se encontram no interiordo transformador, do enrolamento de alta tensão e/ou do enrolamento debaixa tensão, sendo que, a guia está ligada com uma passagem disposta naparede externa do transformador. Em virtude dessa blindagem elétrica e doaterramento completos do invólucro do transformador, ocorre uma blinda-gem elétrica completa e, com isso, uma segurança de toque para pessoas.
Além disso, deste modo, para transformadores de resina de fundição é dadaa possibilidade de uma instalação do transformador em ambientes susceptí-veis de sujeira ou de clima desfavorável, também para o transformador deacordo com a invenção. De forma vantajosa, a passagem e/ou o flange defixação está ligado com a blindagem elétrica e, com isso, com a massa.
De forma vantajosa, o transformador é constituído de, pelo me-nos, dois fundidos brutos, sendo que, em cada fundido bruto um enrolamen-to de alta tensão com blindagem, um enrolamento de baixa tensão estãofundidos entre si. Os fundidos brutos produzidos desse modo são dispostosem torno de um núcleo comum, sendo que, os enrolamentos de alta tensãoe/ou as respectivas blindagens elétricas e/ou os enrolamentos de baixa ten-são estão interligados por meio de plugues/ conectores e cabos de alta ten-são. Através do emprego de plugues ocorre uma conexão rápida dos enro-lamentos.
De forma vantajosa, através de um resfriamento a ar e/ou resfri-amento a água, o transformador concebido deste modo é resfriado no espa-ço intermediário entre o enrolamento de alta tensão e o enrolamento de bai-xa tensão. Para o apoio da circulação de calor e, com isso, do transporte decalor dentro dos canais de resfriamento, estão dispostos ventiladores deforma apropriada. Em particular, no caso de uma disposição deitada dotransformador de acordo com a invenção com um resfriamento a ar, o venti-lador impede um acúmulo de calor dentro dos canais de resfriamento e, comisso, um dano do transformador. De modo alternativo, no caso de um resfri-amento a ar e/ou a líquido, é possível o emprego de um equipamento paratroca de calor situado fora. Essa forma de execução de acordo com a inven-ção aplica-se, sobretudo, no caso da instalação em navios.
Outras execuções de acordo com a invenção podem ser depre-endidas das reivindicações subordinadas. A invenção será esclarecida emdetalhes com auxílio dos desenhos a seguir. É mostrado:
na figura 1 - um desenho em corte parcial em perspectiva dotransformador de acordo com a invenção com dois enrolamentos de altatensão e de baixa tensão blindados de acordo com a invenção;
na figura 2 - um desenho em corte ao longo da linha l-l na figura 1;
na figura 3 - um desenho em corte parcial em perspectiva dotransformador de acordo com a invenção com um enrolamento de alta ten-são e um enrolamento de baixa tensão blindados de acordo com a invenção.
A figura 1 mostra um desenho em corte parcial em perspectivado transformador 1 de acordo com a invenção com dois enrolamentos dealta tensão 3a, 3b ligados eletricamente e dois enrolamentos de baixa ten-são 2a, 2b, sendo que, os enrolamentos de alta tensão 3a, 3b envolvem osenrolamentos de baixa tensão 2a, 2b coaxialmente. Os enrolamentos debaixa tensão 2a, 2b apresentam, respectivamente, conexões elétricas 9,sendo que, uma guia 8 permite a conexão das conexões elétricas 9 fora dotransformador 1 por meio de uma passagem 10. Em torno do enrolamentode alta tensão 3a, 3b está disposta uma blindagem elétrica 4a, 4b, que estáligada com a massa elétrica 11. A blindagem elétrica 4a, 4b envolve respec-tivamente, os enrolamentos de alta tensão 3a, 3b, neste caso, quase com-pletamente na direção axial. No desenho parcial, por motivos de clareza,não está desenhada nenhuma passagem 10.
A figura 2 é um desenho em corte através da representação emperspectiva da figura 1, ao longo da linha l-l. Os enrolamentos de baixa ten-são 2a, 2b estão ligados através de conexões elétricas 9 dentro da guia 8com a passagem 10 como, por exemplo, a fabricada pela firma Elastimod®,que se encontra na parede externa do transformador 1. No exemplo repre-sentado, a passagem 10 está disposta na parede externa do transformador1, sendo que, no' exemplo em questão ela é a blindagem elétrica 4a, 4b.Com isso, o flange de fixação 10 está ligado eletricamente com a blindagemelétrica 4a, 4b e está aterrado eletricamente através da ligação elétrica coma massa 11.0 intervalo 5 entre os enrolamentos de baixa tensão 2a, 2b eos enrolamentos de alta tensão 3a, 3b pode ser usado como canal de resfri-amento. Também existe a possibilidade de fundir os segmentos parciais dotransformador 1 individualmente, e de dimensionar esses chamados fundi-dos brutos,, constituídos, respectivamente, de um enrolamento de alta ten-são 3a, do enrolamento de baixa tensão 2a e da blindagem elétrica 4a, detal modo que, na direção axial a parede externa desse fundido bruto vai a-lém da blindagem elétrica 4a. Esse intervalo deve ser escolhido de tal modoque, uma descarga disruptiva da tensão seja assegurada desde a blinda-gem elétrica 4a até a parede externa do fundido bruto (neste caso, não re-presentado).
Além disso, um transformador 1 concebido de acordo com a in-venção -apesar das execuções de condutores no lado externo do transfor-mador 1 de acordo com a invenção - possibilita a instalação dada paratransformadores de resina de fundição em ambientes susceptíveis à sujeiraou de clima desfavorável. Através do emprego de uma passagem 10 prote-tora nos dois lados na parede externa do transformador 1, uma penetraçãode sujeira é eliminada.
A figura 3 mostra um desenho em corte parcial em perspectivado transformador 1 de acordo com a invenção, com um enrolamento de altatensão 3a blindado eletricamente de acordo com a invenção, e um enrola-mento de baixa tensão 2a, sendo que, o enrolamento de alta tensão 3a en-volve o enrolamento de alta tensão 2a coaxialmente. A blindagem elétrica4a em forma de um tecido de arame está indicada apenas como linha trace-jada. O enrolamento de alta tensão 3a está quase completamente envolvidopela blindagem elétrica 4a, e é fundido junto com resina de fundição. Aomesmo tempo, o enrolamento de baixa tensão 2b - indicado apenas esque-maticamente - do mesmo modo, é fundido com o enrolamento de baixa ten-são 2a blindado eletricamente. Isso possibilita uma forma de construçãobem compacta do transformador 1 de acordo com a invenção. Entre o enro-lamento de alta tensão 2a blindado e o enrolamento de baixa tensão 2b sãomoldados os canais de resfriamento no fundido bruto, sendo que, esses es-paços intermediários são formados por elementos apropriados em formatode bastão durante o processo de fundição. A disposição, a forma e o tama-nho dos espaços intermediários 5 devem ser adaptados às respectivas ne-cessidades como, por exemplo, da solicitação de calor esperada ou da ca-pacidade de calor do meio de resfriamento.

Claims (12)

1. Transformador (1) em particular, transformador de resina defundição com, pelo menos, um enrolamento de baixa tensão (2a) e, pelomenos, um enrolamento de alta tensão (3a), caracterizado pelo fato de que,em torno do enrolamento de alta tensão (3a) está disposta uma blindagemelétrica (4a).
2. Transformador (1) de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo fato de que, a blindagem elétrica (4a) envolve quase completa-mente o enrolamento de alta tensão (3a).
3. Transformador (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que, a blindagem elétrica (4a) está ligada com amassa elétrica (11).
4. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, a blindagem elétrica (4a) envolve o enro-lamento de alta tensão (3a) coaxialmente, e o espaço intermediário (6) sur-gido dessa forma entre a blindagem elétrica (4) e o enrolamento de alta ten-são (3a) atua como isolador.
5. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, a blindagem elétrica (4a) é constituída deum material elétrico condutivo.
6. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, o intervalo do espaço intermediário (6)entre a blindagem elétrica (4a) e o enrolamento de alta tensão (3a) é esco-lhido de tal modo que, em função do dielétrico que se encontra no espaçointermediário (6) entre a blindagem elétrica (4) e o enrolamento de alta ten-são (3a) é dada uma segurança contra uma descarga disruptiva da tensão.
7. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, o enrolamento de alta tensão (3a) e ablindagem elétrica (4a) são fundidos juntos com resina de fundição.
8. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, o enrolamento de alta tensão (3a) com ablindagem elétrica (4a) e o enrolamento de baixa tensão (2a) são fundidoscom resina de fundição.
9. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a-8, caracterizado pelo fato de que, está prevista, pelo menos, uma guia (8)para as conexões (9) elétricas que se encontram no interior do transforma-dor (1), do enrolamento de alta tensão (3a) e/ou do enrolamento de baixatensão (2a), sendo que, a guia (8) está ligada com uma passagem (10) dis-posta na parede externa do transformador (1) e está conectada na massa(11).
10. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que, a guia (8) e/ou a passagem (10) estãoligadas com a blindagem elétrica (4a).
11. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 8a 10, caracterizado pelo fato de que, o transformador (1) é constituído de,pelo menos, dois enrolamentos de alta tensão (3a, 3b), respectivamente,fundidos entre si, e de blindagens elétricas (4a, 4b) coordenadas, bem co-mo, de, pelo menos, dois enrolamentos de baixa tensão (2a, 2b), sendo que,os enrolamentos (2a, 2b, 3a, 3b) possuem um núcleo comum, e os enrola-mentos de alta tensão (3a, 3b) e/ou os enrolamentos de baixa tensão (2a,-2b) e/ou as respectivas blindagens elétricas (4a, 4b) estão ligadas entre sipor meio de plugues/conectores e cabos de alta tensão.
12. Transformador (1) de acordo com uma das reivindicações 1a 11, caracterizado pelo fato de que, um resfriamento a ar e/ou resfriamentoa água está disposto no espaço intermediário (5) entre o enrolamento dealta tensão (3a) e o enrolamento de baixa tensão (2a).
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