本发明公开了一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构，该牛角垫包括位于绕组内侧的内牛角垫和位于绕组外侧的外牛角垫，内牛角垫和外牛角垫分别具有内弧和外弧，内牛角垫的外弧和外牛角垫的内弧均分为头段和主体段，在绕组轴向上，内牛角垫和外牛角垫均与绕组导线之间设有绕组垫块；本发明的内牛角垫的外弧分为两段，外牛角垫的内弧分为两段，而不是采用单一的圆弧，相比传统牛角垫可显著减小换位时产生的剪切力，保护导线的外包绝缘层，提高绕组抗短路能力；本发明的内牛角垫和外牛角垫与绕组配合良好，除留下必要油道外，换位空隙完全紧实填充，线圈加压时受压均匀，避免局部受压损坏绝缘层。
1.一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构，其特征在于：该牛角垫包括位于绕组内侧的内牛角垫和位于绕组外侧的外牛角垫，内牛角垫和外牛角垫均具有内弧和外弧，内牛角垫的外弧和外牛角垫的内弧均分为头段和主体段，在绕组轴向上，内牛角垫和外牛角垫均与绕组导线之间设有绕组垫块；
内牛角垫的内弧半径Ra1＝r，r为绕组内半径，内牛角垫的内弧与绕组同心，当换位间隔档位数n>3时，内牛角垫的内弧的中心弧长La1＝(n-1)L1+b÷2，当换位间隔档位数n<3时，内牛角垫的内弧的中心弧长La1＝(n-0.5)L1+b÷2，其中，L1为绕组内周长与绕组的总档位数的比值，b为绕组垫块的宽度；内牛角垫的外弧的头段的半径Ra2＝r+A，内牛角垫的外弧的主体段的半径Ra3＝Ra2＝r+A，其中，A为绕组导线辐向高度；内牛角垫的外弧的头段圆心与绕组同心，内牛角垫的外弧头段与内牛角垫的内弧之间的辐向距离H1＝A，内牛角垫的外弧头段的弧长La2＝d+Δ，Δ＝5～10mm，d为绕组导线换位时形成的剪刀口的垂直距离，d的计算公式为：该式中，δ为内牛角垫的头端厚度，δ＝3～6mm，C为绕组导线厚度，D为升层换位区间两个端点位置处的两个垫块之间的距离，B为绕组垫块的厚度；内牛角垫的末端的辐向高度K1＝1～3mm，内牛角垫的外弧的主体段相接于内牛角垫的末端和内牛角垫的外弧的头段之间；
外牛角垫的外弧半径Rb1＝R，R为绕组外半径，外牛角垫的外弧与绕组同心，当换位间隔档位数n>3时，外牛角垫的外弧的中心弧长Lb1＝(n-1)L2+b÷2，当换位间隔档位数n<3时，外牛角垫的外弧的中心弧长Lb1＝(n-0.5)L2+b÷2，其中，b为绕组垫块的宽度，L2为绕组外周长与绕组的总档位数的比值；
外牛角垫的内弧的头段的半径Rb2＝R-A，A为绕组导线辐向高度，外牛角垫的内弧的主体段的半径Rb3＝Ra3+A×(N-1)+m，m为预留冷却用油道的尺寸，m＝2～4mm，N为辐向满匝时的导线数，外牛角垫的内弧的头段圆心与绕组同心，外牛角垫的内弧头段与外牛角垫的外弧之间的辐向距离H2＝A，外牛角垫的内弧头段的弧长Lb2＝La2；
外牛角垫的末端的辐向高度K2＝1～3mm，外牛角垫的内弧的主体段与内牛角垫的外弧的主体段圆心相同，外牛角垫的内弧的主体段相接于外牛角垫的末端和外牛角垫的内弧的头段之间；
内牛角垫和外牛角垫的头部均具有坡口，该内牛角垫和外牛角垫的头端厚度均为δ，坡口的垂直长度S＝d，内牛角垫和外牛角垫除头部坡口外的其余部分的厚度为T，且T＝C。
一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构
技术领域
[0001] 本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构。
背景技术
[0002] 当变压器绕组绕制过程中,多根并绕时需要进行换位。而对于变压器绕组导线换位时所产生的类似“剪刀口”的较大空隙，目前变压器生产厂家均用牛角垫进行填充。牛角垫相比最早的纸垫条填充，绕组更加紧实。然而，现有的牛角垫采用单一圆弧，这样绕制过程中就存在以下问题：(1)由于牛角垫采用单一圆弧设计，在换位剪刀口只提供一点支撑，“剪刀口”未能有效填充，线圈绕紧后，在该剪刀口处剪切力较大，绝缘层易受损。(2)内外牛角垫的弧度不能有效配合，线圈辐向不紧实，对于辐向空隙过大的场合，仍需操作现场根据需要填充纸垫条。
发明内容
[0003] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构，，本发明的牛角垫可以保护导线的外包绝缘层，提高绕组抗短路能力，换位空隙可得到完全紧实的填充。
[0004] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构，该牛角垫包括位于绕组内侧的内牛角垫和位于绕组外侧的外牛角垫，内牛角垫和外牛角垫均具有内弧和外弧，内牛角垫的外弧和外牛角垫的内弧均分为头段和主体段，在绕组轴向上，内牛角垫和外牛角垫均与绕组导线之间设有绕组垫块；
[0005] 内牛角垫的内弧半径Ra1＝r，r为绕组内半径，内牛角垫的内弧与绕组同心，当换位间隔档位数n>3时，内牛角垫的内弧的中心弧长La1＝(n-1)L1+b÷2，当换位间隔档位数n<3时，内牛角垫的内弧的中心弧长La1＝(n-0.5)L1+b÷2，其中，L1为绕组内周长与绕组的总档位数的比值，b为绕组垫块的宽度；内牛角垫的外弧的头段的半径Ra2＝r+A，内牛角垫的外弧的主体段的半径Ra3＝Ra2＝r+A，其中，A为绕组导线辐向高度；内牛角垫的外弧的头段圆心与绕组同心，内牛角垫的外弧头段与内牛角垫的内弧之间的辐向距离H1＝A，内牛角垫的外弧头段的弧长La2＝d+Δ，Δ＝5～10mm，d为绕组导线换位时形成的剪刀口的垂直距离，d的计算公式为：
[0006]
[0007] 该式中，δ为内牛角垫的头端厚度，δ＝3～6mm，C为绕组导线厚度，D为升层换位区间两个端点位置处的两个垫块之间的距离，B为绕组垫块的厚度；内牛角垫的末端的辐向高度K1＝1～3mm，内牛角垫的外弧的主体段相接于内牛角垫的末端和内牛角垫的外弧的头段之间；
[0008] 外牛角垫的外弧半径Rb1＝R，R为绕组外半径，外牛角垫的外弧与绕组同心，当换位间隔档位数n>3时，外牛角垫的外弧的中心弧长Lb1＝(n-1)L2+b÷2，当换位间隔档位数n<3时，外牛角垫的外弧的中心弧长Lb1＝(n-0.5)L2+b÷2，其中，b为绕组垫块的宽度，L2为绕组外周长与绕组的总档位数的比值；
[0009] 外牛角垫的内弧的头段的半径Rb2＝R-A，A为绕组导线辐向高度，外牛角垫的内弧的主体段的半径Rb3＝Ra3+A×(N-1)+m，m为预留冷却用油道的尺寸，m＝2～4mm，N为辐向满匝时的导线数，外牛角垫的内弧的头段圆心与绕组同心，外牛角垫的内弧头段与外牛角垫的外弧之间的辐向距离H2＝A，外牛角垫的内弧头段的弧长Lb2＝La2；
[0010] 外牛角垫的末端的辐向高度K2＝1～3mm，外牛角垫的内弧的主体段与内牛角垫的外弧的主体段圆心相同，外牛角垫的内弧的主体段相接于外牛角垫的末端和外牛角垫的内弧的头段之间；
[0011] 内牛角垫和外牛角垫的头部均具有坡口，该坡口的头端厚度为δ，坡口的垂直长度S＝d，内牛角垫和外牛角垫除头部坡口外的其余部分的厚度为T，且T＝C。
[0012] 本发明的有益效果是：(1)本发明的内牛角垫的外弧分为两段，外牛角垫的内弧分为两段，而不是采用单一的圆弧，相比传统牛角垫可显著减小换位时产生的剪切力，保护导线的外包绝缘层，提高绕组抗短路能力；(2)本发明的内牛角垫和外牛角垫与绕组配合良好，除留下必要油道外，换位空隙完全紧实填充，线圈加压时受压均匀，避免局部受压损坏绝缘层。
附图说明
[0013] 图1为本发明辐向的部分结构示意图。
[0014] 图2为本发明展开后的轴向上的部分结构示意图。
[0015] 图3为本发明中的外牛角垫的结构示意图。
[0016] 图4为图3的俯视图。
[0017] 图5为本发明中的内牛角垫的结构示意图。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019] 如图1至图5所示，一种配合良好的大型变压器导线绕组换位用牛角垫的结构，该牛角垫包括位于绕组内侧的内牛角垫1和位于绕组外侧的外牛角垫2，内牛角垫1和外牛角垫2均具有内弧和外弧，内牛角垫1的外弧和外牛角垫2的内弧均分为头段和主体段，在绕组轴向上，内牛角垫1和外牛角垫2均与绕组导线4之间设有绕组垫块3。
[0020] 根据变压器绕组确定内牛角垫1和外牛角垫2的相关尺寸：
[0021] 以下计算公式中：r为绕组内半径，R为绕组外半径，A为绕组导线辐向高度，n为换位间隔档位数，C为绕组导线厚度，B为绕组垫块3的厚度，b为绕组垫块3的宽度，如图2中所示的展开图中，D为升层换位区间两个端点位置处的两个垫块之间的距离(即在该绕组未被展开时的升层换位区间两个端点位置处的两个垫块之间的弧长)；
[0022] (1)内牛角垫1的相关尺寸：
[0023] 内牛角垫的内弧半径Ra1＝r，内牛角垫的内弧与绕组同心，当n>3时，内牛角垫的内弧的中心弧长La1＝(n-1)L1+b÷2，当n<3时，内牛角垫的内弧的中心弧长La1＝(n-0.5)L1+b÷2，其中，L1为绕组内周长与总档位数的比值；L1是通过绕组内半径来计算的，档位数指绕组被撑条中心线等分后的区域数量；如图1中所示的径向线为撑条中心线，图1中的换位间隔档位数n＝5；
[0024] 内牛角垫的外弧分为头段和主体段，内牛角垫的外弧的头段的半径Ra2＝r+A，内牛角垫的外弧的主体段的半径Ra3＝r+A，内牛角垫的外弧的头段圆心与绕组同心，内牛角垫的外弧头段与内牛角垫的内弧之间的辐向距离H1＝A，内牛角垫的外弧头段的弧长La2＝d+Δ，Δ＝5～10mm，如图2所示的展开图，d为绕组导线换位时形成的剪刀口展开后的垂直距离，d的计算公式为：
[0025]
[0026] 该式中，δ为内牛角垫的头端厚度，δ＝3～6mm；在本发明的实施例中，该内牛角垫的头端厚度δ可取5mm。
[0027] 设定内牛角垫的末端的辐向高度(即内牛角垫的内弧与内牛角垫的外弧主体段之间的辐向距离)K1＝1～3mm，在本发明的实施例中，内牛角垫的末端的辐向高度K1可取2mm。分别以内牛角垫的末端的一个端点M1和外弧的头段的端点M2为圆心，并分别以r+A为半径画两个圆弧，以该两个圆弧的交点为内牛角垫的外弧主体段的圆心，并以r+A为半径得出从M1点到M2点的内牛角垫的外弧的主体段；
[0028] (2)外牛角垫2的相关尺寸：
[0029] 外牛角垫的外弧半径Rb1＝R，外牛角垫的外弧与绕组同心，当n>3时，外牛角垫的外弧的中心弧长Lb1＝(n-1)L2+b÷2，当n<3时，外牛角垫的外弧的中心弧长Lb1＝(n-0.5)L2+b÷2，其中，L2为绕组外周长与总档位数的比值；L2是通过绕组外半径来计算的；
[0030] 外牛角垫的内弧分为头段和主体段，外牛角垫的内弧的头段的半径Rb2＝R-A，外牛角垫的内弧的主体段的半径Rb3＝Ra3+A×(N-1)+m，m为预留冷却用油道的辐向尺寸，m＝2～4mm，在具体实施例中，m可取3mm，N为辐向满匝时的导线数，外牛角垫的内弧的头段圆心与绕组同心，外牛角垫的内弧头段与外牛角垫的外弧之间的辐向距离H2＝A，外牛角垫的内弧头段的弧长Lb2＝La2；
[0031] 设定外牛角垫的末端的辐向高度(即外牛角垫的外弧与外牛角垫的内弧的主体段之间的辐向距离)K2＝1～3mm，在具体实施例中，该K2可取2mm，外牛角垫的内弧的主体段与内牛角垫的外弧的主体段圆心相同，以内牛角垫的外弧的主体段圆心为圆心，以Rb3为半径得出外牛角垫的内弧的主体段；
[0032] 如图3所示，内牛角垫和外牛角垫的头部均做坡口处理，两者坡口的头端厚度(即内牛角垫和外牛角垫的头端厚度)均为δ。在具体实施例中，该坡口的头端厚度可取5mm。内牛角垫和外牛角垫的坡口的垂直长度S＝d(即绕组导线换位时形成的剪刀口的垂直距离)，内牛角垫和外牛角垫除头部坡口外的其余部分的厚度T等于绕组导线厚度C。
[0033] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
