Магнитная система (магнитопровод) трансформатора
Стальной магнитопровод, или, как иногда его называют, сердечник, является магнитной цепью трансформатора, по которой замыкается переменный магнитный поток трансформатора, пронизывающий его обмотки.
Различают два основных типа магнитопроводов: а) стержневые, у которых обмотки охватывают сердечник (рис. 104, а), б) броневые, у которых обмотки частично охватываются сердечником (рис. 104, б)
Сердечник трансформатора набирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, изолированных между собой лаком или бумагой для уменьшения потерь от вихревых токов. Толщина слоя изоляции 0,04—0,06 мм.
От обычной стали электротехническая сталь отличается высоким содержанием кремния (до 5%). Кремний повышает электрическое сопротивление стали, что приводит к уменьшению величины вихревых токов и потерь электрической энергии.
В отечественном электромашиностроении применяют в основном следующие марки электротехнической стали: горячекатаная — Э41, Э42, Э43 и холоднокатаная — Э310, Э320 и ЭЗЗО. Расшифровывается обозначение марки стали следующим образом: Э — электротехническая, первая цифра марки стали обозначает степень легирования ее кремнием; вторая цифра — гарантированные электрические и магнитные свойства стали (1 — с нормальными удельными потерями, 2 — с пониженными, 3 — с низ кими); третья цифра (0) означает, что сталь холоднокатаная.
Горячекатаную сталь получают при горячей прокатке, а холоднокатаную при холодной прокатке в чередовании с отжигом. По сравнению с горячекатаной холоднокатаная сталь имеет меньшие удельные потери, большую магнитную проницаемость и меньшую хрупкость. В магнито-проводах из холоднокатаной стали допускают магнитную индукцию до 1,7 тл против 1,4 тл в горячекатаной стали.
Для силовых трансформаторов листы сердечника собирают, как правило, впереплет, или «внахлестку» (рис. 105, а, б, в). При этом способе места стыков листов одного ряда перекрываются листами других рядов, что дает возможность свести до малого значения магнитное сопротивление стыков и уменьшить намагничивающий ток трансформатора. При сборке впереплет весь сердечник набирается сразу, а для насадки обмоток на стержни необходимо разобрать, или «расшихтовать», верхнюю часть сердечника, которую называют ярмом. Нижнюю часть сердечника называют нижним ярмом. Среднюю часть сердечника, на которую надевают обмотки, называют стержнем.
В некоторых случаях применяют смешанную шихтованно - стыковую конструкцию сердечника, при которой нижнее ярмо собирают («шихтуют») со стержнями впереплет, а верхнее присоединяют к стержням в стык (рис. 105, г).
При стыковой конструкции магнитопровода упрощается насадка
обмоток на стержни, но недостатком ее является необходимость ставить прокладку из изолирующего материала
между верхним ярмом и стержнями. Если такой прокладки не поставить, то вследствие неточного совпадения листов ярма и стержня в сердечнике будут возникать большие вихревые токи, которые приведут к недопустимому нагреву стали трансформатора и увеличению потерь (рис. 105, д).
Нагрев может быть настолько сильным, что стальные листы сплавятся, произойдет «пожар» в стали, и трансформатор выйдет из строя. Изолирующая прокладка увеличивает магнитное сопротивление магнитопро-вода, что ведет к увеличению намагничивающего тока.
В советских трансформаторах для уменьшения магнитных потоков рассеяния принята ступенчатая форма сечения стержней (рис. 106) с числом ступеней от четырех до десяти. Форма сечения ярма у трансформаторов мощностью до 100 ква крестообразная (рис. 107, а), а. у трансформаторов мощностью 100—560 ква прямоугольная или Т-образная с выступом наружу (рис. 107, б). Стержни у трансформаторов небольшой мощности прессуют деревянными планками, вбиваемыми между цилиндром внутренней обмотки и стержнем магнитопровода.
(рис. 108). Эти планки расклинивают стержни относительно обмоток и спрессовывают их.
Стержни магнитопроводов более мощных трансформаторов прессуют стальными шпильками (рис. 109), которые изолируют от стали трансформатора, надевая на них втулки из бумажно-бакелитовой трубки. При отсутствии изоляции шпилька замкнет пластины, что приведет к появлению вихревых токов и «пожару» стали трансформатора.
Ярмо прессуют ярмовыми балками, которые изготовляют из швеллерной стали.
Сердечник трансформатора заземляют, соединяя его электрически с баком. Заземлять магнитопровод необходимо для предотвращения появления на нем электрического потенциала, что может вызвать электрические разряды между магнито-проводом и другими частями трансформатора.
Для заземления всей активной стали магнитопровода достаточно заземлить две крайние пластины, так как при этом все пластины окажутся заземленными через сравнительно небольшое сопротивление изоляции между листами стали для малых токов высокого потенциала.
Длязаземлениямагнитопровода в трансформаторах малой и средней мощности вставляют одну ленту 2 между пластинами ярма 1 (рис. 110), а другую между вертикальной частью ярмовой балки 3 и изоляционной прокладкой 4. Затем обе ленты 2 соединяют и заземляют. Магнитопровод заземляют с одной стороны во избежание появления короткозамкнутых контуров, сцепленных с магнитным потоком.
Силовые трехфазные трансформаторы мощностью до 5600 ква напряжением до 35 кв выпускают с однорамными шихтованными магнитопроводами стержневой конструкции горячекатаной стали толщиной 0,5 мм с бумажной изоляцией пластин.
Для опоры сердечника трансформатора в нижней части бака сделаны опорные балки, которые в трансформаторах мощностью до 1000 ква изготовляют из дерева, а в остальных из стали. Стальную опорную балку изолируют от ярма прокладкой из электрокартона.
БИЛЕТ 4