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