Типы и устройство магнитопроводов

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ

Магнитопровод (сердечник) трансформатора представляет собой замкнутую магнитную цепь, предназначенную для прохождения главного магнитного потока Ф, сцепленного с обеими обмотками. Одним из основных требований, предъявляемых к правильно сконструированному магнитопроводу, является получение возможно меньших потерь и тока холостого хода. Для выполнения этого условия сталь, применяемая для изготовления магнитопровода, должна обладать высокой магнитной проницаемостью, большим удельным сопротивлением и

Рис. 11.1. Различные формы косых стыков пластин стержней и ярм:

а — сочетание косых и прямых стыков; б — косые стыки

малой задерживающей (коэрци- тивной) силой. Таким образом, свойство стали имеет весьма существенное значение для качества трансформатора в целом.

Материалом для магнитопроводов современных силовых трансформаторов служит специальная электротехническая кремнистая тонколистовая сталь толщиной 0,35 и 0,5 мм. Электротехническая сталь изготовляется по ГОСТ 802—58. Для трансформаторов пиний применяется сталь марок Э42, Э43 и Э43А (горячекатаная) и Э320, ЭЗЗО и ЭЗЗОА (холоднокатаная).

Обозначения марок электротехнической стали состоят из буквенной и цифровой частей и расшифровываются следующим образом. Буква Э означает, что сталь электротехническая. Первая цифра (3; 4) означает степень легирования стали кремнием: 3 — повышеннолегированная сталь с содержанием 2,8÷3,5% кремния, со средней плотностью 7,65 кГ/дм³; 4 — высоколегированная горячекатаная сталь с содержанием 3,8÷4,8% кремния, со средней плотностью 7,55 кГ/дм³. Вторая цифра (2; 3) означает гарантированные электромагнитные свой ства стали; 2 — с пониженными, 3 — с низкими и буква А после цифры — с особо низкими удельными потерями. Третья цифра 0 означает, что сталь холоднокатаная текстурованная. В течение долгого времени для силовых трансформаторов применялась горячекатаная сталь толщиной 0,5 мм, допускающая индукцию В в сердечнике до 1,4— 1,45 тл. В последнее время трансформаторостроение полностью переходит на применение холоднокатаной стали толщиной 0,35 мм, допускающей индукцию В до 1,6—1,7 тл. Повышение индукции, естественно, дает возможность получить экономию в активных материалах, хотя холоднокатаная сталь стоит несколько (на 25—35%) дороже горячекатаной. Кроме того, холоднокатаная сталь требует более усложненную конструкцию магнитопровода и новые методы обработки пластин.

В холоднокатаной стали благодаря применяемой для нее специальной технологии проката создается анизотропия магнитных свойств. Она заключается в том, что при совпадении направлений линий магнитной индукции с направлением проката удельные потери получаются наименьшими, а магнитная проницаемость наибольшей. В связи с этим с целью наилучшего использования свойств холоднокатаной стали соответствующим образом должен выполняться раскрой пластин (позиций) магнитопровода, в пластинах должны отсутствовать отверстия для прессовки шпильками и план шихтовки пластин должен быть с применением косых стыков (рис. 11.1, б).

Электротехническая сталь обычно поставляется в листах размером 750х1500 мм и 1000x2000 мм. С целью максимально автоматизировать процесс раскроя и изготовления магнитопровода холоднокатаная текстурованная сталь может поставляться в рулонах шириной 240, 750 и 1000 мм.

Пластины электротехнической стали, предназначенные для сборки магнитопровода, должны быть изолированы друг от друга.

Наибольшее применение получило покрытие пластин с двух сторон тонкой лаковой пленкой. В зависимости от мощности трансформатора (диаметра стержня) применяется одно-, двух- и трехкратная лакировка. В последние годы все более широко стало применяться двустороннее жаростойкое покрытие листов стали, наносимое на металлургическом заводе после проката. Такое покрытие особенно целесообразно при необходимости применять отжиг пластин после их окончательной механической обработки для снятия образующегося наклепа. Кроме того, жаростойкое покрытие дает наиболее высокий коэффициент заполнения.

Наличие изоляции между листами уменьшает коэффициент заполнения активной сталью геометрического сечения стержня и ярма. Коэффициент заполнения К₃ сечения сталью равен отношению чистой суммарной площади стали пластин в сечении—активного сечения F_CT или Fя—к площади ступенчатой фигуры Fф.ст или Fф.я, т.е.

К₃=Fcт/Fф.ст.

Коэффициент заполнения К3 зависит от толщины листов стали, вида междулистовой изоляции, степени сжатия пластин и наличия в них искривлений в поперечном (волнистость) и продольном (коробоватость) направлениях и других дефектов. Коэффициент заполнения К₃, даже при отсутствии покрытия, всегда меньше 1, его усредненные значения при нормальном сжатии приведены в табл. 11.1.

Таблица 11.1