Материал: Лекция 02 Конструкция трансформатора

Конструкция трансформатора

Магнитопровод. Магнитопровод является конструктивной основой трансформатора. Он служит для проведения основного магнитного потока. Для уменьшения магнитного сопротивления по пути потока, а следовательно, и уменьшения МДС и тока, необходимых для создания потока, магнитопровод выполняется из специальной электротехнической стали. Так как магнитный поток в трансформаторе изменяется во времени, то для уменьшения потерь от вихревых токов в магнитопроводе он собирается из отдельных электрически изолированных друг от друга листов. Толщина листов выбирается тем меньше, чем выше частота питающего напряжения. При частоте 50 Гц толщина листов стали принимается равной 0,27; 0,3; 0,35 и 0,5 мм. Изоляция листов осуществляется с помощью лаковой пленки, которая наносится

сдвух сторон листа или оксидированием, т.е. окислением.

Вмагнитопроводе различают стержни и ярма. Стержень – это та часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, а ярмо – часть, не несущая обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи (см. рис.

1.1).

Взависимости от вза-

вые поверхности обмоток, как бы закрывая их «броней». Магнитопроводы однофазных трансформаторов показаны рис.

1.2, 1,3. В броневом магнитопроводе (рис. 1.2) имеется один стержень и два ярма, охватывающих обмотки. По каждому ярму замыкается половина магнитного потока стержня, поэтому площадь поперечного сечения каждого ярма будет в 2 раза меньше площади стержня. Магнитопровод стержневого трансформатора (рис. 1.3) имеет два стержня,

на каждом из которых располагаются по половине обмоток 1 и 2. Половины каждой из обмоток соединяются между собой последовательно

Рис. 1.3. Стержневой однофазный 1.2. Броневой однофазный трансформатор

трансформатор

Рис. 1.4. Трёхфазная группа однофазных трансформаторов

или параллельно. При таком расположении обмоток уменьшаются потоки рассеяния и улучшаются характеристики трансформатора. В трехфазных цепях могут применяться три однофазных трансформатора, обмотки которых соединяются по трехфазной схеме (рис 1.4). Такой трансформатор называется групповым. Однако чаще применяют трехфазные трансформаторы с общей магнитной системой для всех фаз. Броневая конструкция магнитопровода трехфазного трансформатора показана на рис. 1.5. Его можно рассматривать как три однофазных броневых трансформатора (А, В, С), поставленных друг на друга.

На рис. 1.6 показан стержневой магнитопровод трехфазного трансформатора. Возможность применения магнитопровода с тремя стержнями и двумя ярмами для трансформации в трехфазных цепях показана на рис. 1.7. Если взаимно расположить три однофазных трансформатора, как показано на рис. 1.7, а, то три стержня 1–3 можно конструктивно объединить в один. Но так как в трехфазной системе гео-

занный на рис. 1.6 и 1.7, в, будет иметь некоторую магнитную несимметрию. Магнитная цепь магнитопровода в этом случае имеет два узла и три ветви, из которых средняя короче крайних. Как показывает практика, существенного значения такая несимметрия не имеет.

На каждом стержне трехфазного стержневого магнитопровода располагаются обе обмотки одной фазы. В стержневых магнитопроводах магнитный поток ярма всегда равен потоку стержня и поперечное сечение стали в ярме должно быть равно или несколько больше (для уменьшения магнитных потерь) сечения стали в стержне. Наибольшее распространение в практике трансформаторостроения получили магнитопроводы стержневого типа (см. рис. 1.6).

Иногда в трансформаторах большой мощности для уменьшения габаритов по высоте до размеров, при которых возможна перевозка их в собранном виде по железной дороге, применяют бронестержневые магнитопроводы (рис. 1.8, 1.9). Снижение высоты у этих трансформаторов происходит за счет ярм, которые по сравнению с ярмами стержневых магнитопроводов будут иметь высоту, в 2 раза меньшую для

однофазных трансформаторов и в 3 раза для трехфазных. На рис. 1.8, 1.9 для сопоставления показаны общие высоты стержневого hc и

бронестержневого hбс магнитопроводов.

По способу сочленения стержней с ярмами различают трансформаторы со стыковыми (рис. 1.10) и шихтованными впереплет (рис. 1.11) магнитопроводами. В первом случае стержни и ярма выполняются и скрепляются раздельно, и при сборке магнитопровода стержни с размещенными на них обмотками устанавливаются встык с ярмами и стягиваются специальными деталями. В местах стыка во избежание замыкания листов и возникновения больших вихревых токов, вызывающих увеличение потерь и чрезмерное повышение температуры стали, устанавливаются изоляционные прокладки (рис. 1.12).

Сборка магнитопровода впереплет ведётся путём чередования слоя листов, разложенных по положению 1 (см. рис. 1.11), со слоем листов, разложенных по положению 2. В результате такой сборки после стяжки ярм прессующими балками и стержней бандажами из стеклоленты получается остов трансформатора, не требующий каких-либо добавочных креплений

(рис. 1.13).

Остовом трансформатора называется магнитопровод вместе со всеми конструкциями и деталями, служащими для скрепления его отдельных частей.

Листы, из которых собирается шихтованный магнитопровод, имеют прямоугольную форму (см. рис. 1.11), если они штампуются из горячекатаной электротехнической стали.

Рис. 1.8. Однофазный трансформатор с бронестержневым магнитопроводом

Рис. 1.9. Трёхфазный трансформатор с бронестержневым магнитопроводом

В настоящее время магнитопроводы трансформаторов изготовляются из холоднокатаной электротехнической стали, обладающей низкими удельными потерями и повышенной магнитной проницаемостью. При применении этой стали оказалось возможным повысить индукцию в стержне масляного трансформатора до 1,7 Тл (вместо 1,5 Тл у горячекатаной), что дало уменьшение его поперечного сечения, а сле-