СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЫКОВОГО МАГНИТОПРОВОДА Российский патент 1994 года по МПК H01F41/02 H01F27/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении стыковых магнитопроводов в силовых трансформаторах средней и большой мощности.

Известен способ изготовления стыковых магнитопроводов, заключающийся в том, что на торцевые поверхности стержней устанавливают верхнее ярмо, причем предварительно при сборке между ярмом и торцевыми поверхностями накладывают магнитодиэлектрическую прокладку, выполненную из материала с низким магнитным сопротивлением. Затем всю конструкцию скрепляют стяжным устройством [1].

Недостатком данного способа является то, что применяемые магнитодиэлектрические прокладки в трансформаторах со стыковым магнитопроводом не могут полностью заполнить воздушные зазоры в местах стыков, что приводит к ухудшению электромагнитных характеристик магнитопроводов. Так, если стыкуемые поверхности не подгоняются с высокой точностью и не шлифуются, что практически невозможно в серийном производстве, то согласно отраслевой документации сопрягаемые поверхности можно изготовить с точностью по 12 квалитету (ОСТ 4ГО. 010,207. Допуски и посадки гладких соединений с размером до 5000 мм). При габаритных размерах трансформаторов средней мощности колебания размеров зазоров только из-за допусков параллельности и плоскостности составляет около 1 мм, причем зазор на одном и том же сопряжении может изменяться от 0 до 1 мм (ОСТ 4ГО.010.221-81. Отклонения формы и расположения поверхностей. Допуски, назначение и применение). Магнитодиэлектрические заполнители в виде прокладок невозможно изготовить с переменной толщиной в каждом зазоре применительно к каждому конкретному сопряжению. В качестве магнитодиэлектрического заполнителя возможно применение прокладок из эластичных материалов, например, на основе каучуков, которые можно изготавливать с минимальной толщиной, равной 1±0,5 мм (ТУ 38.105376-82. Допуски на изделия из резины). Возможная деформация таких прокладок при сжатии не превышает 20% , что явно недостаточно для компенсации зазоров в сопрягаемых поверхностях магнитопроводов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления стыкового магнитопровода, при котором верхнее ярмо устанавливают на нанесенный на торцевые поверхности стержней магнитный клей, затем всю конструкцию скрепляют стяжным устройством [2].

Применение магнитных клеев позволяет эффективнее заполнять воздушные промежутки в местах стыковок при минимальной толщине слоя клеевой композиции в зазоре. Способ-прототип имеет следующие недостатки. При необходимости ремонта трансформатора разъем магнитопровода по стыкуемым поверхностям обычно приводит к повреждениям магнитопровода и ухудшению магнитных характеристик, препятствующих его полноценному повторному использованию. Кроме того, в клеевых соединениях развиваются остаточные напряжения, которые возникают вследствие усадки полимера клеевой композиции при его структурировании, различных внешних воздействиях, а также из-за различий в коэффициентах линейного расширения клея и склеиваемых материалов. Причем, наличие адгезионных связей снижает возможность релаксации образующихся напряжений.

Таким образом, применение клеев для заполнения зазоров в местах стыков стыковых магнитопроводов затрудняет разборку магнитной системы при ремонте, приводит к образованию механических напряжений и ухудшению свойств электротехнической стали в зоне стыка.

Предлагаемое изобретение позволит снизить потери и токи холостого хода, обеспечить высокую ремонтоспособность, сохранить эксплуатационные свойства магнитопровода при жестких механических воздействиях в широком интервале температур.

Поставленные задачи и технический результат достигаются тем, что в способе изготовления стыкового магнитопровода, при котором верхнее ярмо устанавливают на нанесенный на торцевые поверхности стержней магнитодиэлектрический материал, находящийся в жидком или пастообразном состоянии, а затем скрепляют стяжными конструкциями, согласно изобретению в качестве магнитодиэлектрического материала используют состав на основе кремнийорганического каучука с ферромагнитным наполнителем при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Каучук кремний-
органический 100-110
Катализатор 3-6
Железо карбонильное 250-450
При этом магнитодиэлектрический материал наносят на стыкуемые поверхности и в последующем стягивают верхнее ярмо и сердечник до перехода материала в эластичное состояние.

Выполнение магнитодиэлектрика из вышеприведенного материала позволяет эффективно заполнить зазоры при минимальной толщине слоя магнитодиэлектрического материала, обеспечив минимальное магнитное сопротивление в местах стыков верхнего ярма со стержнями сердечника. Причем, отсутствие механических воздействий на сталь в зоне стыков со стороны эластичного магнитодиэлектрика в процессе перехода материала из жидкого или пастообразного состояния в эластичное, при климатических, механических (удары, вибрация) воздействиях также снижает возможные электромагнитные потери в области стыков.

Обеспечение высокой ремонтоспособности достигается за счет того, что магнитодиэлектрик в зазоре между верхним ярмом и сердечником обладает незначительной адгезией и позволяет без ухудшения качества магнитной системы многократно снимать и вновь монтировать верхнее ярмо, производить съем и установку катушек и других элементов трансформатора.

Предлагаемый способ изготовления стыкового магнитопровода реализован следующим образом.

Первоначально готовят магнитодиэлектрический материал. Для этого в емкости тщательно перемешивают до однородного состояния в течение 5-10 мин исходные компоненты в следующем соотношении, мас.ч.: Каучук СКТН 10
Метилтриаце-
токсисилан (ка- тализатор К-10С) 4
Железо карбо- нильное Р-10 300
Жизнеспособность приготовленного магнитодиэлектрика при температуре 15-35^оС составляет не более 20 мин и зависит от количества введенного катализатора.

Стыкуемые поверхности магнитопровода должны быть выполнены с обеспечением плоскостности, с точностью, приемлемой для производства.

Приготовленный состав наносят шпателем на торцевые поверхности стержней, толщина слоя 2-3 мм. Затем равномерно стягивают предусмотренными в конструкции стяжными пластинами - фиксаторами.

Стяжные пластины выполнены из немагнитной стали 12х18Н9Т ГОСТ 5632-72, были установлены около стержней и притянуты к ним самослипающейся лентой РЭТСАР-А ТУ 38-103, 172-80.

Выдавленный избыток магнитодиэлектрика удаляют. Все операции по нанесению магнитодиэлектрического материала на поверхности стержней и стяжке магнитопровода должны быть выполнены в пределах жизнеспособности материала. Полимеризация состава происходит в естественных условиях.

Механическим воздействиям (вибрациям, ударам) магнитопровод рекомендуется подвергать не ранее, чем через 24 ч (после окончания процесса полимеризации).

В настоящее время изготовлены и испытаны блоки преобразователей - трансвентили ПВ 12-24, ПВ 25-24, ПВ 31-36, ПВ 60-39 и др., каждый из которых содержит высоковольтный трансформатор и выпрямительные столбы на выходной высоковольтной обмотке. Так, трансвентиль ПВ 60-39 содержит трехфазный трансформатор мощностью 70 кВА на частоту 400 Гц, трансвентиль ПВ 25-24 - трансформатор мощностью 50 кВА на частоту 400 Гц и т.д.

Применение в этих устройствах стыковых магнитопроводов с заполнением воздушных зазоров в местах стыков сердечника магнитопровода с ярмом новым материалом, который при отверждении образует эластичную прокладку с малым магнитным сопротивлением и низкой адгезией к стыкуемым поверхностям обеспечивает появление новых свойств в конструкции магнитопровода, а именно максимально возможное в практике улучшение электромагнитных характеристик, высокую ремонтоспособность, сохранение эксплуатационных свойств при жестких механических воздействиях в широком интервале температур (- 60...+ 200^оС). Эти данные подтверждены протоколами испытаний магнитодиэлектрического материала на основе кремнийорганического каучука и карбонильного железа и магнитопроводов с этим материалом. (Протоколы находятся в первичных материалах заявки).

Использование: в электротехнике. Сущность: способ состоит в том, что верхнее ярмо стыкового магнитопровода устанавливают на нанесенный на торцевые поверхности стержней магнитодиэлектрический материал, находящийся в жидком или пастообразном состоянии, а затем скрепляют стяжными конструкциями. В качестве магнитодиэлектрика используют эластичный материал с низкой адгезией и малым магнитным сопротивлением с определенным составом компаунда.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЫКОВОГО МАГНИТОПРОВОДА, при котором верхнее ярмо устанавливают на нанесенный на торцевые поверхности стержней магнитодиэлектрический материал, находящийся в жидком или пастообразном состоянии, и скрепляют стяжными конструкциями, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь и токов холостого хода, улучшение ремонтоспособности, сохранения эксплуатационных свойств при жестких механических воздействиях в широком интервале температур, в качестве магнитодиэлектрика используют эластичный материал с низкой адгезией и малым магнитным сопротивлением, компаунд состава, мас.ч.:
Кремнеорганический каучук 100 - 210
Катализатор 3 - 6
Карбонильное железо 250 - 450