Шихтованный магнитопровод трансформатора Советский патент 1989 года по МПК H01F27/24 

Изобретение относится к электротехнической -промышленности и может быть использовано в конструкциях шихтованных магнитопроводов силовых трансформаторов и других индукционных устройств.

Цель изобретения - повышение качества за Счет снижения потерь на намагничивание.

На фиг,,1 изображен шихтованный магнитопроврд трансформатора; на фиг. 2 - то же, вид сбоку, на фиг. 3 варианты стыковки пластин магнито- провода в смежных пластинах, на

фиг. 4 - варианты форм стыковочных поверхностей; на фиг. 5 - процесс шихтовки пластин; на фиг. 6 - схема прохождения магнитного потока в маг- нитопроводе с нераспределенными стыками j на фиг. 7 - схема прохождения магнитного потока в магнитопроводе с распределенными стыками.

Магнитопровод трансформатора состоит из ярма 1 и стержней 2, выполненных из стыкуемых между собой пластин 3 (фиг. 5). Стыки 4 в каждом из стержней 2 размещены равномерно по всей длине. Цри этом зона

ч

315

стыка 4 смещена в каждой соседней пластине на величину, кратную количеству :пластин по толщине магнито- провода.

Расстояние между стыками 4 между соседни:ми пластинами определяют по формуле (фиг. 2)

b ()/(),

где длина каждого из стержней

магнитопровода,

а - расстояние от линии сопряжения ярма со стержнями до ближайшего стыка, П|, - количество стыков по длине

стержней.

Количество стыков в стержнях магнитопровода задают в зависимости от длины стержней, их сечения, количества лластин и заданного снижения потерь намагничивания магнитопровода. Необходимо также учитывать технологические возможности .установ- ленного оборудования,

Первый стык 4 в стержнях может быть в зоне сопряжения ярма 1 и стержня 2, тогда а О, а ,цлина элементов :гшастин 3, образующих стерж- ни магнитопровода, равна высоте стержня.

Дпину элементов пластин, образующих стержни магнитопровода, определяют по формуле

1эл bf -f а

где f - величина, кратная целому

числу расстояний манду се чениями,

а - для удобства может быть принято равным нулю. Тогда длина элементов вторых Ш-образных пластин, размещаемых в одной плоскости с цррвыми, равна разности между длиной стержня магнитопровода и длиной элемента первой пластины, причем предполагается, чт 1.. меняется от слоя к слою шихтов

О

ки.Количество пар пластин, стыкую- щихся В каждом сечении стержня, определяют как частное от деления общего их количества в стержнях на чило принятых сечений

K.L

Расстояние между плоскостями, в которых стыкуются соседние пластины выбирают из условия

г, Ьр

где

1 Р п,-1,

причем расчет Р ведется последовательным (по кругу) счетом сечений -до полного наполнения стержня магнитопровода, а ширина в каждом сечении магнитопровода принимается в соответствии с его конфигура1щей.

Пластины 3 каждого соседнего слоя шихтовки могут стыковаться в каждом последующем сечении через одни, два и т.д. стыков (фиг. 3). В зависимости от заданного варианта стыковки размещаются стыки по длине и объему стержней равномерно. Большее количество сечений стержней магнитопровода, содержащих стыки пар пластин 3, приводит к уменьшению стыков в каждом из сечений.

Стыки пластин 3 при размещении в слое стержня магнитопровода могут выполняться поперечно продольной оси стержня или под некоторым углом (фиг. 4), образуя таким образом стыки прямые или косые. Стыки могут иметь также любую другую конфигурацию, например, ступенчатую. Стыкующиеся элементы при этом могут размещаться параллельно друг другу или перекрестно, как показано на фиг. 4.

Калодое сечение А-А, В-В, ,..L-L (фиг. 3) стержня имеет одинаковое (или примерно одинаковое) количество стыков 4. Стыки 4 каждого слоя могут размещаться в каждом последующем слое, через слой, два и т.д., с тем, чтобы исключить увеличение потерь намагничивающей мощности из-за сгущения силовых линий магнитного потока (фиг. 6).

Сечения стержней могут иметь раз- личнуто конфигурацию - круглую, овальную, квадратную, прямоугольную или ступенчатую. Шихтовку пластин осу ществляют последовательно, обеспечивая заданную конфигурацию сечения магнитопровода и равномерное .размещение стыков по всему объему пластин. Контроль зазоров между стыками пластин осуществляют по размещению спинок ярм магнитопровода. При такой конструкции магнитопровода вели чина зазора существенного значения не имеет вследствие незначительного количества в каждом из сечений стержней. Стяжку пластин магнитопровода, крепление на нем обмоток осуществля51

ют известными способами, например, при помощи ярмовых балок и стяжных шпилек. Стержни стягиваются при помощи бандажей из стеклоленты или другого изоляционного материала.

Магнитопровод трансформатора работает следующим образом.

При подключении насаженных на стержни и соединенных между собой обмоток в звезду, треугольник или иное соединение и подключении их к электрической сети, по ним протекает ток холостого хода, который образует магнитный поток. Основная часть последнего проходит по сечению стержней и ярм магнитопровода. Магнитньш поток индуктирует ЭДС во вторичной обмотке.

Уменьшение количества стыков пластин шихтованного магнитопровода в каждом из его поперечных сечений приводит лишь к незначительному увеличению индукции в сечении его стержней из-за наличия стыков (фиг. 6). Сопротивление, оказываемое неизбежным воздушным промежутком стыкующимися пластинами прохождению магнитного потока, приводит к Искривлению магнитных силовых линий (фиг.7 и равномерному их распределению по сечению стержней магнитопровода, что не приводит к увеличению их количества до двухкратного значения, имеющего место при размещении стыкующихся кромок пластин в одной плоскости сечения магнитопровода (фиг. 6). Равномерное распределение зон стыковки пластин магнитопровода исключает повышение индукции в стержнях, приводящие к увеличению до 20-25% потерь в стали на вихревые токи и гистерезис. Это позволяет также исключить зоны локального нагрева стержней магнитопровода.

Выполнение стыков щихтованных пластин впереплет в одной зоне сече- нкя в два листа или в один лист, когда зазор между концами стыкующихся пластин перекрывается парой или одним сплошным участком соседних листов (фиг. 6), приводит к тому, что магнитный поток в зоне стыка проходит частично через воздушный промежуток, а частично через соседние участ1ш пластин, увеличивая тем самым в них количество магнитных силовых лИний, что оказывает сопротивление магнитному потоку и приводит к

66

увеличению потерь мощности намагничивания на 20-25%. В предлагаемой конструкции магнитопровода зона стыка пары пластин перекрывается несколькими пластинами с обеих сторон (фиг.7). Магнитные силовые линии равномерно распределяются по всему сечению пластин в зоне стыка. При этом индукция

в зоне стыка увеличивается незначи-.:; тельно, в зависимости от ее увеличения магнитные силовые линии могут вообще огибать воздушньш зазор стыка, снижая таким образом увеличение на-

магничивающей мощности.

Пример. Для трансформатора мощностью 630 кВ А принята плоская магнитная система, представляющая собой Магнитопровод с диаметром стержней р 22 мм и длиной 500 мм. Пластины выполнены из рулонной электротехнической стали толгщной 0,35мм. коэффициент заполнения К 0,951, Сечение стержней принято круглым.

Выбирают Магнитопровод, составленный из Ы-образных пластин с различной длиной элементов, образующих стержень. Для конкретного вьтолнения Ш-образных пластин известным способом определяют расстояние между стержнями с таким расчетом, чтобы разместились обмотки на стержнях с обеспечением необходимых изоляционных расстояний и отвода тепла, выделяемого в магнитопроводе и обмотках трансформатора. Затем определяют количество пар пластин в магнитопроводе. В данном случае оно составляет 220-0,951/0,33 598 шт.

Количество сечений, в которых

предполагается разместить стыки Ш-образных пластин, принимают 26. Тогда расстояние между сечениями, при условии, что оба крайних сечения размещены в зоне сопряжения ярма и стержней, так как а О, составляет

Lc:«-2a 500 „„ b --т- -ос 20 мм П(--1 25

Принимают разность между элементами соседних пластин равной 2Ь 40 мм. Тогда количество пластин с увеличивающейся длиной элементов, образующих стержни, составляет

55

500 : 40 12 шт

причем концы пластин размещаются в 1, 3, 5, .,., 25 сечениях и образушт половину полного вдкла пластин, охватывающих все сечения стержня, При этом оказываются неохваченными четные сечения. Затем размещают пластины, концы которых стыкуются

во 2, 4,, 626 сечениях, что

завершает первый цикл набора пластин магнитопробода. Для полного набора магнитопровода требуется 598:26 23 цикла, тогда в каждом из сечений будет по 23 стыка, т.е. 3,85% от общего их числа, что при равномерном распределении индукции по сечению стержней приводит к незначительному сгущению магнитных силовых линий.

Формула изобретения

1. № хтованный магнитопровод трансформатора, содержащий ярмо-и стержни, выполненные из стыкуемых между .собой пластин различной длины, о т- личающийся тем, что, с

целью повышения качества за счет снижения потерь на намагничивание, стыки пластин размещены равномерно по всей длине каждого из стержней со смещением зоны стыка в каждой соседней пластине на величину, кратную количеству пластин.по толщине магнитопровода .

2.Магнитопровод по п. 1, отличающийся тем, что, стыки на соседних стержнях смещены относительно друг друга,

3.Магнитопровод по п. Г, о т.- личающийся тем, что стыки пластин выполнены под углом к поперечному сечению стержней.

4.Магнитопровод по п. 3, отличающийся тем, что стыки пластин, расположенные под углом

к поперечному сечению магнитопровода, размещены перекрестно стыкам, расположенным в соседних слоях пластин.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в силовых трансформаторах. Целью изобретения является повышение качества за счет снижения потерь на намагничивание. Шихтованный магнитопровод трансформатора содержит ярмо и стержни, выполненные из стыкующихся между собой пластин различной длины, при этом стыки пластин размещены равномерно по всей длине каждого из стержней со смещением зоны стыка в каждой соседней пластине на величину, кратную количеству пластин по толщине магнитопровода. Стыки на соседних стержнях могут быть смещены друг относительно друга, а также выполнены под углом к поперечному сечению стержней. Стыки пластин, расположенные над углом к поперечному сечению магнитопровода, размещены перекрестно стыкам, расположенным в соседних слоях пластин. 3 з.п. ф-лы. 6 ил.

Фuг.f

иг.2

Фиг. В

kJT

f Г

f If

f 5

If

I

ж

u

f u

Yl