Шихтованный магнитопровод трансформатора

 

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.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

f5@ 4 Н 01 F 27/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4317093/24-07 (22) 15.07.87 (46) 30.09,89. Бюл, № 36 (7 t) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищен ного и рудничного электрооборудования (72) М.А. Нагорный, В.И. Грушко, В.Н. Козлова и А.В. Шевченко (53) 621.314.21.042.002,2(088.8) (56) Костенко М.П. Пиотровский Л.М.

Электрические машины. ч. 1. Машины постоянного тока. Трансформаторы.

Л.: Энергия, 1972, с, 336-351 °

Патент США ¹ 4283842, кл. 29-606, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹- 900322, кл. Н 01 F 27/24, 1980. (54) НИХТОВАННЫЙ МАГНИТОПРОВОД ТРАНСФОРМАТОРА (57) Изобретение относится к электроИзобретение 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..i изображен шихтованный магнитопровод трансформатора, на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3— варианты стыковки пластин магнитопровода в смежных пластинах, на

2 технической промышленности и м.б. использовано в силовых трансформаторах. Целью изобретения является повы. шение качества за счет снижения потерь на намагничивание. Нихтованный магнитопровод трансформатора содержит ярмо и стержни, выполненные иэ 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 относительно друг друга, а также выполнены под углом к поперечному сечению стержней. Сть;ки пластин, расположенные над углом к, поперечному сечению магнитопровода, размещены перекрестно стыкам, расположенным в соседних слоях пластин °

3 з.п. ф-лы, 6 ил, фиг. 4 — варианты форм стыковочных поверхностей; на фиг. 5 — процесс шихтовки пластин; на фиг, 6 — схема прохождения магнитного потока в магнитопроводе с нераспределенными стыками; 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 ? размещены равномерно по в" åé "длине. При этом зона

1511776 с,=Ь где

1=bf+a

3 стыка 4 смещена в каждой соседней пластине на величину, кратную количеству пластин по толщине магнитопровода.

Расстояние между стыками 4 между соседними пластинами определяют по формуле (фиг. 2) Ь = (L, -2a) /(n;1» — длина каждого из стеРжней магнитопровода» а — расстояние от линии сопряжения яРма со стержнями 15 до ближайшего стыка, п — количество стыков по длине с стержней.

Количество стыков в стержнях магнитопро:вода задают в зависимости от 20 длины стержней, их сечения, количества пластин и заданного снижения потерь намагничивания магнитопровода. Необходимо также учитывать технологические возможности установ- 25 ленного оборудования.

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

Длину элементов пластин, образующих стержни магнитопровода, определяют по формуле где f — величина, кратная целому числу расстояний между сечениями, . 40 а — для удобства может быть принято равным нулю.

Тогда длина элементов вторых

Ш-образных пластин, размещаемых в одной плоскости с первыми, равна разности между длиной стержня магнитопровода и длиной элемента первой пластины, причем предполагается, что

1 . меняется от слоя к слою шихтов- . ки. Количество пар пластин, стыкующихся в каждом сечении стержня, определяют как частное от деления общего их количества в стержнях на число принятых сечений

И

К = —— 55 п

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

1 P. n 1, причем расчет P. ведется последовательным (по кругу) счетом сечений .до полного наполнения стержня магнитопровода, а ширина в каждом сечении магнитопровода принимается в соответствии с его конфигурацией.

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 коли-. чество сечений стержней магнитопровода, содержащих стыки пар пластин 3, приводит к уменьшению стыков в каждом из сечений.

Стыки пластин 3 при их 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.

Ка>дое 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,,цва и т.д., с тем, чтобы исключить увеличение потерь намагничивающей мощности из-за сгущения силовых линий магнитного потока (фиг. 6).

Сечения стержней могут иметь различную 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 иэ сечений стерж" ней. Стяжку пластин магнитопровода, крепление на нем обмоток осуществля5 15117 ют известными способами, например, при помощи ярмовых балок и стяжных шпилек. Стержни стягиваются при помощи бандажей из стеклоленты или

5 другого изоляционного материала.

Магнитопровод трансформатора работает следующим образом.

При подключении насаженных на стержни и соединенных между собой об- 1 моток 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. Магнитный поток индуктирует ЭДС во вторичной обмотке.

Уменьшение количества стыков плас- 2О тин шихтованного магнитопровода в каждом из его поперечных сечений приводит лишь к незначительному увеличенйю индукции в сечении его стержней из-за наличия стыков (фиг. 6).

Сопротивление, оказываемое неизбежным воздушным промежутком между 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 шихтованньгх 45 пластин впереплет в одной зоне сечения в два лис.та или в один лист, когда зазор между концами стыкующихся пластин перекрывается парой или одним сплошным участком соседних

50 листов (фиг. 6), приводит к тому, что магнитный поток в зоне стыка про..ходит частично через воздушный промежуток, а частично через соседние участки пластин, увеличивая тем са- 55 мым в них количество магнитных силовых линий, что оказывает сопротивление магнитному потоку и приводит к

76 увеличению потерь мощности намагничивания на 20-257. 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 воздушный зазор стыка, снижая таким образом увеличение намагничивающей мощности.

II р и м е р. Для трансформатора мощностью 630 кВ А принята плоская магнитная система, представляющая собой магнитопровод с диаметром стержней Р 22 мм и длиной I, = 500 мм.

Пластины выполнены из рулонной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. коэффициент заполнения К з = 0,951, Сечение стержней принято круглым.

Выбирают магнитопровод, составленный из Ijl-образных пластин с различной длиной элементов, образующих стержень. Для конкретного выполненИя

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

220.0,951/0,35 = 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

I., -2a 500

Ь = — Бз- — = — — = 20 мм п — 1 25

Принимают разность между двумя элементами соседних пластин равной

2Ь = 40 мм. Тогда количество пластин с увеличивающейся длиной элементов, образующих стержни, составляет

500 : 40 = 12 шт причем концы пластин размещаются в 1, 3, 5, ..., 25 сечениях и обра11776

Формула з уют половину п

15 полного кл охватывающих в и а пластин, х все сечения ст

При этом ока стержня . казываются нео сечения. Затем пластины тем размещают

ы, концы кота ы. р у завершает пе вь

26 сечения х, что ервый цикл набора и магнитопровода. ДЛ а пластин магнитопровода т еб ода. я полного набора ода требуется 598:26=23 кла, тогда в каждом и ждом из сечений т по 3 стыка, т.е. 3 8S

Э ° ° Э сла, что при ав распределе . ении индук и р вномерном стерж неи приводит щчи по сечению сгущению ма к незна чителъному магнитных силов ых линий. и з о б рет ения

1. Нихтова нныи магнитоп сформатора ровод трансодержащий я м ни, выполне рмо и стерженные из стык собой пла уемых между .астин различнои л личaþ длины О t ющийс я те и, что, с целью повьпсени снижения п ия качества за счет потерь на намагн стыки пла гничивание стин размещены ав

Э по всей длине к ны равномерно со смещением лине каждого из сте ержней ем зоны стыка в седней пласт в каждой состине на величин количеству пл чину, кратную астин по тол топровода. щине магни2. Иагнитопрово лич аю овод по п. 1 о т и и с я тем чт ки на соседни что, стыих стержнях с носительно мещены ото друг друга.

3 . Магнитопров л и ч а ю щ од поп. 1 о т.—. шийся тем пластин вь полнены по что стыки речному се д углом к попеу сечению стержне"

4. М и. агнитопровод по и.

2О л и ч R ю щ по и. 3, о т— и и с я тем пластин м, что стыки расположенные по к поперечному е под углом ому сечению магии размещены пе перекрестно стык гнитопровода

Э ложенным в сосе стыкам, распов соседних слоях пл астин.

151177б

4 4

С

Р 8

Е Е

F F а а

0 8

1511776

Составитель А.Линева

Техред И.Верес Корректор B. Кабаций

Редактор И.Касарда

Заказ 5907/53 Тираж 69б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101