Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Теория >> Потери в стыках магнитопровода трансформатора

Потери в стыках магнитопровода трансформатора

Характеристики намагничивания трансформатора принято строить по напряженности магнитного поля (ав/см). Но при этом магнитное сопротивление стали магнитопровода (и сечение) должно быть одинаковым по всей длине средней магнитной линии магнитопровода. Магнитопроводом, удовлетворяющим этим требованиям, является кольцевой магнитопровод, так называемый торроид. Небольшие торроиды широко применяются в схемах автоматики, где они выполняются либо наборными из штампованных колец листовой стали, либо витыми из ленты соответствующей марки стали и называются витыми или ленточными (рисунок 1). кольцевые магнитопроводы а — наборный из штампованных колец: б — ленточный или витой Рисунок 1 - Торроиды — кольцевые магнитопроводы Ленточные магнитопроводы с длиной магнитной линии от 0,4 до 1,5 м нашли широкое применение при изготовлении трансформаторов тока, устанавливаемых на установках высокого напряжения. Для напряжений 6 и 10 кВ эти трансформаторы выполняются как ленточными, так и наборными из штампованных Г-образных пластин. Магнитопроводы, выполненные из штампованных пластин, собираются так, чтобы зазоры чередовались со сплошными пластинами (вперекрышку). Так как каждая пластина имеет по два зазора, то на пути магнитного потока будет четыре стыка. Часть магнитного потока проходит через зазор, но большая часть потока переходит по плоскости соприкосновения в соседние пластины, что значительно повышает индукцию в этих пластинах, увеличивая ток намагничивания. Таким образом, на пути магнитного потока имеются четыре участка повышенного сопротивления. Для ориентировочной оценки повышения напряженности в этих стыках можно сравнить характеристики намагничивания, снятые до значительных кратностей напряженностей (до 100 ав/см) на ленточных магнитопроводах и наборных из Г-образных пластин. На рисунке 2 приведены заводские усредненные характеристики для некоторых марок стали. Характеристики 1 и 2 даны двойными линиями, верхние соответствуют лучшим сталям, нижние худшим. характеристики сталей 1 — магнитопровод ленточный, сталь Э41, Э42; 2 — наборный, из штампованных Г-образных пластин, сталь Э41, Э42, Э15, Э10, Э47, Э48; 3 —ленточный, сталь Э310 Рисунок 2 - Заводские характеристики сталей Характеристики кривой 2 построены для магнитопроводов со средней длиной магнитного пути 45 см. Магнитодвижущая сила сердечников из Г-образных пластин, имеющих стыки, как и в ленточных сердечниках, отнесена к длине магнитного пути в стали, в то время как значительная часть этой напряженности падает на преодоление повышенного сопротивления в стыках пластин. Сравнивая кривые 1 и 2, можно приближенно определить потери в стыках. Так, при индукции 1,0 тл ток намагничивания кривой 2 (по усредненной кривой, показанной пунктиром) более чем в 2 раза превышает ток намагничивания кривой 1 (1,8—0,7 ав/см). Конечно, сам зазор составляет доли миллиметра, но следует учитывать и прилегающие участки пластин, где происходит переходпотока в сквозные пластины. При этом поток в сквозных пластинах должен доходить до 2 тл, но так как даже при напряженности 300 ав/см индукция этих сталей не превышает 1,9 тл и проницаемость стали приближается 1 проницаемости воздуха, неизбежны большие потоки рассеяния. Как ясно из сравнения кривых, рабочая индукция при ленточном магнитопроводе может быть принята более высокая, так как при 2,5 ав/см индукция кривой 1 будет 1,4 тл, кривой 2— 1,1 тл. Разность между напряженностями характеристик 2 и 1 (при одинаковой индукции) определяется повышенным сопротивлением стыков. Обозначим Нс напряженность в стыках, H1 — напряженностями характеристик 2 и 1 (при одинаковой Н2 — напряженность, определяющую характеристику 2). Сравнительные данные сведем в таблицу 2. Таблица 2
Индукция В, тл

0,5

0,8

1,0

1,2

1,4

1,5

1,6

1,7

Н1

0,3

0,5

0,7

1,2

1,4

3,5

0,5

10,0

Н2

0,6

1,2

1,8

4,0

11,5

17,0

27,5

40,0

Нс

0,3

0,7

1,1

2,8

10,1

13,5

21,0

30,0

Кс=Нс/Н1

1,0

1,4

1,57

2,33

7,23

3,9

3,25

3,0

Коэффициент Кс определяет отношение Нс к Н1. Наибольшее значение коэффициента соответствует индукции несколько большей 1,4 тл. При дальнейшем увеличении индукции значение Кс снижается и в пределе стремится к нулю, что соответствует значению индукции, находящемуся далеко за пределами рабочей части характеристики. Так как сопротивление стыков определяется повышенным значением индукции в стыках и при этих индукциях характеристики всех сталей сближаются (рисунок 2), потери в стыках мало зависят от качества сталей и при наличии в магнитопроводе стыков входят как постоянный и весьма значительный компонент, уравнивающий стали повышенного и пониженного качества (что видно по кривым 2). Так как в трансформаторах, имеющих меньшие размеры, величина тока намагничивания определяется в основном стыками пластин, рабочие индукции в малых трансформаторах принимаются намного меньше, чем в трансформаторах большой мощности.
 
« Переходные процессы в трансформаторе   Потери силового трансформатора »
электрические сети