Всемерное повышение эффективности, т. е. снижение потерь, остается одной из главных задач производства трансформаторов. Конечно, не все здесь зависит от рабочих, собирающих отдельные узлы или трансформатор в целом. Однако глубокие знания причин возникновения потерь и путей их снижения совершенно необходимы для успешного освоения и грамотного исполнения любых производственных операций при сборке.
Когда говорят о повышении кпд трансформатора, в первую очередь рассматривают возможность снижения потерь холостого хода — постоянных потерь трансформатора. Для уменьшения потерь в стали существует несколько путей. Первый — снижение величины магнитного потока Ф0. Однако это самый невыгодный путь, так как для создания тех же эдс потребовалось бы увеличить число витков в обмотках, т. е. израсходовать больше медных или алюминиевых проводов.
Выгоднее использовать другой путь: не уменьшая магнитного потока, применять такие электротехнические стали, которые имели бы высокое сопротивление (для уменьшения вихревых токов) и пониженные потери на гистерезис. Еще один путь — выполнение магнитной системы из тонких изолированных пластин, что резко уменьшает потери от вихревых токов. Широкое использование конструкций магнитопроводов с косыми стыками пластин и без отверстия в активной стали также снижает потери холостого хода.
Однако для сборщика трансформатора особенно важно знать, как зависят потери в стали от качества выполнения им соответствующих производственных операций. Применяемая сейчас практически для всех трансформаторов холоднокатаная сталь весьма чувствительна к механическим воздействиям. Даже при резке и штамповке пластин происходит ухудшение магнитных свойств стали в зоне реза. Удары по стали, перегибы пластин, наклеп легко нарушают ориентацию кристаллов, увеличивают удельные потери и намагничивающую мощность. До сборки магнитопровода пластины стали обязательно проходят высокотемпературный отжиг в печах, восстанавливающий магнитные характеристики стали.
Однако при сборке магнитопровода, расшихтовке и повторной шихтовке его верхнего ярма сталь очень легко может вновь повредиться. Именно на этих операциях сборщик должен проявить особую осторожность и аккуратность при обращении с пластинами стали, не допуская механических повреждений. Чем осторожнее обращается сборщик с пластинами, тем меньше потери холостого хода в собранном трансформаторе.
Опыт показывает, что удельные потери в стали трансформатора в 1,3—1,5 раза выше, чем в исходном материале. В значительной степени это зависит от качества сборки. При хорошей сборке потери в магнитной системе трансформатора превышают потери в стали до начала ее механической обработки лишь на 25—30%.
Снижение потерь в обмотках от токов нагрузки трансформатора проще всего получить, увеличив сечение обмоточных проводов. Однако экономически это невыгодно, так как при этом неизбежно увеличиваются размеры не только обмоток, но и магнитопровода, т. е. увеличиваются масса активных материалов и потери холостого хода в трансформаторе. Поэтому размеры обмоточных проводов увеличивают редко, чаще всего, если этого требует механическая прочность обмоток.
Существуют и другие пути снижения потерь в обмотках. Кроме нагрузочных в обмотках существуют добавочные потери. Эти потери не только уменьшают кпд трансформатора, снижая его эффективность, но и часто концентрируются в отдельных элементах конструкции трансформатора, вызывая их опасный нагрев. Такие нагревы возникают обычно в верхних и нижних витках (катушках) обмоток, в прессующих кольцах, ярмовых балках и баке трансформатора.
Потоки рассеяния весьма «чувствительны» к магнитной симметрии обмоток. Достаточно даже незначительного смещения обмоток относительно друг друга, чтобы резко увеличить рассеяние. Такие смещения особенно часто происходят по высоте: одна из обмоток может быть неплотно насажена или несколько отличаться по высоте от другой. Это практически всегда нарушает магнитную симметрию и увеличивает рассеяние. Поэтому при насадке (монтаже) обмоток сборщик должен тщательно следить за их высотами, не допуская смещения обмоток, за равномерностью каналов между ними, за их строго концентрическим расположением на сердечнике.
Нарушение заданных промежутков между обмотками, отводами и баком, как правило, изменяет направление потоков рассеяния и нередко может вызвать опасные местные нагревы в баке или полке ярмовой балки.
