Шихтовка трансформатора что это

Зачем шихтуются магнитопроводы

При шихтовке магнитопровода, пластины стержня и ярма набираются в перехлест, воздушный зазор в месте стыка стержней и ярем может быть минимальным, что снизит магнитное сопротивление и уменьшит потери ХХ. Механическая прочность шихтованного магнитопровода намного выше, чем стыкового.

Вихревые токи создают свой магнитный поток, стремящийся, в соответствии с правилом Ленца, ослабить изменение основного потока. Поэтому они действуют размагничивающим образом, уменьшая основной поток.

Протекающий по материалу сердечника электрический ток вызывает его нагрев. Если это тепло не используется, то говорят о потерях на вихревые токи. В соответствии с законом Джоуля-Ленца, мощность расходуемая на нагрев равна I_F 2 r, где I_F — действующее значение вихревых токов, а r — сопротивление контура, по которому они замыкаются. Эффективно снизить эти потери можно уменьшив ток. Это достигается увеличением удельного сопротивления материала и разделением его на отдельные изолированные друг от друга слои вдоль линий магнитного потока. Такое разделение на слои называется шихтованием магнитопровода.

Потери на вихревые токи можно определить, воспользовавшись понятием активной мощности переменного тока.

В соответствии с законом Джоуля — Ленца вихревые токи нагревают проводники, в которых они возникли. Поэтому вихревые токи приводят к потерям энергии (потери на вихревые токи) в магнитопроводах (в сердечниках трансформаторов и катушек переменного тока, в магнитных цепях машин).

Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи (и вредного нагрева магнитопроводов) и уменьшения эффекта «вытеснения» магнитного потока из ферромагнетиков магнитопроводы машин и аппаратов переменного тока делают не из сплошного куска ферромагнетика (электротехнической стали), а из отдельных пластин, изолированных друг от друга (например, специальным лаком). Такое деление на пластины, расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, ограничивает возможные контуры путей вихревых токов, что сильно уменьшает величину этих токов.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 14 ; Нарушение авторских прав

Источник

Шихтовка трансформатора что это

Основным элементов трансформатора является магнитопровод.

Это такая система, по которой замыкается магнитный поток, служащая основанием для крепления обмоток и других элементов аппарата. Пластины из тонкой электротехнической стали служат конструктивными элементами для сборки трансформаторов. Их изолируют с помощью жаростойкого покрытия, которое наносится заводом-изготовителем, или лака, применяемого после штамповки пластин.

Конструктивные особенности

Виды магнитопроводов подразделяются на стержневые и броневые виды.

• Стержневой тип. При такой конструкции вертикальный стержень имеет ступенчатое сечение, которое вписывается в окружность. На этих вертикальных элементах в виде цилиндра располагают обмотки магнитопровода. Части всей этой конструкции, которые не имеют обмоток и предназначены для образования замкнутой цепи, называются ярмами.
• Броневой тип. В такой конструкции стержни с поперечным сечением имеют прямоугольную форму. Расположены они горизонтально. Поэтому обмотки трансформатора также имеют прямоугольную конструкцию. Этот вид оборудования имеет сложную производственную технологию, поэтому применяется нечасто, лишь для небольшого вида специальных трансформаторов.

Типы сборки магнитопроводов

Различают стыковую конструкцию и шихтованное исполнение стержневых магнитопроводов. Они отличаются видом соединения основного элемента с ярмом.

Стыковая конструкция

В такой конструкции сборка ярм и стержней осуществляется раздельно. Вначале на стержень монтируют обмотку, после этого крепят верхнее ярмо. Для изоляции пластин между стыкующимися элементами укладывают электрокартон. После монтажа ярма конструкция прессуется и стягивается с помощью вертикальных шпилек. Такой тип сборки применяется для шунтирующих и токоограничивающих реакторов. Зависит это, в основном, от габаритов установки. При небольших размерах конечного изделия такая сборка очень удобна, так как нужно лишь снять верхнее ярмо для монтажа обмоток.

Когда речь идет о применении такой конструкции в силовых трансформаторах, возникает потребность в громоздких устройствах для стяжки изделия. Поверхности стержней и ярм, подлежащих стыковке, должны быть механически обработаны. Это снижает магнитное сопротивление, но требует больших материальных затрат и времени. Поэтому для силовых трансформаторов применяется другой вид сборки – шихтовка.

Шихтованная конструкция

В такой конструкции ярма и стержни представляют собой переплет. Их разбивают на слои определенной толщины. Состоит каждый такой пакет из двух-трех листов стали. Каждый слой содержит пластины, часть которых должна заходить в ярмо. Необходимо следить за тем, чтобы пластины предыдущего слоя перекрывали стыки пластин соседнего элемента.

Преимуществом такого вида сборки являются:

небольшой вес конструкции;

малые зазоры в зонах стыков;

малый ток холостого хода;

повышенная механическая прочность.

Из недостатков можно выделить фактор более сложной сборки трансформатора.

Ведь сначала необходимо произвести расшихтовку верхнего ярма на отдельные слои. Затем обмотки насаживают на стержни и повторяют шихтование. Это делает монтаж более трудоемким. Проводить его должен квалифицированный специалист, так как некачественная сборка может ухудшить технические параметры трансформатора.

Влияние некачественной сборки на характеристики изделия

Наиболее распространенным дефектом собранной конструкции может быть плохая стыковка ярма с пластинами стержня. Вследствие этого появившиеся зазоры приведут к возрастанию тока холостого хода (Iхх) трансформатора. Также ухудшится магнитный поток.

Если при сборке изделия количество пластин, входящих в ярмо, будет менее требуемого, то это вызовет уменьшение поперечного сечения, что спровоцирует рост магнитной индукции и увеличение потерь на холостом ходу. Любые механические повреждения пластин магнитопровода, во время шихтовки, также вызовут ухудшение технических параметров трансформатора.

Конструктивные изменения стандартных изделий

В некоторые стандартные стержневые магнитопроводы со временем внесли конструктивные изменения. Они отразились на форме пластин для сборки изделия. Ввелось понятие косой стык. Оно определяет срез прямоугольных пластин под углом в 45ᵒ. Производят его на узкой стороне пластины с одной стороны, или с двух. Такое изготовление конструкции позволяет снизить потери холостого хода.

Обмотки стержневого магнитопровода в горизонтальном разрезе круглые. Для эффективного использования конструкции поперечное сечение стержня также должно стремиться к окружности. Но стержень, с круглым сечением, требует большего количества пластин электротехнической стали. Они должны быть разной ширины. Такой фактор значительно усложняет процесс производства изделий. Поэтому применяется многоступенчатое сечение стержня.

У готового магнитопровода должна быть равномерная и достаточная опрессовка. Он должен иметь жесткую конструкцию. Несоответствие количества пластин в изделии вызовет вибрацию и шум. Все это может привести к разрушению частей крепления магнитопровода. Поэтому в конце сборки запчасти изделия должны быть опрессованы и собраны единым элементом.

Источник

Пластинчатый (шихтованный) магнитопровод

Магнитопровод электротехнического изделия (устройства), согласно ГОСТ 18311-80, это магнитная система электротехнического изделия (устройства) или совокупность нескольких ее частей в виде отдельной конструктивной единицы

Пластинчатый магнитопровод – это деталь или комплект деталей, предназначенных для прохождения основной части магнитного потока, возбуждаемого электрическим током. Магнитопровод является неотъемлемой частью трансформаторов, катушек индуктивности, реле и т.п.

Конструкция и материалы

Пластинчатые магнитопроводы собираются из плоских пластин и имеют Ш-образную или П-образную форму. Ш-образные пластины используются для создания изделий броневого типа, а П-образные детали – для стержневых конструкций.

В качестве исходных материалов применяются холоднокатаная анизотропная электротехническая сталь, либо магнитомягкие аморфные сплавы и композиционный (нанокристаллический) материал. Электротехническую сталь обычно служит основой для силовых трансформаторов, трансформаторов тока (защиты). Аморфные сплавы и композиционный (нанокристаллический) материал используется для измерительных трансформаторов, а также силовых трансформаторов с пониженными потерями холостого хода.

Магнитопроводы, создаваемые на основе пластин, могут собираться за счет отдельной подготовки стержней с ярмами. Т.е. части пластинчатого магнитопровода собирают отдельно, на стержни устанавливают обмотки, потом их скрепляют с верхним и нижним ярмом при помощи шпилек. Такой магнитопровод называется стыковым. Стыковая конструкция используется в шунтирующих токоограничивающих устройствах реакторов.

Для улучшения работы пластинчатых магнитопроводов используют шихтованную сборку пластин. Ее принцип основан на четком распределении слоев и создании в нем одинаковых зазоров в стержне и ярме таким образом, чтобы при сборке все созданные полости заполнялись с минимальными стыками. При этом пластины стержня и ярма переплетаются между собой, образуя прочную и жесткую конструкцию. Они применяются в силовых трансформаторах.

Этапы производства магнитопроводов пластинчатых

По своей конструкции и свойствам пластинчатые (шихтованные) магнитопроводы значительно отличаются от витых магнитопроводов ленточных и кольцевых (тороидальных). Изготовление сердечников этого типа регулируется ГОСТ 20249-80 и выполняется по следующей схеме:

1. Резка материалов. Производится на агрегатах продольной резки, оборудованных дисковыми ножами. Материал раскраивается на ленты нужных размеров.
2. Рубка пластин. Производится рубка деталей на гильотинах и агрегатах поперечной резки (в том числе пробивка отверстий в пластинах).
3. Сборка магнитопроводов. Производится по технологии сборки стыковых или шихтованных магнитопроводов.
4. Контроль качества. Измерение основных характеристик полученных изделий и их соответствия техническому заданию

Особенности сборки пластинчатых магнитопроводов

Процедура представляет собой набор пластин в пакет и их скрепление (стягивание) между собой. Соединение деталей выполняется несколькими способами:

• шпильками и болтами;
• обжимными скобами;
• металлической обоймой.

Важное условие сборки – изоляция крепежных деталей от магнитопровода. В некоторых случаях пакет подвергается сжатию. В этом случае происходит изменение магнитной проницаемости и показателей электрического сопротивления. Процедура выполняется при давлении 2-5 МПа, усилие сжатия подбирается в зависимости от материалов и конструкции пластин.

После проведения сжатия обязательно осуществляется контроль качества изготовления. С его помощью удается узнать полученную магнитную индукцию и проницаемость, а также ток холостого тока пластинчатого магнитопровода.

Соблюдение точного технологического процесса позволяет получить надежные и прочные конструкции, которые выдерживают большие нагрузки и готовы к эксплуатации практически в любых условиях.

Источник

СТЫКОВЫЕ И ШИХТОВАННЫЕ МАГНИТОПРОВОДЫ

Магнитопроводы силовых трансформаторов собираются из отдельных пластин. Наиболее простым конструктивным решением для магнитопровода и последующей первой сборки трансформатора, т. е. насадки обмоток на стержни, были бы отдельная сборка стержней и ярм, из которых составляется магнитопровод. Схема устройства стыкового магнитопровода показана на рис. 11.6, а.

Однако стыковая конструкция страдает рядом серьезных недостатков. Во избежание замыкания пластин стержня и ярма в месте стыка (рис. 11.7, а) необходимо закладывать прокладку из изолирующего ма

териала (рис. 11.7, б). Но эта прокладка увеличивает магнитное сопротивление магнитопровода, что ведет к увеличению намагничивающего тока. В случае повреждения изоляционной прокладки замыкание пластин стержня и ярма может привести к так называемому пожару в стали, т. е. к аварии трансформатора.

Рис. 11.6. Конструкция магнитопроводов:

а — стыковая; б — шихтованная

Рис. 11.7. Стыковое соединение ярма и стержня:

я — без изолирующей прокладки; б — с изолирующей прокладкой: 1 — пластина ярма; 2—изоляция пластин; 3—изолирующая прокладка в стыке между ярмом и стержнем; 4 — путь замыкания вихревых токов; 5— пластины стержня

Из-за указанных недостатков стыковая конструкция не нашла широкого применения. В отечественном трансформаторостроении принята шихтованная конструкция магнитопроводов для силовых трансформаторов всех мощностей. Она обеспечивает большую жесткость магнитопровода, требует меньшего количества крепежных деталей и более надежна в эксплуатации.

Все четные слои имеют положение пластин, а все — обратное (зеркальное) расчетом, чтобы пластины одного слоя перекрывали стыки в соседних слоях.

Таким образом, пластины соседних слоев как бы переплетены друг с другом (рис. 11.6, б).

Магнитопровод шихтованной конструкции собирают из отдельных слоев, каждый из которых состоит из нескольких пластин, расположенных определенным образом.

СХЕМЫ ШИХТОВКИ ОДНО- И ТРЕХФАЗНЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ

Схема шихтовки одно- и трехфазного стержневых магнитопроводов показана на рис. 11.8 и 11.9.

При шихтовке магнитопровода ярма и стержни образуют как быодно целое. Но для насадки обмоток на стержни, т. е. для операции первой сборки трансформатора, после изготовления магнитопровода необходимо расшихтовать верхнее ярмо, т. е. вынуть все листы ярма, а после насадки обмоток — вновь его зашихтовать.

Для сокращения излишних операций по двукратной шихтовке верхнего ярма для трансформаторов габарита I на некоторых заводах

Рис. 11.8. Схема шихтовки однофазного стержневого магнитопровода:

а — первое положение пластин (нечетных слоев); б — второе, обратное первому, положение пластин (четных слоев); в — перекрытие стыков

Рис. 11.9. Схема шихтовки трехфазного магнитопровода: а — первое положение пластин (нечетных слоев); б—второе, обратное первому, положение пластин (четных слоев)

стали совмещать операции по сборке шихтованного магнитопровода и первой сборке в одну операцию, при которой шихтовка магнитопровода производится непосредственно в обмотках, положенных горизонтально (рис. 11.10).

Рис. 11.10 Сборка (шихтовка) магнитопровода непосредственно в обмотках

Кроме того, на некоторых заводах шихтовку верхнего ярма в малых трансформаторах также не делают при сборке магнитопровода, а для его подъема ярмовые балки ставят на стержни ниже будущей зашихтовки.

Дата добавления: 2019-02-12 ; просмотров: 1728 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник