Заземление магнитопровода силовых трансформаторов

Что такое магнитопровод и где он используется

Два составных корня «магнит» и «провод», соединенные буквой «о», определяют назначение этого электротехнического устройства, созданного для надежного пропускания магнитного потока по специальному проводнику с минимальными или, в отдельных случаях, определенными потерями.

Электротехническая промышленность широко использует взаимную зависимость электрической и магнитной энергий, переход их из одного состояния в другое. На этом принципе работают многочисленные трансформаторы, дроссели, контакторы, реле, пускатели, электродвигатели, генераторы и другие подобные устройства.

В их конструкцию входит магнитопровод, пропускающий магнитный поток, возбужденный прохождением электрического тока, для дальнейшего преобразования электрической энергии. Он является одной из составных частей магнитной системы электротехнических устройств.

Магнитопровод электротехнического изделия (устройства) (Coil flux guide) — магнитная система электротехнического изделия (устройства) или совокупность нескольких ее частей в виде отдельной конструктивной единицы (ГОСТ 18311-80).

Из чего изготавливают магнитопровод

Вещества, которые входят в его конструкцию, могут обладать различными магнитными свойствами. Их принято классифицировать на 2 вида:

Для их отличия используется термин «магнитная проницаемость µ», которая определяет зависимость созданной магнитной индукции B (силы) от величины приложенной напряженности H.

Приведенный график показывает, что ферромагнетики обладают сильно выраженными магнитными свойствами, а у парамагнетиков и диамагнетиков они слабые.

Однако, индукция ферромагнетиков при дальнейшем увеличении напряженности начинает снижаться, имея одну ярко выраженную точку максимальной величины, характеризующей момент насыщения вещества. Она используется при расчетах и эксплуатации магнитных цепей.

После прекращения действия напряженности какая-то часть магнитных свойств остается у вещества и, если к нему приложить противоположное поле, то часть его энергии станет расходоваться на преодоление этой доли.

Поэтому у цепей переменного электромагнитного поля наблюдается отставание индукции от приложенной напряженности. Подобную зависимость намагниченности вещества ферромагнетиков характеризует график, получивший название гистерезиса.

На нем точками Нк показана ширина петли, которая характеризует остаточный магнетизм (коэрцитивную силу). По ее размеру ферромагнетики подразделяют на две категории:

1. мягкие, с узкой характеристикой петли;

2. твердые, имеющие большую коэрцитивную силу.

К первой категории относят мягкие сплавы железа и пермолой. Из них изготавливают сердечники для трансформаторов, электродвигателей и генераторов переменного тока потому, что они создают минимальные затраты энергии на перемагничивание.

Жесткие ферромагнетики из углеродистых сталей и специальных сплавов применяются в различных конструкциях постоянных магнитов.

При выборе материала для магнитопровода учитывают потери на:

вихревые токи, создаваемые от действия ЭДС, наведенной магнитным потоком;

последействие, обусловленное магнитной вязкостью.

Для конструкций магнитопроводов, работающих на переменном токе, выпускаются специальные сорта листовой или рулонной тонкостенной стали с различной степенью легирующих добавок, которые производятся методами холодного или горячего проката. Причем холоднокатаная сталь дороже, но обладает меньшими потерями индукции.

Из стальных листов и рулонов механическими методами обработки создают пластины или ленты. Их покрывают слоем лака для защиты и обеспечения изоляции. Двухстороннее покрытие более надежное.

Для реле, пускателей и контакторов, эксплуатируемых в цепях постоянного тока, магнитопроводы отливают цельными блоками.

Цепи переменного тока

Среди них распространены два вида магнитопроводов:

Первый тип выполнен двумя стержнями, на каждом из которых раздельно надеты две катушки с обмотками высокого или низкого напряжения. Если размещать на стержне по одной обмотке ВН и НН, то возникают большие потоки рассеивания энергии, возрастает составляющая реактивного сопротивления.

Магнитный поток, проходящий по стержням, замыкается верхним и нижним ярмом.

Броневой тип имеет стержень с обмотками и ярмами, от которого магнитный поток раздваивается на две половины. Поэтому его площадь в два раза превышает сечение ярма. Такие конструкции чаще встречаются в трансформаторах малой мощности, где не создаются большие тепловые нагрузки на конструкцию.

Силовым трансформаторам нужна большая поверхность охлаждения обмоток, вызванная преобразованием повышенных нагрузок. К ним лучше подходит стержневая схема.

Для них можно использовать три однофазных магнитопровода, разнесенных на одну треть длины окружности или собрать обмотки на общем железе в своих ячейках.

Если рассматривать общий магнитопровод из трех одинаковых конструкций, разнесенных по углу на 120 градусов, как показано на левой верхней части картинки, то внутри центрального стержня суммарный магнитный поток будет сбалансирован и равен нулю.

Однако, на практике чаще используют упрощенную конструкцию, расположенную в одной плоскости, когда три разных обмотки располагают на отдельном стержне. При этом способе магнитный поток от крайних катушек проходит по большому и малому кольцу, а от средней — по двум соседним. За счет образования неравномерного распределения дистанций создается определенный дисбаланс магнитных сопротивлений.

Он накладывает отдельные ограничения для расчетов конструкции и некоторых режимов эксплуатации, особенно холостого хода. Но в целом такая схема магнитопровода широко применяется на практике.

Приведенные на верхних картинках магнитопроводы делают из пластин, а на собранные стержни надевают катушки. Эта технология применяется на автоматизированных предприятиях с большим станочным парком.

На маленьких производствах может использоваться технология ручной сборки за счет ленточных заготовок, когда первоначально изготавливается катушка с намотанным проводом, а после этого вокруг нее последовательными витками монтируется магнитопровод из ленты трансформаторного железа.

Подобные витые магнитопроводы тоже создаются по стержневому и броневому типу.

У ленточной технологии допустимой толщиной материала является величина 0,2 или 0,35 мм, а для сборки пластинами она может быть выбрана 0,35 либо 0,5 или даже больше. Это объясняется необходимостью плотной намотки ленты между слоями, что сложно выполнять вручную при работе с толстыми материалами.

Если при намотке ленты на катушку ее длины не хватает, то допускается стыковать к ней продолжение и надежно прижимать его новым слоем. Аналогичным образом собираются пластины стержней и ярма в пластинчатых магнитопроводах. Во всех этих случаях стыки необходимо делать с минимальными размерами, ибо они влияют на общее магнитное сопротивление и потери энергии в целом.

Для точной работы создания подобных стыков стараются избегать, а когда их исключить невозможно, то применяют шлифовку краев, добиваясь плотного прилегания металла.

При ручной сборке конструкции довольно сложно бывает точно сориентировать пластины между собой. Поэтому в них делали отверстия и вставляли шпильки, которые обеспечивали хорошее центрирование. Но такой способ слегка уменьшает площадь магнитопровода, искажает прохождение силовых линий и магнитное сопротивление в целом.

Большие автоматизированные предприятия, занимающиеся специализированным выпуском магнитопроводов для точных трансформаторов, реле, пускателей, отказались от пробивных отверстий внутри пластин и применяют другие технологии сборки.

Шихтованные и стыковые конструкции

Магнитопроводы, создаваемые на основе пластин, могут собираться за счет отдельной подготовки стержней с ярмами и последующего монтажа катушек с обмотками, как показано на картинке.

Справа приведена упрощенная стыковая схема сборки. У нее может проявиться серьезный недостаток — «пожар в стали», который характеризуется возникновением вихревых токов в сердечнике до критической величины, как показано на картинке внизу слева волнистой красной линией. Это создает аварийную ситуацию.

Устраняют этот дефект изоляционным слоем, который значительно влияет на увеличение намагничивающего потока. А это уже лишние потери энергии.

В отдельных случаях необходимо увеличить такой зазор для повышения реактивного сопротивления. Этот прием используется в индуктивностях и дросселях.

По перечисленным причинам стыковая схема сборки используется в неответственных конструкциях. Для точной работы магнитопровода 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.

На предыдущей верхней картинке показан шихтованный способ соединения прямоугольных пластин. Однако, меньшими потерями магнитной энергии обладают косоугольные конструкции, создаваемые обычно под 45 градусов. Они применяются в мощных магнитопроводах силовых трансформаторов.

На картинке показана сборка нескольких косоугольных пластин при частичной расшихтовке общей конструкции.

Даже при этом методе необходимо следить за качеством прилегания стыкуемых поверхностей и отсутствием в них недопустимых зазоров.

Метод применения косоугольных пластин обеспечивает минимальные потери магнитного потока в углах магнитопровода, но он значительно усложняет процесс изготовления и технологию сборки. За счет повышенной трудоемкости работ его используют очень редко.

Шихтованный метод сборки более надежен. Конструкция отличается прочностью, для нее требуется меньше деталей, а сборка проводится по заранее подготовленной методике.

При этом способе из пластин создается общая конструкция. После полной сборки магнитопровода возникает необходимость монтажа обмотки на нем.

Для этого приходится разбирать уже собранное верхнее ярмо поочередным изъятием всех его пластин. Чтобы исключить такую лишнюю операцию разработана технология сборки магнитопровода непосредственно внутри подготовленных катушек с обмотками.

Упрощенные модели шихтованных конструкций

На трансформаторах малой мощности часто не требуется точное выдерживание магнитных параметров. Для них создают заготовки методами штамповки по подготовленным шаблонам с последующим покрытием изоляционным лаком, причем, чаще всего, с одной стороны.

Левая сборка магнитопровода создается вводом в катушки заготовок сверху и снизу, а правая позволяет отгибать и вводить во внутреннее отверстие обмотки центральный стержень. При этих методах образуется небольшой воздушный зазор между стыкуемыми пластинами.

После сборки комплекта пластины плотно сжимаются крепежными элементами. Для уменьшения вихревых токов с магнитными потерями на них наносится слой изоляции.

Особенности магнитопроводов реле, пускателей

Принципы создания пути для прохождения магнитного потока остались теми же. Только магнитопровод разделяется на две части:

Смотрите так же:  Подключение 2 клавишного выключателя с розеткой

2. стационарно закрепленную.

При возникновении магнитного потока подвижный якорь вместе с закрепленными на нем контактами притягивается по принципу электромагнита, а при исчезновении — возвращается в исходное состояние под действием механических пружин.

Переменный ток постоянно меняется по величине и амплитуде. Эти изменения передаются магнитному потоку и подвижной части якоря, который может гудеть и вибрировать. Для исключения этого явления расщепляют магнитопровод вставкой короткозамкнутого витка.

В нем образуется раздвоение магнитного потока и сдвиг фазы одной его части. Тогда при переходе через нулевую точку одной ветви во второй действует сила, препятствующая вибрациям, и наоборот.

Магнитопроводы для устройств постоянного тока

В этих цепях отпадает необходимость бороться с вредным воздействием вихревых токов, которые проявляются при гармоничных синусоидальных колебаниях. Для магнитопроводов не используют наборы из тонких пластин, а изготавливают их прямоугольными или закругленными деталями методом цельных отливок.

При этом сердечник, на который насаживается катушка, делается круглым, а корпус и ярмо — прямоугольной формы.

С целью уменьшения первоначального тягового усилия воздушный зазор между разведенными частями магнитопровода имеет маленькую величину.

Магнитопроводы электрических машин

Наличие подвижного ротора, который вращается в поле статора, накладывает особенности на конструкции электродвигателей и генераторов. Внутри них необходимо расположить обмотки, по которым протекает электрический ток таким образом, чтобы обеспечить минимальные габариты.

С этой целью прямо в магнитопроводах изготавливаются полости для укладки проводов. Для этого сразу при штамповке пластин в них создаются пазы, которые после сборки представляют готовые магистрали под обмотки.

Таким образом, магнитопровод является неотъемлемой частью многих электротехнических устройств и служит для передачи магнитного потока.

Магнитопроводы — Ремонт трансформаторов и низковольтных аппаратов

МАГНИТОПРОВОДЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Магнитопровод * силового трансформатора представляет собой комплект пластин электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранных в определенную геометрическую форму, и служит для локализации в нем основного магнитного поля трансформатора. Он является важнейшим и конструктивно сложным элементом трансформатора, участвующим в энергопреобразующем процессе и вместе с обмотками составляющим его активную часть. Магнитопровод обладает магнитным сопротивлением зависящим От длины цепи, его поперечного сечения и свойств материала, из которого он собран1 — Магниткой проницаемости стали. Чтобы при данном магнитном потоке и, следовательно, заданной плотности потока на единицу поперечного сечения (магнитной индукции) уменьшить намагничивающий ток, необходимо значительно снизить магнитное сопротивление активной части магнитопровода, т. е. изготовить его из материала, обладающего высокой проницаемостью. Такими материалами являются горячекатаные и холоднокатаные электротехнические (трансформаторные) стали.
В трансформаторостроении ранее применяли электротехнические стали следующих марок — горячекатаную Э22, Э41, Э42, Э43, Э43А и холоднокатаную текстурованную Э310, Э320, Э330, Э330-А, Э330-АП. В настоящее время используют сталь 38 марок (ГОСТ 21427.0 — 75). Обозначения марок стали состоят из четырех цифр: первая цифра указывает класс по структурному состоянию и виду проката; вторая — содержание кремния, третья — группу по основной нормируемой характеристике, четвертая — порядковый номер типа стали.
Электротехнические стали подразделяют: по структурному состоянию и виду проката на три класса (первый — горячекатаная изотропная ** , второй — холоднокатаная изотропная, третий — холоднокатаная анизотропная *** ); по содержанию кремния на шесть групп; по основной нормируемой характеристике на пять групп, определяемых по удельным потерям при соответствующих магнитной индукции и частоте.

*Магнитопровод — это краткая форма стандартного термина «магнитная система».

**Изотропными называет материалы с одинаковыми физическими свойствами по всем направлениям.

***Анизотропными называют материалы, свойства которых не одинаковы по различным направлениям. Трансформаторы с остовом магнитопровода из анизотропной текстурованной электротехнической стали примерно на 20 — 30% легче трансформаторов с остовом магнитопровода из обычной и широко ранее применяемой горячекатаной стали:

Горячекатаную изотропную электротехническую сталь изготовляют в виде листов (ГОСТ 21427.3 — 75), различаемых по точности проката и толщине — нормальной (Н) и повышенной (П) точности. Листы стали поставляются в термически обработанном состоянии с травленой (Т) или нетравленой (НТ) гладкой поверхностью, не имеющей ржавчины, отслаивающейся окалины и иных дефектов, препятствующих, нанесению на нее изоляции.
4 Холоднокатаную анизотропную электротехническую сталь выпускают в соответствии с ГОСТ 21427.1 — 75 и стандартом СЭВ СТ 102 — 74 и по виду покрытия подразделяют: с электроизоляционным термостойким (ЭТ), не ухудшающим штампуемость — мягкое (М), без покрытия (БП). Холоднокатаную изотропную электротехническую сталь выпускают 11 марок с термостойким электроизоляционным покрытием (ЭТ), с нетермостойким (Э) и без покрытия (БП).
Магнитные свойств электротехнических сталей характеризуются намагничиванием, а потери в них от вихревых токов и гистерезиса определяются удельными потерями (потерями в 1 кг стали при частоте 50 Гц и синусоидальном напряжении). В трансформаторостроении применяют листовую и рулон- ную электротехническую сталь преимущественно толщиной 0,35 и 0,5 мм.
Магнитопроводы трансформаторов собирают из пластин электротехнической стали, изолированных пленкой жаростойкого покрытия или лака * . Магнитопроводы представляют собой жесткую конструкцию, на которой устанавливают и закрепляют обмотки НН и ВН, отводы, переключатели и другие детали активной части трансформаторов. Выпускают два типа магнитопроводов: стержневой и броневой. Наиболее распространен стержневой магнитопровод (рис. 31), который состоит из вертикальных стержней 1 со ступенчатым сечением, вписывающихся в круг. На стержнях расположены обмотки 2 цилиндрической формы. Верхняя и нижняя части магнитопровода, замыкающие стержни и не имеющие обмоток, называются ярмами магнитопровода. Ярма, связывая все стержни магнитопровода, образуют замкнутую магнитную цепь и. одновременно придают определенную жесткость и механическую прочность конструкции, что крайне необходимо, так как на магнитопровод часто действуют большие динамические усилия, вызываемые короткими замыканиями в сети.

*Пластины остова магнитопровода трансформаторов старых конструкций изолированы тонкой бумагой, приклеенной к пластине. Такие трансформаторы еще встречаются довольно часто в ремонтной практике.

Броневой магнитопровод (рис. 32) имеет горизонтально расположенные прямоугольные стержни, на которых размещаются обмотки прямоугольной формы.
В нашей стране находится в эксплуатации небольшое количество трансформаторов иностранных фирм и отечественного изготовления с магнитопроводами броневого типа.

Рис. 32. Броневой магнитопровод
Рис. 31. Стержневой магнитопровод: 1 — стержень, 2 — обмотка, 3 — ярмо

Большинство из них имеется в трансформаторах старых конструкций. Ремонтные предприятия при необходимости производят реконструкцию таких трансформаторов, значительно повышая их мощность и улучшая характеристики. В настоящее время броневые магнитопровода в трансформаторах общего назначения не применяются из-за сложности технологии их изготовления. Их используют только в некоторых типах специальных трансформаторов, например печных.
По способу соединения стержней с ярмами различают стыковую и шихтованную конструкции магнитопроводов.
При стыковой конструкции стержни и ярма собирают раздельно, насаживают обмотки на стержни, а затем сверху приставляют верхнее ярмо. Чтобы избежать замыкания пластин, между стыкующимися частями магнитопровода помещают изоляционные прокладки из электрокартона. После установки верхнего ярма всю конструкцию прессуют и стягивают вертикальными шпильками. Стыковая конструкция существенно облегчает сборку и разборку, поскольку для насадки и демонтажа обмоток достаточно снять верхнее ярмо.
Однако стыковая конструкция магнитопровода не свободна от недостатков, имеющих существенное значение при изготовлении, ремонте и эксплуатации трансформаторов с такими магнитопроводами. К ним относят: большой ток холостого хода (приблизительно в 1,5 раза), чем у магнитопроводов шихтованной конструкции, и повышенное гудение трансформатора при его работе. Больший ток холостого хода — следствие сплошных немагнитных зазоров между ярмами и стержнями. Сила этого тока зависит от точности резки, штамповки стали и сборки магнитопровода, а также толщины изоляционной прокладки, закладываемой в стыки. Чем толще эта подкладка и хуже точность обработки стали, тем выше магнитное сопротивление и соответственно намагничивающий ток. Основным затруднением при ремонте стыкового магнитопровода
является создание ровных стыковых поверхностей ярм и стержней. При перекосе стыка или неодинаковом сжатии прокладок на разных стержнях плохо стянутые в осевом направлении стержни под действием силы магнитного притяжения начинают вибрировать между ярмами, разбивая изоляционную прокладку. В этом случае листы активной стали стержней и ярм замыкаются и в трансформаторе могут возникнуть замкнутые контуры тока, приводящие к серьезной аварии («пожару в стали»).
В настоящее время магнитопроводы силовых трансформаторов общего назначения изготовляют шихтованными. Стержни и ярма собирают в переплет, т. е. разбивают по толщине на слои (обычно по два или три листа), составленные из отдельных пластин так, чтобы в каждом слое часть пластин стержня заходила в ярмо. При этом пластины одного слоя перекрывают стыки пластин смежного слоя. Преимуществами шихтованной конструкции перед стыковой являются меньшая масса и большая механическая прочность, небольшие зазоры в местах стыков и ток холостого хода трансформаторов.
Однако при шихтованной конструкции усложняется сборка трансформатора: для насадки на стержни обмоток приходится сначала расшихтовать верхнее ярмо по отдельным слоям, а затем после насадки, обмоток вновь з ашихтовать. Аналогичные операции производятся и при ремонте трансформаторов с поврежденными обмотками. Шихтовка требует большой тщательности выполнения операций и предельного сокращения зазоров между пластинами стержня и ярма, так как увеличенные зазоры между ними ухудшают условия прохождения магнитного потока и увеличивают ток холостого хода трансформатора.
В отечественном трансформаторостроении в конструкциях стержневых магнитопроводов применяют «косой стык» (образуемый пластинами, стороны которых срезаны чаще всего под углом 45°) с целью уменьшения участка магнитной цепи, на котором направление магнитного потока линий магнитной индукции не совпадает с направлением прокатки листов стали. Для холоднокатаной электротехнической стали, из которой в настоящее время изготовляют магнитопроводы силовых трансформаторов, это имеет существенное значение, поскольку ее магнитная проводимость вдоль прокатки значительно выше, чем под углом к ней. В косых стыках зона некоторого, несовпадения направления потока и прокатки листов ограничивается малым объемом стали, прилегающим к стыку пластин, поэтому увеличение потерь на этом участке меньше.
Рис. 33. Магнитопровод трансформатора мощностью 1800 кВА со стяжными шпильками, пропущенными в отверстия стержней и ярм:

1 — стержень магнитопровода, 2 и 12 — верхнее и нижнее ярма, 3 и 13 — верхние и нижние ярмовые балки, 4 — горизонтальная стяжная шпилька, прессующая ярмо, 5 — вертикальная прессующая шпилька, 6 — изолирующая прокладка, 7 — отверстия для подъемных шпилек, 8 — горизонтальная стяжная шпилька, прессующая стержень, 9 — изоляционная трубка вертикальной прессующей шпильки, 10 — опорная стальная пластина, 11 — деревянная планка

Смотрите так же:  Заземление рельсовых путей башенных кранов

Шихтовка магнитопроводов с косыми срезами в пластинах сложнее, чем с прямоугольными листами, в связи с чем усложняется также устройство стяжки ярм, поэтому трудоемкость сборки магнитопровода с косыми стыками значительно увеличивается. В некоторых конструкциях трехфазных магнитопроводов ограничиваются косыми стыками только у крайних стержней. Средний стержень выполняется с обычными прямыми стыками. При использовании косого стыка в конструкции магнитопровода снижаются потери холостого хода.
Стальные пластины стержней и ярм магнитопровода должны быть прочно спрессованы, для чего в трансформаторостроении до последнего времени в активной стали создавали (путем штамповки пластин) специальные отверстия. В эти отверстия собранного магнитопровода вставлялись горизонтальные шпильки и с их помощью стягивались стержни и ярма магнитопровода. Во избежание замыкания пластин, которое может вызвать увеличение вихревых токов и сильный местный нагрев вплоть до. «пожара в стали», шпильки надежно изолировали от активной стали.
Однако конструкции магнитопроводов с отверстиями в активной стали стержней и ярм (рис. 33) имеют существенные недостатки. Отверстия штампуются на специальных прессах (это одна из наиболее трудоемких операций при изготовлении магнитопроводов); вокруг каждого отверстия появляется зона механически деформированной стали (для снятия возникшего наклепа необходим отжиг пластин); отверстия уменьшают сечений и вызывают местное увеличение потерь холостого хода. Наконец, даже самая надежная изоляция шпилек, прессующих стержни и ярма магнитопровода, может со временем нарушиться с тяжелыми последствиями для трансформатора.

Рис. 34, Ярмо магнитопровода, запрессованное полубандажами:
1 — стальная лента, 2 — шпилька, 3 — пластина из стеклопластика, 4 — прессующая, гайка, 5 — изоляция стальной шпильки трубкой

Поэтому в последнее время широко применяют конструкции «бесшпилечных» магнитопроводов. Существует довольно много конструкций бесшпилечных магнитопроводов, отличающихся способом прессовки стержней и ярм. Так, у трансформаторов мощностью 250 — 630 кВ-А стержни затягивают временными струбцинами еще в горизонтальном положении сразу после сборки. При насадке обмоток (как правило, намотанных на бумажно-бакелитовом цилиндре) струбцины снимают, а между цилиндром и, магнитопроводом устанавливают деревянные планки и клинья, жестко прессующие пластины стержня.
У трансформаторов большей мощности стержни прессуют бандажами стальными или из стеклоленты. Чтобы избежать образования замкнутого витка, стальные, бандажи выполняют с изолирующей пряжкой. Бандажи из стеклоленты наматывают с помощью специального устройства позволяющего равномерно укладывать ленту с необходимым натягом для запрессовки стержня.
Для прессовки ярм используют вынесенные за крайние стержни шпильки, стягивающие ярмовые балки (балки делают механически очень прочными), или стальные полубандажи, охватывающие верхние и нижние ярма. В некоторых конструкциях вместо полубандажей ставят стальные шпильки, требующие, однако, некоторого увеличения окна магнитопровода.
Ярмо магнитопровода, запрессованное стальными полубандажами, показано на рис. 34. Полубандаж представляет собой стальную ленту 1 шириной 40 — 60 мм и толщиной 4 — 6 мм (обычно берут две ленты толщиной по 2 — 3 мм). К концам ленты приваривают стальные шпильки 2, пропускаемые через пластины 3 из прочного изоляционного материала (чаще всего применяют стеклопластики). При затяжке гаек 4, наворачиваемых на шпильки, создается необходимое усилие, запрессовки ярма. Чтобы избежать замыкания пластин стали ярма полубандажом, под него подкладывают коробочку из электрокартона толщиной 2 — 3 мм.
Однако одни полубандажи не могут создать усилий, достаточных для прессовки ярма. Для затяжки ярм обязательно применяют специальные стяжные устройства по торцам магнитопровода, вынесенные за активную сталь. Это могут быть стальные шпильки, изолированные бумажно-бакелитовыми трубками 5 от возможного замыкания со стержнем.
Во время работы трансформатора между его обмотками и заземленными частями (например, баком) существует электрическое поле. Все металлические части трансформатора, находящиеся в этом поле, заряжаются, т. е. приобретают некоторый потенциал. Между заряженными деталями и заземленным баком возникают разности потенциалов. Несмотря на малую величину они могут оказаться достаточными для пробоя небольших, изоляционных промежутков, разделяющих металлические части. Пробои нежелательны, поскольку ведут к разложению и порче масла и всегда сопровождаются характерным треском, что вызывает сомнения в исправности изоляции трансформатора. Поэтому магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют, т. е. придают им всем одинаковый потенциал — потенциал бака (земли); возникающие при этом электрические заряды по заземлениям «стекают» с металлических деталей трансформатора в землю.
Заземляют ярмовые балки, все металлические крепления и детали, за исключением горизонтальных стяжных шпилек, потенциал которых всегда близок к потенциалу стали магнитопровода. Заземление осуществляют с помощью медных лент, вставляемых между пластинами стали магнитопровода и закрепляемых другими концами на ярмовой балке. Верхнюю и нижнюю балки связывают вертикальными стяжными шпильками, а с заземленным баком трансформатора — подъемной шпилькой.
Возможны различные способы заземления металлических деталей; они зависят от конструкции магнитопровода, крепления активной части в баке, связи между отдельными деталями. В любом случае выполнение указаний о заземлении отдельных элементов конструкции трансформатора является обязательным. .
Магнитопровод — наиболее ответственная часть, от правильной сборки и способа выполнения заземления которого в значительной мере зависит нормальная и длительная работа трансформатора.

Сборка магнитопроводов — Производство магнитопроводов трансформаторов

Технологический процесс сборки магнитопроводов включает в себя ряд самостоятельных операций, которые в зависимости от его конструкции, принятой технологии и организации производства могут выполняться на одном или нескольких рабочих местах. Сборка плоских и пространственных пластинчатых и ленточных магнитопроводов имеет существенные различия как по технологии, так и по применяемому оборудованию. Ниже рассмотрены технологические процессы сборки наиболее распространенных магнитопроводов отечественных трансформаторов.

а) Сборка плоских стержневых магнитопроводов

Для обеспечения качества магнитопровода на сборку должны поступать пластины и другие узлы и детали, изготовленные в соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к ним. При сборке необходимо обеспечить заданные чертежом геометрическую форму и размеры магнитопровода; для получения заданного коэффициента заполнения сердечника сталью необходимо, чтобы пластины в среднем пакете были сжаты давлением (2—4) X ХЮ5 Па; зазор между пластинами в местах стыка допускается не более 1,5 мм. Нахлест пластин не допускается. Возможный выход отдельных пластин от плоскости торца пакета («гребенки») не должен превышать 1,5 мм. При сборке магнитопроводов не допускаются удары и броски пластин, резкие изгибы их и деформации. При шихтовке, а также подъеме магнитопровода должна быть исключена возможность искривления стержней и ярм. Допустимое отклонение оси стержня магнитопровода от вертикали не более 1,5 мм на 1 м высоты.

Типовая схема сборки магнитопроводов всех трансформаторов следующая: подготовка и укладка около рабочего места комплектов узлов и деталей, настройка сборочного стола (или стенда) с установкой необходимых приспособлений, установка на столе (стенде) ярмовых балок стороны НН и укладка на них изоляционных пластин, шихтовка, укладка пластин, прессовка стержней, установка второго комплекта изоляции и ярмовых балок стороны ВН, прессовка ярм, кантование собранного магнитопровода в вертикальное положение, отделка магнитопровода, испытания.

Активная часть шихтованных магнитопроводов набирается из плоских пластин различных размеров и форм. Сборка активной части совмещается со сборкой всего магнитопровода и является весьма трудоемким и ответственным процессом. В процессе сборки пластины укладывают в определенном порядке: каждый слой шихтуют в один-два или реже в три листа; пластины в слое укладывают встык; в смежных слоях стыки обязательно перекрываются.
Сечение стержней и ярм имеет симметричную ступенчатую форму, набранную из пластин разной ширины. Пластины располагают на рабочем месте сборки таким образом, чтобы сборщику было удобно их укладывать, так как эту операцию выполняют вручную. Рабочие-сборщики располагаются со стороны укладки ярм; их количество зависит от размера собираемого магнитопровода. Магнитопроводы трансформаторов до 320 кВ-А собирает один рабочий, более крупные — двое. Магнитопроводы трансформаторов IV—VIII габаритов собирает бригада сборщиков от четырех до восьми человек.

Стенд-кантователь с прессующей балкой для сборки магнитопроводов силовых трансформаторов IV—VI габаритов.
/ — стол в сборе; // — балка прессующая в сборе; /// — кронштейн откидной; 2 — механизм намотки стеклобандажей; 3 — домкратная подставка; 4 — опора; 5 — каретка с пневмоцилиндрами; 6 — упор (шаблон) для шихтовки пластин; 7 — пластина для установки стропа крепления магнитопровода к столу перед кантованием; 8 — балка крайняя; 9 — балка средняя; 10 — окно для установки винта прессующей балки; 11 — рейка.

Основным технологическим оборудованием рабочего места сборки магнитопроводов всех габаритов являются сборочные столы или стенды-кантователи (рис. ). Стенд состоит из двух основных частей: стола в сборе / и прессующей балки //. Стол выполнен в виде саней, имеет три продольные балки. Средняя балка закреплена неподвижно, а крайние могут перемещаться с помощью винтовых механизмов по направляющим стола так, что их оси всегда параллельны продольной оси средней балки. На каждой из трех балок смонтировано по два упора-шаблона, две домкратные подставки и необходимое число опор с сухарями. К средним торцам крайних балок прикреплены откидные кронштейны с откидными винтами, которые при подъеме собранного магнитопровода поджимаются к его лапам и удерживают его от смещения вниз.

Смотрите так же:  Подключение датчика движения в разрыв фазного провода

Стенд с магнитопроводом в скантованном положении. 1 — Г-образная планка; 2 — стяжка: рукоятка; 4 — кронштейн подпор, 5 — рейка; 6 — пластина упор; 7 — основание.

Стол устанавливают на толстом металлическом листе, на котором закреплены специальные рейки, в которые упираются при подъеме кронштейны-подпорки. Они предотвращают опрокидывание стола и удерживают его в поднятом положении под углом 87° к горизонтали, как показано на рис.
Технологический процесс сборки требует настройки стенда для каждого типоразмера магнитопровода. Настройка заключается в установке и закреплении элементов стенда таким образом, чтобы обеспечивались необходимые размеры магнитопровода. Верхнюю и нижнюю ярмовые балки стороны НН устанавливают и фиксируют на домкратных подставках, на них укладывают изоляцию из электроизоляционного картона и приступают к шихтовке с так называемым «прямым» стыком пластин первого пакета магнитопровода. При шихтовке слой набирается из пластин, имеющих прямоугольную форму. Пластины базируются по специальным упорам-шаблонам, которые предварительно настраиваются на требуемый размер по ширине и высоте пакета. В процессе шихтовки пластины с торцов подбиваются легкими ударами деревянного молотка, чтобы зазор в стыках не превышал 1,5 мм и для уменьшения «гребешков». При шихтовке следует следить за тем, чтобы было уложено расчетное число пластин, поэтому в процессе сборки систематически контролируют толщину пакетов: отдельных пакетов штангенциркулем, стержня в сборе — специальными гидравлическими струбцинами. После укладки второго или третьего пакета между пластинами помещают луженую медную ленту, заземляющую магнитопровод. В ленте делают отверстие под болт, ввинчивающийся в полку ярмовой балки. Под ленту обязательно кладут полосу электроизоляционного картона во избежание замыкания торцов пластин. Продолжают укладку пластин пакетов. Дойдя до охлаждающего канала, укладывают пластины, образующие канал (с гофрами, прутками, полосами), и продолжают шихтовку остальных пакетов, проверяя отсутствие смещения верхних пакетов относительно нижних.
Сборка магнитопроводов из пластин, стыкующихся под углом 45°, — с косым стыком — является более сложной и трудоемкой, тем более что в целях обеспечения перекрытия стыков пластин при шихтовке приходится смещать их по длине (см. рис.). Несколько проще шихтовка магнитопровода с «комбинированным» стыком (см. рис. 26.2, в),широко применяемым в трансформатоpax большой мощности. После проверки толщины активной стали всего магнитопровода стержни магнитопровода прессуют с помощью гидробалки и стягивают стеклобандажами с шагом 150 и 120 мм соответственно для трансформаторов И, III и IV—VIII габаритов.
Прессовку и установку бандажей на магнитопровод произвол дят последовательно, начиная с середины крайнего стержня. Установив прессующую балку, включают редукторы и начинают прессовку стержня магнитопровода.


Приспособление для намотки стеклобандажей.
/ — головка; 2 — гидроцилиндр; 3 — электрооборудование; 4 — полушестерни; 5 — бобина; 6 — ролики механизма натяжения; 7 — стеклолента; 8 — прессующая балка; 9 — механизм перемещения; 10 — каретка.

По достижении заданного усилия прессовки (4—6) • 10 5 Па электродвигатели прессующей балки автоматически выключаются и производится намотка бандажей с помощью лентонамотчика.
При разведенных полушестернях намотчик устанавливают на стержень магнитопровода, затем соединяют полушестерни намотчика. Устанавливают и заправляют бобины со стеклолентой между роликами механизма натяжения. Проверяют усилие натяжения стеклоленты и производят намотку стеклобаидажеи. Одновременно наматывают два бандажа. После установки бандажей на все стержни приступают к прессовке ярм. Укладывают изоляцию, а на нее ярмовые балки стороны ВН. Пакеты ярм магнитопровода прессуют с помощью ярмовых балок, стянутых шпильками или полубандажами и специальными струбцинами, проходящими вне активной стали. Затяжку шпилек или полубандажей ведут с заданным усилием. Контроль затяжки осуществляется специальными градуированными тензометрическими ключами и индикаторным указателем. Магнитопровод закрепляют на стенде специальной стяжкой, а затем с помощью крана вместе со столом кантуют. В положении, близком к вертикальному (87°), стенд стопорят кронштейнами-подпорками, как показано на рис. Магнитопровод зачаливают стропами, после чего освобождают от крепления, снимают со стенда и устанавливают на отделочную площадку.
Магнитопроводы мощных трансформаторов имеют более сложную конструкцию, большие размеры стержней, ярм и массы. Эти усложнения отражаются как на конструкции стенда-кантователя, так и на организации рабочего места. Большое разнообразие пластин в магнитопроводе, а также необходимость перед сборкой разделять пластины одного и того же типоразмера равными долями в соответствии со схемой шихтовки возле рабочих мест (для последующей укладки в стержни и ярма) усложняют сборку, увеличивая ее трудоемкость, поэтому предварительно производят комплектацию взвешенных пакетов пластин.
Стенды-кантователи для сборки таких магнитопроводов по конструкции аналогичны вышеописанным, но они дополнены рядом устройств и механизмов, облегчающих труд сборщиков. Дополнительно стенд имеет подъемные столы для установки контейнеров с длинными стержневыми пластинами. Опоры стола в зависимости от высоты окна собираемого магнитопровода можно сближать при настройке и при необходимости поднимать или опускать контейнер с пластинами в процессе сборки.
Операция отделки магнитопроводов является завершающей перед его предъявлением ОТК и проведением операционных испытаний. При отделке устанавливают прессующие винты, экраны, шунты и другие детали согласно чертежу и технологической карте Сборки магнитопровода. Согласно схеме заземления магнитопровода устанавливают заземляющие шинки рабочего и защитного заземлений и устраняют мелкие дефекты. Все замковые пластины на деталях и узлах, не подлежащие разборке при первой сборке трансформатора и не подвергающиеся дополнительной подтяжке после сушки активной части, должны быть застопорены. Места, имеющие повреждения изоляционных или лакокрасочных покрытий, должны быть подкрашены. Собранный магнитопровод проверяется отвесом на отсутствие отклонений от вертикального положения.
Состояние изоляции ярмовых балок, стержней, шпилек, прессующих пластин, других узлов и деталей проверяют мегаомметром и устраняют обнаруженные замыкания. После окончания этих работ магнитопровод предъявляют ОТК-
Собранные магнитопроводы (остовы) подвергаются испытаниям. Цель испытания — установить качество сборки изготовленного магнитопровода и целостность изоляции пластин. На испытательной станций производят испытание изоляции шпилек, накладок, ярмовых балок и других деталей относительно активной стали магнитопровода напряжением переменного тока 2000 В в течение 1 мин.
Сопротивление междулистовой изоляции измеряют способом амперметра — вольтметра. Измерение производят при постоянном токе 0,25—8,5 А от аккумуляторной батареи напряжением 6— 12 В. Осуществляют измерение сопротивления каждого пакета и всего магнитопровода, регулируя ток реостатом. Результаты измерений должны соответствовать установленным требованиям.

б) Сборка пространственных магнитопроводов

Наряду с плоскими магнитными системами, у которых продольные оси всех стержней и ярм располагаются в одной плоскости, существуют пространственные системы, у которых оси стержней и ярм располагаются в разных плоскостях.
Витой пространственный магнитопровод состоит из трех овальных секций, навитых из лент рулонной стали на специальные оправки. Фасонная форма сечения навитой секции образуется за счет использования лент различной ширины. Намотку секций производят на специальных механизированных линиях. Конец ленты закрепляют сваркой. После намотки секция закрепляется металлическими струбцинами и подвергается отжигу для снятия напряжений, полученных при намотке. Освобожденные от струбцины отожженные кольца комплектуют по три штуки, располагают их между собой под углом 120° и закрепляют в таком положении бандажом из стеклоленты. Прямые участки овальных элементов образуют стержни, а радиусные стороны овала — ярма магнитопровода.
Сборка магнитопровода заключается в соединении воедино трех секций с образованием пространственного симметричного трехфазного магнитопровода.
В этих магнитопроводах в полной мере использованы лучшие свойства холоднокатаной стали — весь путь магнитного потока направлен только вдоль проката стали. Поэтому у трансформатора с таким магнитопроводом значительно ниже потери холостого хода. Трансформаторы с пространственными магнитопроводами изготавливают на Минском электротехническом заводе (МЭТЗ).
Пространственный пластинчато-ленточный магнитопровод состоит из ярм, навитых из непрерывной ленты, и стержней, собранных из прямоугольных пластин. Изготовление и сборка ярм и стержней ведется самостоятельно на отдельных рабочих местах. Намотка ярма производится аналогично намотке элементов витого сердечника на специальных механизированных линиях. Намотку ленты производят до половины сечения ярма, затем вставляют закладки для образования отверстий под стягивающие шпильки и заканчивают намотку ярма. После отжига ярма передают на сборку со стержнями. Стержни собирают из прямоугольных пластин вручную и скрепляют стеклобандажами.

Похожие статьи:

  • Заземление этажного щита Этажный щиток. Заземление. дом 9-ти этажный, 7-ми подъездный, 87 года выпуска (сделан из блок-комнат). 2 ввода. от ТП идет два кабеля 4-х жильного. щитки на этажах на 4-ре квартиры. к этажным щиткам идет 4 кабеля: 3 фазы, ноль. в этижном […]
  • Как 220 вольт преобразовать в 110 Как преобразовать 110 вольт (60герц) в 220 (50 герц) Всегда на связи Диктор 2 153 сообщений Столкнулся я с такой проблемой, доча заказала на новый год деду морозу железную дорогу, а хорошие железные дороги в России не […]
  • Две фазы на выключатель Как подключить двухклавишный выключатель? Не ругайте сильно если тема уже сто первая. Снимаю квартиру, там в большой комнате сломался веревочный выключатель. Люстра двух режимная, из потолка там где была коробка выключателя, торчат три […]
  • Схема проверки ламп подсветки Схема тестера ламп подсветки мониторов Вы находитесь здесь: Схемы радиоаппаратуры Любительские схемы Измерительные приборы Тестер CCFL Тестер CCFL Как-то раз попался мне на глаза блок подсветки фотопленки от неисправного сканера. […]
  • Как проверить трансформатор мультиметром в мониторе Подскажите по проверке трансофрматора (Acer 203H гаснет подсветка через пару секунд) [РЕШЕНО] Здравствуйте! пишу сразу в песочницу. В схеме инвертора монитора Acer 20" имеется 2 трансформатора 80GL17T-47-V(№1) и 80GL22T-1-V (№2). В №2 […]
  • Рассчитать сечение высоковольтного кабеля Электрофорум для электриков и домашних мастеров Меню навигации Пользовательские ссылки Объявление Информация о пользователе Вы здесь » Электрофорум для электриков и домашних мастеров » Общий электротехнический форум » Как рассчитать […]