Ярмо трансформатора. Устройство магнитной системы.

Оглавление:

• Конструкция и материалы магнитной системы трансформатора
• Классификация магнитных приводов
• Сборка магнитных систем

Конструкция и материалы магнитной системы трансформатора

Типовая магнитная система трансформатора включает следующие конструктивные элементы:

Стержень – основная часть магнитопровода, на которой установлены обмотки устройства. Ярмо - часть системы, на которой отсутствуют обмотки, используется для замыкания магнитной цепи. Боковое ярмо - части, соединяющие концы стержня.

Магнитная система является частью остова. Кроме магнитопровода остов трансформатора содержит изоляционные детали, прессующие балки и бандажи, которые служат опорой для обмоток.

Производство магнитной части оборудования выполняется из следующих типов материалов:

• Электротехническая листовая сталь. Используется для выпуска недорогих трансформаторов. Электротехнические стали имеют минимальные потери при перемагничивании, что обеспечивает низкий уровень вихревых токов и высокий КПД оборудования. Листовая сталь для сердечников изготавливается по технологии холодной или горячей прокатки. Из всех видов электротехнических сталей лучшие магнитные характеристики имеет холоднокатаная текстурованная сталь с кремнием.
• Железоникелевые и железокобальтовые сплавы (пермаллои). Материалы обладают повышенной проницаемостью в слабых магнитных полях.
• Альсифер (сплав Al-Si-Fe). По магнитным характеристикам трехкомпонентный сплав похож на пермаллои, но отличается более хрупкостью. Материал содержит фенолформальдегидные смолы и имеет ограниченную сферу применения.
• Магнитомягкие ферриты. Оксидные неметаллические соединения, в состав которых входят окислы металлов. Сердечники изготавливаются путем прессовки и обжига при температуре +1400 С. Обладают повышенным электросопротивлением. Используются для производства трансформаторов, эксплуатация которых осуществляется на высоких частотах.

Магнитные системы подвергаются отжигу в водородной атмосфере. Сердечники из любого материала имеют определенное число немагнитных промежутков, которые составляют в сумме немагнитный зазор. Чем больше немагнитный зазор, тем ниже проницаемость магнитопровода.

Классификация магнитных приводов

Магнитопроводы могут набираться из пластин, изготавливаться прессованием, навиваться лентой, а также собираться из нескольких элементов. Отдельные части единой системы, образующие остов, скрепляются с помощью креплений.

В зависимости от расположения стержней различают два вида магнитных систем:

• Плоская. Продольные оси стержней и ярм находятся в одной плоскости;
• Пространственная. Продольные оси стержней и ярм находятся в разных плоскостях.

По форме стержней магнитные трансформаторные системы разделяют на:

• Симметричные. Все стержни имеют одинаковую конструкцию и размеры;
• Несимметричные. Стержни отличаются друг от друга по форме и размеру.

По форме магнитные сердечники для трансформаторов бывают двух типов:

Броневые. Стержни имеют прямоугольную (квадратную форму) и расположены горизонтально так, что концы стержня соединяются минимум с двумя боковыми ярмами. При этом обмотки трансформатора также устанавливают горизонтально. Типы Ш-образных броневых магнитопроводов по ГОСТ 22050-76:
• ШЛ - пластина;
• ШЛМ - пластина с уменьшенным отношением ширины окна к навивке;
• ШЛО - пластина с увеличенным окном;
• ШЛП - пластина с с увеличенным отношением ширины к навивке;
• ШЛР - пластина с размерами, обеспечивающими минимальную себестоимость трансформатора.
Стержневые. Ярма соединяются разными стержнями, которые, как правило, имеют ступенчатое сечение. Детали обмотки располагаются на вертикальных цилиндрах. Боковые ярма отсутствуют. Стержневые П-образные магнитопроводы по ГОСТ 22050-76:
• ПЛ - пластина;
• ПЛМ - пластинчатый с уменьшенным отношением ширины окна к навивке
• ПЛР - пластинчатый с размерами, обеспечивающими минимальную себестоимость трансформатора.

Разные типы магнитопроводов используются для трансформаторов в зависимости от их назначения, частоты и сферы применения. ПЛ и ПЛМ - для низковольтных трансформаторов от 50 до 400 Гц. ПЛР и ШЛР - для трансформаторов с минимальной себестоимостью. ШЛ - для трансформаторов на 400 Гц. ШЛО - для низковольтных трансформаторов на 1000-5000 Гц и высоковольтных на 50-5000 Гц. ШЛП - для трансформаторов и дросселей 400-1000 Гц.

Сборка магнитных систем

По типу сборки магнитное оборудование бывает двух видов по ГОСТ 16110-82:

• Шихтованная магнитная система. Установка стержней и ярм выполняется переплетом с образованием цельной конструкции. Пластины укладываются, переплетаясь после намотки обмоток. Каждый слой состоит из заходящей на ярмо пластины. Магнитопроводы с шихтованным способом сборки имеют минимальную потерю магнитных свойств, отличаются небольшим весом, имеют малые немагнитные зазоры и малый ток холостого хода. Магнитное устройство такого типа отличается механической прочностью. К недостаткам шихтованных магнитопроводов относят сложность сборки и высокую стоимость.
• Стыковая магнитная система. Установка частей магнитопровода осуществляется встык при помощи креплений. На стержень устанавливается обмотка, а затем крепится ярмо. Для изоляции используется электрокартон. После установки ярма конструкция подвергается прессованию и стягивается вертикальными шпильками. При таком типе сборки получаются трансформаторы со сниженным магнитным сопротивлением. Устройства просты в сборке и обслуживании. К недостаткам стыковых магнитопроводов относят относительно большие потери на вихревые токи.

При сборке магнитных систем важно точно соблюдать технологию, чтобы получить эффективные, прочные и надежные конструкции, выдерживающие нагрузки и обеспечивающие бесперебойную работу в любых условиях.