Применение трансформаторов
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
, устанавливаются три марки, причем железо названо сталью, в виду наличия в нем кремния. Эти марки следующие:
1.Ст. Д - сталь листовая динамная,
2.Ст. С - сталь динамная специальная,
3.Ст. Т - сталь листовая трансформаторная.
Таким образом, по стандарту предусматривается один сорт трансформаторной стали.
Магнитные свойства стали указанных марок определяются по стандарту следующими техническими условиями.
а) Магнитная индукция.
Магнитная индукция электротехнической стали для определенных значений намагничивающих ампервитков на 1 см должна быть не ниже величин, указанных в таблице 1.
От указанных величин магнитной индукции допускаются отклонения в сторону уменьшения не более, чем в 50 гауссов.
б) Потери на гистерезис и на токи Фуко.
Потери энергии в стали на гистерезис и . на токи Фуко, измеренные при максимальной индукции, равной 10000 и 15 000 гауссов при частоте тока 50 Hz и при синусоидальной форме кривой приложенного напряжения, не должны превосходить величин, указанных в таблице 2.
Из таблицы 1 видно, что при 100 ампер-витков на см динамная сталь Ст. Д дает индукцию 17 800 гауссов, тогда как трансформаторная сталь Ст. Т дает индукцию всего 16500 гауссов. Следовательно, при одной и той же индукции, трансформаторная сталь потребует большее число ампервитков на 1 см.
Из таблицы 2 видно, что потери в трансформаторной стали Ст. Т-0,35 при индукции 15 000 гауссов составляют 3,3 W/кг, тогда как потери в динамной стали Ст. Д, при той же индукции, составляют 7,9 W/кг, т. е. почти в 2,5 раза больше. Помимо того, что легированное железо имеет почти в 2,5 раза меньшие потери сравнительно с динамным железом, оно обладает также значительно меньшей способностью к старению, т. е. способностью давать увеличение потерь на гистерезис и токи Фуко с течением времени. После 500 часов работы легированное железо понижает свои магнитные свойства в отношении потерь всего на 3-4% в сравнении с 6-8% у обыкновенного динамного железа. Согласно общесоюзному стандарту повышение магнитных потерь вследствие старения определяется следующими величинами:
Следует отметить, что в Германии удалось получить трансформаторное железо с потерями: 1 W/кг при индукции 10000 гауссов и 2,45 W/кг при индукции 15000 гауссов.
Трансформаторная сталь, как и динамная, изготовляется в виде листов определенных размеров. Общесоюзным стандартом установлены размеры листовой стали 1000 X 2000 мм* и 750X 1500 для всех марок. Листовая сталь марки Т изготовляется толщиною 0,35 и 0,5 мм, а листовая сталь остальных марок - только толщиною 0,5 мм.
От этих величин допускаются следующие отклонения:
а) в длине и ширине отдельных листов d= 5%,
б) в толщине отдельных листов 10%.
.2 Форма сечения частей сердечника
Поперечное сечение той части сердечника трансформатора, на которую насаживаются катушки обмоток и которую в дальнейшем будем называть стержнем или керном, выбирается так, чтобы катушки имели наименьший периметр (в целях экономии меди). При одной и той же площади сечения круглое сечение стержня имеет меньший периметр, чем прямоугольное сечение. Отношение периметра круглого сечения к периметру квадратного сечения, при одной и той же площади, равно 0,88. Кроме того, как будет показано ниже, круглые катушки более прочны при коротких замыканиях. Казалось бы, что стержням трансформатора следовало бы придавать круглое сечение. Так как, однако, стержни трансформатора набираются из пластин листового железа, то выполнение сердечника с круглым сечением было бы весьма затруднительно; в этом случае пришлось бы резать пластины постепенно уменьшающейся ширины. Чтобы все же приблизить сечение стержней сердечника к круглому сечению, эти стержни собираются из отдельных пакетов пластин разной ширины, которые в совокупности дают стержень, приближающийся к цилиндрическому.
Рис. 9
Степень приближения сечения стержня к круглому в зависимости от мощности трансформатора берется неодинаковой. У трансформаторов средней мощности сечение стержня берется обычно крестообразное с примерными размерами, указанными на рис. 9а; при этих размерах получается наилучшее использование площади описанного вокруг сечения круга с диаметром d. Часто, однако, отступают от приведенных на рис. 9а наивыгоднейших размеров, придавая стержню менее ясно выраженное крестообразное сечение, приближающееся к прямоугольному (рис. 9б); получающиеся углы в стержне используются для установки распорных вставок, удерживающих на месте обмотку. Трансформаторы большой мощности имеют сечение стержня, весьма приближающееся к круглому. (9с).
а б
Рис. 10
С целью охлаждения при больших сечениях внутри сердечников оставляют каналы, собирая сердечники из пакетов разной ширины. На рис. 10 изображены сечения сердечников с каналами для охлаждения. У первого сердечника (рис. 10а) каналы идут вдоль листов железа, у второго сердечника (рис. 10б) - поперек листов железа. Наиболее интенсивное охлаждение получается при расположении каналов поперек листов железа, так как поток тепла, получающегося в железе, в этом случае направляется вдоль листов, а не поперек листовч как в первом случае, когда этому потоку приходится проходить через изоляцию между листами.
Условия производства заставляют, однако, располагать каналы для охлаждения вдоль листов железа. Надлежащее расстояние между пакетами стержня обеспечивается подходящими распорками,