Применение трансформаторов
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
не мешающими прохождению охлаждающей среды (обычно масла).
Во многих случаях экономия меди, получающаяся при круглом сечении, уступает иногда место простоте и более дешевой конструкции стержней с прямоугольным сечением. При прямоугольном сечении стержней пластины железа получают одинаковую ширину, что упрощает их резку. Сборка стержней с прямоугольным сечением также облегчается.
Так как периметр прямоугольного сечения, при одной и той же величине сечения, больше периметра круглого сечения, то поверхность охлаждения обмотки при прямоугольном сечении сердечника получается больше, чем при круглом сечении. Последнее обстоятельство также говорит в пользу прямоугольного сечения стержня. Однако выполнение прямоугольной обмотки, а также укрепление ее на стержнях более затруднительно, чем цилиндрической обмотки; на прямых участках проводники легко выпучиваются и не ложатся параллельно. Изгибы проводников на углах могут вызвать порчу изоляции.
Цилиндрические катушки более совершенны, чем прямоугольные; их механическая прочность превосходит механическую прочность прямоугольных катушек.
С другой стороны при цилиндрических катушках расстояние между соседними стержнями больше, чем при прямоугольных катушках, а это имеет следствием увеличение объема железа ярма. В тех случаях, когда экономия меди в катушках и механическая прочность последних не играют особой роли, что и:леет место, например, у стержневых трансформаторов небольшой мощности, предпочитают применять стержни с простейшим прямоугольным сечением. В тех же случаях, когда экономия меди по абсолютной величине довольно велика и от катушек требуется особая механическая прочность, что имеет место, например, у трансформаторов большой мощности, подверженных частым коротким замыканиям, применяют обычно стержни круглого сечения.
Что касается ярма, то оно выполняется обычно с прямоугольным сечением в целях упрощения сборки и удешевления всей конструкции сердечника; часто встречаются, однако, сечения ярма Т-образные (у трансформаторов небольшой мощности).
Следует отметить, что при оценке конструкции сердечников трансформаторов основываются не на одном только отношении площади поперечного сечения сердечника к площади поперечного сечения, обнимаемого катушкою, в предположении, что она непосредственно насажена на сердечник. У крестообразных и ступенчатых сечений за последнюю площадь принимают площадь окружности, описанной вокруг сечения сердечника и касающейся его внешних граней (на рис. 9 - окружности с диаметром d). Дело в том, что в полное сечение стержня входит не только железо, но и изоляция между пластинами железа, а также иногда и каналы для охлаждения (см. рис. 10). Поэтому, оценивая сердечники трансформатора, говорят часто об отношении площади поперечного сечения только одного железа, проводящего магнитный поток, к площади поперечного сечения, обнимаемого катушкою, в предположении непосредственной насадки ее на сердечник (обычно между катушкою и стержнем имеется изоляционная прослойка). Это отношение называют коэффициентом заполнения железом сечения сердечника.
При Толщине изоляционной бумаги между листами железа около 0,04 мм и толщине железа 0,35 мм бумага занимает примерно 10% длины сечения сердечника, взятой поперек листов железа. Следовательно, если бы сердечник и надвинутая на него катушка имели прямоугольное сечение и сердечник не имел бы каналов для охлаждения, то коэффициент заполнения сечения сердечника железом был бы равен 90%. Это и есть наибольший возможный коэффициент заполнения, У крестообразного сердечника без каналов для охлаждения коэффициент заполнения равен примерно 70%; у двухступенчатого сечения (без каналов) коэффициент заполнения равен примерно 74%.
У сердечников с каналами для охлаждения коэффициент заполнения железом снижается до 55-70%.
Путем применения для трансформаторов железа толщиною 0,5 мм и замены бумажной изоляции лакировкой1 коэффициент заполнения железом сечения сердечника удалось повысить до 80%. Увеличение коэффициента заполнения с 70%. до 80% имеет следствием экономию меди по крайней мере на 10%.
.3 Общая конструкция сердечников однофазных трансформаторов
Сердечники однофазных и трехфазных трансформаторов конструируются обычно таким образом, чтобы катушки обмоток можно было изготовлять отдельно на особых станках и затем пускать их в сборку в готовом виде. С этой целью пластины железа сердечников режутся вполне определенной формы и собираются определенным способом. Форма пластин железа диктуется еще и тем, чтобы при нарезке их из листов железа стандартных размеров получилось возможно меньше отходов. Что касается способа сборки пластин, то он должен обеспечить наименьшее магнитное сопротивление сердечников; только при этом условии намагничивающий ток трансформатора будет небольшим. У маломощных трансформаторов (например, у звонковых трансформаторов), у которых намагничивающий так, вообще говоря, относительно велик, сердечник набирается часто из неразрезанных пластин. Катушки наматываются в этом случае вручную на готовый сердечник.
У мощных трансформаторов сердечники собираются из нарезанных пластин железа, причем отдельные части сердечника (ярмо и стержни) связываются друг с другом или в притык или же в нахлестку.
Рис. 11
Примером связи частей сердечника в притык может служить сердечник однофазного трансформатора стержневого типа, изображенный на