Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Сборка трансформаторов

Классификация магнитных систем - Сборка трансформаторов

Оглавление
Сборка трансформаторов
Основные параметры
Поле рассеяния и его влияние на параметры трансформатора
Электродинамические силы, короткое замыкание
Напряжение кз
Регулирование напряжения
Способы охлаждения
Материалы, применяемые в трансформаторах
Требования к качеству электроизоляционных материалов
Характеристика электроизоляционных материалов
Конструкционные и вспомогательные материалы
Основные части
Классификация магнитных систем
Устройства крепления стержней и ярм магнитной системы
Разгрузка от механических воздействий и заземление магнитной системы
Изоляция силовых трансформаторов
Обмотки
Способы прессовки обмоток
Отводы
Переключающие устройства
РПН
Вводы
Вспомогательные устройства
Охлаждение
Установка активной части в баке
Защитные и контрольно-измерительные устройства
Сборка магнитных систем
Влияние технологической обработки на магнитные свойства стали
Сборка плоских шихтованных магнитных систем
Насадка обмоток и укладка изоляции
Распрессовка и расшихтовка верхнего ярма магнитной системы
Насадка обмоток трансформатора мощностью до 160 кВА
Насадка обмоток трансформаторов мощностью до 250—6300 кВА
Расклиновка обмоток трансформаторов мощностью до 6300 кВ-А с ВН до 35 кВ
Особенности насадки обмоток и укладки изоляции мощностью до 25 000 кВA с ВН 110кВ
Установка прессующих колец, шихтовка верхнего ярма
Прессовка верхнего ярма
Изготовление, монтаж и соединение отводов
Пайка твердыми припоями
Электродуговая сварка
Холодная сварка, соединение методом прессования
Заготовка отводов
Комплектовка переключателей
Сборка отводов ВН трансформаторов мощностью до 6300 кВА
Сборка отводов НН трансформаторов мощностью до 6300кВА
Особенности сборки отводов мощных трансформаторов
Особенности сборки отводов ВН трансформаторов с РПН
Термовакуумная обработка активных частей
Третья сборка трансформаторов
Комплектование бака и крышки
Отделка активной части и установка ее в бак
Комплектовка и установка на трансформаторе расширителя, газового реле, выхлопной трубы
Сборка охлаждения системы Д
Особенности конструкции и сборки силовых сухих трансформаторов
Особенности конструкции и сборки трансформаторов 110 кВ
Особенности конструкции и сборки автотрансформаторов
Особенности конструкции и сборки силовых электропечных трансформаторов
Особенности конструкции и сборки преобразовательных трансформаторов
Сварочные трансформаторы
Трансформаторы тока
Трансформаторы напряжения
Испытание трансформаторов
Приемо-сдаточные испытания
Демонтаж
Отделка, сдача, монтаж и ввод в работу
Вспомогательные работы при сборке трансформаторов
Организация сборочных работ
Механизация сборочных работ

Магнитной системой трансформатора называют комплект пластин из электротехнической стали, собранный в определенной геометрической форме. Ее обычно разделяют на стержни и ярма.
Стержни — это часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора, а  ярма соединяют стержни, замыкая магнитную цепь, и обычно не несут обмоток. Различают торцовые и боковые ярма. Ярмо, соединяющее концы двух или нескольких стержней, называют торцовым, а соединяющее оба конца одного и того же стержня — боковым (рис. 11).
Магнитные системы трансформаторов различают: по взаимному расположению стержней и ярм (торцовых и боковых), количеству стержней, способу сборки.
По взаимному расположению стержней и торцовых ярм магнитные системы могут быть плоского или пространственного исполнения. Те, в которых продольные оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости, называют плоскими (рис. 11), а в которых не все оси стержней или ярм в одной плоскости — пространственными (рис. 12).
По взаимному расположению стержней и боковых ярм различают стержневые, бронестержневые и броневые магнитные системы.
У стержневой системы (см. рис. 11, б, в) стержни соединяются только торцовыми ярмами (верхним и нижним) при отсутствии боковых ярм у бронестержневой системы (см. рис. 11, а) один стержень — одним боковым ярмом, у броневой системы (см. рис. 11, г) оба конца одного и того же стержня — не менее чем двумя боковыми ярмами.
Плоские магнитные системы трансформаторов
Рис. 11. Плоские магнитные системы трансформаторов:
а— бронестержневая с одним стержнем, б — стержневая с двумя стержнями, в — стержневая с тремя стержнями, г — броневая; 1 — стержень, 2 — боковое ярмо, 3 — верхнее и нижнее торцовые ярма, 4 — обмотка

 
Пространственная магнитная система
Рис. 12. Пространственная магнитная система:
                                                                 
I — элементы навитой ленточной магнитной системы, 2 — стеклобандаж, скрепляющий составной стержень, 3 — изоляционная прокладка стыка двух частей составного стержня

18. СТЕРЖНЕВЫЕ МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ

Наиболее распространены  плоские стержневые магнитные системы. Стержни этих систем (от одного до трех в зависимости от числа таз и конструкции трансформатора) располагают обычно вертикально (см. рис. 11,б, в). Большинство отечественных трансформаторов имеет стержни и ярма, собранные способом шихтовки; т. е. их собирают из пластин, плоскости которых только параллельны (рис. 13).

Сечение стержня магнитной системы трансформатора
Рис. 13. Сечение стержня магнитной системы

Обмотки стержневых магнитных систем имеют цилиндрическую форму, поэтому и форму сечения стержней стремятся приблизить к кругу. Сечения стержней выполняют ступенчатыми, набирая их из пластин и пакетов различной ширины, при этом ступенчатую фигуру сечения вписывают в окружность, диаметр которой равен диаметру стержня.
Отношение площади поперечного сечения стержня к площади круга с диаметром, равным диаметру стержня, называют коэффициентом заполнения площади круга. Это очень важная величина. Чем больше этот коэффициент, тем в меньшем диаметре можно разместить заданное сечение стержня и, следовательно, меньше должны быть диаметр обмоток, масса проводов и потери короткого замыкания. При ступенчатом сечении коэффициент заполнения увеличивают за счет большего числа пакетов, что, однако, повышает трудоемкость изготовления: растет номенклатура пластин, усложняется сборка.
Для уменьшения потерь от вихревых токов пластины стали тщательно изолируют друг от друга. Существует несколько видов электроизоляционных покрытий различной толщины (от 3— 4 до 20—30 мкм). Чем тоньше изоляция, тем больше суммарная площадь селения пластин стали (активное сечение) в поперечном сечении стержня (ярма).
Отношение активного сечения стержня (ярма) к площади его поперечного сечения называют коэффициентом заполнения сечения стержня (ярма). При термостойком покрытии, принятом сейчас для большинства конструкций, коэффициент заполнения сечения стержня (ярма) достигает 0,96, т. е. лишь 4% сечения стержня составляет неактивную часть (не является сталью).
Каждая ступень сечения образуется пакетом (стопой) изолированных пластин одинаковых размеров. Между пакетами при больших диаметрах оставляют один или несколько каналов для охлаждения. У масляных трансформаторов эти каналы делают шириной 5—6 мм, у воздушных — до 20 мм.
Форма сечения торцовых ярм, как правило, повторяет сечение стержня. Исключение составляют один-два крайних пакета, ширину которых обычно увеличивают до ширины соседнего внутреннего пакета. Такое «уширение» крайних пакетов улучшает прессовку и фиксацию ярм магнитной системы.
Стержневые магнитные системы кроме шихтованной конструкции могут быть стыковые и навитые (ленточные).
К стыковым относят магнитосистемы с разъемом в плоскости поперечного сечения стержней; их стержни и ярма собирают отдельно, а затем устанавливают встык по плоскости разъема, как указано на рис. 14, а.
При наличии разъемов облегчается сборка магнитной системы (отдельные элементы устанавливают друг на друга и скрепляют стяжными шпильками) и упрощается насадка обмоток (снимают целиком верхнее торцовое ярмо).
Однако стыковые системы имеют существенные недостатки, определяемые необходимостью точной стыковки пластин ярма и стержня. Всегда возможны какие-то несовпадения, а следовательно, и замыкания пластин в месте стыка (рис. 14, б). Замыкание приводит к циркулирующим токам, а усиленный нагрев стыка может стать причиной аварии трансформатора. Для предупреждения замыкания в месте стыка устанавливают прокладку из прессованного электрокартона или другого изоляционного материала (рис. 14, в). Толщина прокладки должна быть минимальной, поскольку наличие зазора в стыке увеличивает магнитное сопротивление и ток холостого хода.
Схема стыковки магнитной системы
Рис. 14. Схема стыковки магнитной системы (а) с соединением элементов стержня без прокладки (б) и с изолирующей прокладкой (в):
1 — торцовые ярма, 2 — элементы стержня магнитной системы, 3 — изолирующие прокладки, 4 — пластины элементов стержня

Однако слишком тонкие прокладки ненадежны: ошибки в изготовлении пластин или их небрежная сборка, наличие заусенцев « «гребешков» (выступов пластин) могут привести (в результате вибраций) к разрушению прокладки и замыканию между пластинами.
Стыковые магнитопроводы из-за указанных недостатков почти не используются в трансформаторах, но широко применяются в электрических реакторах.
Шихтованная магнитная система отличается от стыковой тем, что ее стержни и ярма собирают из пластин, не имеющих сплошного стыка в плоскости поперечного сечения. Места стыка пластин в каждом смежном слое смещены друг относительно друга, и пластины собираются (шихтуются) в переплет: каждый стык пластин в одном слое перекрывается сплошными участками в смежных слоях. На рис. 15 видно, что лишь часть магнитного потока проходит через зазор, где сопротивление ему в сотни раз выше, чем в стали, а основная часть — по сплошному участку соседней пластины. Благодаря этому ток холостого хода снижается в несколько раз (по сравнению со стыковой конструкцией).
Сборку (шихтовку) магнитной системы производят в одну или две пластины, т. е. толщина слоя шихтовки равна толщине одной или двух пластин. Наименьший ток холостого хода получается при шихтовке в одну пластину, несколько больший — при шихтовке в две пластины. Дальнейшее увеличение толщины слоя (три и более пластин) нецелесообразно, так как растет площадь стыка и заметно повышается ток холостого хода.
Шихтовка в три пластины более производительна, чем в одну-две пластины, однако этот видимый «выигрыш» обманчив, поскольку завышенная реактивная мощность, определяемая током холостого хода за срок службы трансформатора (25 лет и более), вызовет потери, стоимость которых во много раз превышает экономию на время сборки.
Схема шихтовки магнитной системы трансформатора
Рис. 15. Схема шихтовки магнитной системы в две пластины. Штриховыми линиями показано направление магнитного потока

В шихтованной магнитной системе стык отдельных пластин ярма и стержня может иметь форму прямую, косую или комбинированную.
У прямого стыка пластины имеют прямоугольную форму (рис. 16, а), у косого — пластины срезаны в месте сочленения под углом (рис. 16,6), у комбинированного — прямые и косые стыки при шихтовке чередуются (рис. 16, г).
Холоднокатаная сталь обладает, как известно, анизотропией (имеет различные магнитные свойства вдоль и поперек прокатки). Для ее экономичного использования необходимо совпадение направлений прокатки и основного магнитного потока, что достигается везде, кроме углов магнитной системы.
При использовании прямого стыка (рис. 16, а) в углах существуют зоны несовпадения направлений прокатки стали и магнитного потока (на рисунке — заштрихованный участок), в которых потери холостого хода (Вт/кг) в 2—2,5 раза превышают потери на участках, где направления прокатки и потока совпадают.
Для уменьшения потерь в углах применяют иногда двухрамную конструкцию магнитной системы с прямым стыком (рис. 16, в). Объем углов в такой конструкции снижается вдвое по сравнению с однорамной, следовательно, в 2 раза уменьшаются и потери в углах.
Зону несовпадения потока и прокатки уменьшают, используя косой срез пластин — косой стык (рис. 16, б). Косым стыком называют место сочленения пластин ярма и стержня, срезанных под углом, близким к 45° к направлению прокатки, т. е. к продольной оси пластины.

Стыки стержней
Рис. 16. Стыки стержней:
а— прямой, б- косой, в — прямой у двухрамной магнитной системы, г — комбинированный; А — направление прокатки. Заштрихованные участки обозначают зоны несовпадения магнитного потока с направлением прокатки

Перекрытие стыков достигается взаимным смещением пластин смежных слоев по длине, в результате чего один из острых углов («ус») каждого слоя выступает над ярами (рис. 17, в). Во избежание травм при сборке острый конец «уса» обрезают.
Пластины с косым стыком могут иметь сложную конфигурацию (рис. 17, а, б), их изготовление требует специального оборудования, а сборка магнитной системы с ними более трудоемка, чем при прямом стыке, но косой стык снижает потери холостого хода на 15—25%, поэтому его широко применяют.
Несколько большие потери холостого хода получаются в магнитной системе с комбинированным стыком. Схемы шихтовки с комбинированным стыком на крайних стержнях (I положение) и прямым на среднем стержне (II положение) были показаны на рис. 16, г.
Как видно из рисунка, пластины имеют сравнительно простую форму; смежные слои при шихтовке смещать не обязательно, «усы» отсутствуют; шихтовка лишь немногим сложнее, чем с пластинами, имеющими прямой стык.
В последние годы для трансформаторов небольшой мощности начали применять навитые (ленточные) магнитные системы из «непрерывной» стальной ленты без стыков. Название они получили по способу изготовления: их навивают (наматывают) из стальных лент соответствующей ширины.
Магнитная система трехфазного трансформатора
Рис. 17. Магнитная система трехфазного трансформатора с косым стыком пластин (а — над крайним стержнем, б — над средним стержнем) и схема шихтовки (в):
1, 4 — пластины крайнего и среднего стержней, 2 — верхнее ярмо, 3 — прессующее кольцо, 5 — устройство для подъема, 6 — обмотка ВН, 7 — «ус»



 
« Решение научно-технического совета РАО ЕЭС России от 23.12.1994   Сварка шин »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.