Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Технология и оборудование производства трансформаторов

Активная сталь магнитопроводов - Технология и оборудование производства трансформаторов

Оглавление
Технология и оборудование производства трансформаторов
Понятие о технологическом процессе
Технологическая и производственная документация
Технологическая подготовка производства трансформаторов
Устройство и типы магнитопроводов
Конструкция и изготовление магнитопроводов
Активная сталь магнитопроводов
Изолирование электротехнической стали
Изготовление пластин магнитопровода
Изготовление пластин магнитопровода из рулонной стали
Изготовление пластин магнитопровода из листовой стали
Восстановительный отжиг пластин магнитопровода
Контроль качества пластин магнитопровода, техника безопасности
Сборка магнитопроводов
Сборка магнитопроводов трансформаторов малых мощностей и реакторов
Сборка магнитопроводов без отверстий в активной стали
Сборка магнитопроводов с отверстиями в активной стали
Испытание магнитопроводов
Изготовление изоляционных деталей
Оборудование изоляционных цехов
Основные изоляционные детали, требования
Технологические процессы изготовления изоляционных деталей
Приспособления и инструменты при изготовлении изоляционных деталей
Изготовление обмоток
Обмоточные провода
Намоточные станки
Стойки для обмоточного провода и натяжные устройства
Изготовление обмоток
Намотка непрерывных обмоток
Непрерывная обмотка из нескольких проводов
Непрерывные обмотки с регулировочными ответвлениями
Особенности обмоток ВН на напряжения 110—330 кВ
Намотка обмоток по типу непрерывных
Намотка переплетенных обмоток
Дисковые обмотки
Изготовление элементов емкостной защиты обмоток трансформаторов
Намотка винтовых обмоток
Намотка двухходовой обмотки
Намотка цилиндрических обмоток
Техника безопасности при работе на намоточных станках
Стяжка, прессовка и отделка обмоток
Сушка, пропитка и запекание обмоток
Оснастка, применяемая при изготовлении обмоток
Оснащение процесса намотки обмоток
Оснащение операций стяжки, прессовки, отделки и транспортировки обмоток
Контроль за качеством и испытание обмоток, техника безопасности
Неразъемные соединения проводов и шин
Сварка проводов и шин
Соединение проводов и шин сболчиванием и прессованием, безопасность
Изготовление переключающих устройств
Изготовление контактов, деталей, пружин переключающих устройств
Изготовление изоляционных деталей переключающих устройств
Сборка переключающих устройств
Испытания переключающих устройств
Сварка баков, расширителей и ярмовых балок
Сварные соединения баков, расширителей и ярмовых балок
Сварочное оборудование
Виды и классификация сварных конструкций
Заготовительные операции и оборудование для производства баков
Технологические процессы сборочно-сварочного производства
Изготовление стенки и сварка бака
Поточные линии изготовления баков малых размеров, расширителей и радиаторов
Сборка охладителя, изготовление ярмовых балок
Проверка баков на герметичность
Окраска сварных конструкций
Организация работ и механизация сварочного производства
Первая сборка
Монтаж обмоток и изоляции при первой сборке
Шихтовка и прессовка верхнего ярма, осевая прессовка обмоток
Изготовление отводов
Сборка схемы, крепление отводов
Особенности второй сборки трансформаторов с РПН
Термовакуумная обработка активной части
Устройство и оборудование вакуум-сушильных шкафов, режим и контроль процесса сушки
Отделка активной части после сушки
Третья сборка
Установка активной части в бак, приводов переключателей, присоединение отводов
Установка ТТ, вводов ВН
Особенности технологии третьей сборки трансформаторов с РПН
Заливка маслом и испытание на герметичность, обработка масла
Окончательная отделка и сдача
Организация работы в сборочных цехах
Назначение и виды испытаний
Проведение испытаний
Испытание электрической прочности индуктированным напряжением, опыт хх
Измерение сопротивления обмоток трансформатора постоянному току
Техника безопасности при испытаниях
Транспортировка и хранение трансформаторов
Подготовительные работы к монтажу
Производство монтажных работ
Контрольные измерения и испытания перед включением
Приложения и литература

ГЛАВА ПЯТАЯ
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1. АКТИВНАЯ СТАЛЬ МАГНИТОПРОВОДОВ

СТАЛЬ МАГНИТОПРОВОДОВ

Магнитная система (магнитопровод) обладает магнитным сопротивлением, зависящим от длины цепи, ее поперечного сечения и свойств материала, из которого она собрана,— его магнитной проницаемости. Для того чтобы при данном магнитном потоке, и следовательно, заданной плотности потока на единицу поперечного сечения (магнитной индукции) уменьшить намагничивающий ток, необходимо сделать возможно меньшим магнитное сопротивление активной части магнитопровода, следовательно, надо изготовить его из материала, обладающего высокой проницаемостью. Таким материалом является электротехническая сталь, обладающая магнитной проницаемостью на несколько порядков больше, чем воздух.

Более 60 лет назад была получена листовая электротехническая сталь, легированная 1 — 4% кремния. В настоящее время высоколегированные горячекатаные электротехнические стали имеют содержание кремния 3,8— 4,8%.
В 1935 г. была получена способом холодной прокатки кремнистой стали так называемая холоднокатаная электротехническая сталь [Л. 8].
Преимущества холоднокатаной стали перед горячекатаной столь значительны, что в настоящее время в трансформаторостроении применяется практически только холоднокатаная сталь.
Лучшие образцы этой стали имеют удельные потери р10/50 для листов толщиной 0,35 мм менее 0,5 Вт/кг. Снижение удельных потерь позволило повысить индукцию в магнитопроводе до 1,6—1,7 Т против 1,4—1,5 Т для горячекатаной стали. Это дало возможность существенно уменьшить размеры магнитопроводов.
В трансформаторостроении применяли следующие марки электротехнической стали по ГОСТ 802-58:
а)       горячекатаная электротехническая сталь марок Э22, Э41, Э42, Э43, Э43А;
б)      холоднокатаная текстурованная электротехническая сталь марок Э310, Э320, Э330 и Э33О-А, Э33О-АП.
Преимущественное применение получили лучшие марки холоднокатаной стали — Э33О, Э33О-А и Э33О-АП.
Буквенные и цифровые обозначения марки стали условно обозначают: Э — электротехническая сталь; первая цифра — степень легирования стали кремнием в процентах: 1 — слаболегированная (0,8—1,8% кремния); 2 — среднелегированная (1,8—2,8% кремния); 3 — повышенно-легированная (2,8—3,8% кремния); 4 — высоколегированная (3,8—4,8% кремния);
вторая цифра — уровень удельных потерь: 1 — нормальные удельные потери; 2 — пониженные удельные потери; 3 — низкие удельные потери;
третья цифра (0) обозначает, что сталь холоднокатаная, текстурованная;
буква А указывает на особо низкие потери электротехнической стали, буква П — на повышенную точность проката и отделки.
Электротехническая сталь выпускается как в листах, так и в рулонах. Размеры листов: 150X1 500, 1 000X2 000, 600x1 500 и 860 X   1 720 мм. Размеры рулона: ширина 800 и 950 мм, диаметр 500 мм.
Толщина выпускаемой электротехнической стали составляет 0,5 и 0,35 мм. Допуски по толщине листов нормальной точности проката составляют для горячекатаной стали 0,5 ±0,05 и 0,35±0,04 мм; для холоднокатаной стали 0,5±0,04 и 0,35 ±0,03 мм.
Допуски по толщине рулонной стали составляют ±0,03 мм. На поверхности электротехнической стали не допускаются значительная рябоватость, дефекты кромок и углов, коробоватость1 с высотой короба более 2— 4 мм на 1 м и волнистость *, ** с высотой волны более 4—6 мм на 1 м; длина волны или короба должна быть меньше 25-кратной их высоты.

* Коробоватость — это деформация листа в виде коробки с загнутыми концами листа.

** Волнистость — это деформация ленты стали по всей ширине и с равномерным шагом волны. Волна просматривается с торца (толщины) ленты стали.

В табл. 5-1 приведены электромагнитные характеристики различных марок стали согласно ГОСТ 802-58: значения магнитной индукции, удельных потерь при частоте 50 Гц и удельного электрического сопротивления.
В связи с широким применением холоднокатаной текстурованной стали в трансформаторостроении рассмотрим некоторые ее характеристики [Л. 8].
Холоднокатаная сталь обладает особыми магнитными свойствами, когда в результате прокатки и термообработки отдельные кристаллы ориентируются, образуя оси преобладающего намагничивания в направлении прокатки листа и, наоборот, затрудненного намагничивания в поперечном направлении. Таким образом, сталь, которая по строению кристаллографической решетки имеет ориентацию кристаллов в определенном направлении, называется текстурованной.
Различают сталь с ребровой текстурой, когда кристаллы ориентированы вдоль проката ребром куба, и сталь с кубической текстурой при ориентации кристаллов стороной куба.
Электротехническая сталь с ребровой текстурой обладает ярко выраженной анизотропией, т. е. неодинаковостью всех или некоторых физических свойств по различным направлениям. Подобная структура обеспечивает наименьшее сопротивление магнитному потоку лишь вдоль направления прокатки и повышенное сопротивление магнитному потоку поперек или под каким-либо другим углом к направлению прокатки. Сталь с кубической текстурой имеет одинаково высокие магнитные свойства как вдоль, так и поперек прокатки, но эта сталь еще не выпускается в промышленном масштабе.

Таблица 5-1


Марка
стали

Толщина листа, мм

Магнитная индукция, Т (104 гс), при напряженности магнитного поля, А/см

Удельные потери, Вт/кг

Среднее удельное электрическое сопротивление стали, Ом-мм2

В10|

В25

В50

В100

В 200

Р10

Р15

Р17

не менее

не более

Э41

0,50

1,30

1,46

1,57

1,70

1,90

1,55

3,50

 

0,6

Э42

0,50

1,29

1,45

1,56

1,69

1,80

1,40

3,10

0,6

Э43

0,50

1,29

1,44

1,55

1,69

1,89

1,25

2,90

0,6

Э43А

0,50

1,29

1,44

1,55

1,69

1,89

1,15

2,70

0,6

Э41

0,35

1,30

1,46

1,57

1,70

1,90

1,35

3,00

0,6

Э42

0,35

1,29

1,45

1,56

1,69

1,89

4,20

2,80

0,6

Э43

0,35

1,29

1,44

1,55

1,69

1,89

1,05

2,50

0,6

Э43А

0,35

1,29

1,44

1,55

1,69

1,89

0,90

2,20

0,6

Э310

0,50

1,60

1,75

1,83

1,91

1,98

1,10

2,45

3,2

0,5

Э320

0,50

1,65

1,80

1,87

1,92

2,00

0,95

2,10

2,8

0,5

Э330

0,50

1,70

1,85

1,90

1,95

2,00

0,80

1,75

2,5

0,5

Э310

0,35

1,60

1,75

1,83

1,91

1,98

0,80

1,75

2,5

0,5

Э320

0,35

1,65

1,80

1,87

1,92

2,00

0,70

1,50

2,5

0,5

Э330

0,35

1,70

1,85

1,90

1,95

2,00

0,60

1,30

1,9

0,5

Э330 А

0,35

1,70

1,85

1,90

1,95

2,00

0,50

1,10

1,6

0,5

Горячекатаная сталь имеет слабо выраженную кристаллографическую текстуру, поэтому значения магнитной проницаемости в различных направлениях листа отличаются незначительно. Чем меньше содержит холоднокатаная сталь углерода, серы и газа, тем лучше ее магнитные свойства. При снижении содержания кристаллических включений заметно повышается пластичность стали. Это позволяет повышать содержание кремния в стали, что способствует дальнейшему уменьшению потерь. Установлено, что основные свойства электротехнической стали обусловлены наличием в ней кислорода, углерода и азота. Поэтому при производстве электротехнической стали необходимо обеспечить получение жидкой стали, содержащей не более 0,01 — 0,08% углерода, 0,003% кислорода и 0,004 % - азота.
Исключительное значение для качества холоднокатаной стали имеет высокотемпературный отжиг в вакуумных печах на металлургических заводах и вакуумная обработка жидкого металла.
При работе с холоднокатаной сталью особое значение приобретает технология производства магнитопроводов. Резка, штамповка, термообработка и сборка позиций имеют весьма важное значение для получения заданных характеристик трансформатора (потери и ток холостого хода, уровень шума, вибрации, к. п. д. и т. п.).
При раскрое холоднокатаной стали следует строго следить за тем, чтобы направление магнитного потока на всем его протяжении совпадало с направлением прокатки стали, так как отклонение потока от направления прокатки приводит к увеличению потерь и тока холостого хода. Наличие отверстий в стержнях и ярмах магнитопроводов обусловливает уменьшение сечения и отклонение магнитного потока от направления прокатки, а следовательно, приводит к увеличению потерь и уменьшению магнитной проницаемости. Особенно большие потери получаются в местах перехода от стержня к ярму, поэтому изготавливают магнитопроводы с «косым стыком», многорамные и т. п.
Холоднокатаная сталь весьма чувствительна ко всякого рода механическим воздействиям. При резке и штамповке пластин происходит ухудшение магнитных свойств стали за счет образования наклепа в зоне реза. Наклеп приводит к увеличению сопротивления магнитному потоку и увеличению удельных потерь стали. Удары по стали, перегибы пластин и т. п. легко нарушают ориентацию кристаллов в текстурованной стали; при этом удельные потери и удельная намагничивающая мощность в стали существенно увеличиваются. Восстановление магнитных характеристик электротехнической стали достигается ее отжигом, о чем будет сказано ниже.
Широкое распространение в отечественном трансформаторостроении получила рулонная электротехническая сталь, имеющая жаростойкое изоляционное покрытие в виде оксидных пленок. Применение рулонной стали позволяет широко внедрять автоматизацию изготовления пластин магнитопроводов на полуавтоматических и автоматических линиях продольного и поперечного раскроя, а также отказаться в ряде случаев от дополнительной изолировки пластин.
Удельные потери в активной стали изготовленного магнитопровода, как правило, несколько выше, чем у исходного материала, и характеризуются коэффициентом увеличения потерь. Коэффициент увеличения потерь — это отношение удельных потерь в изготовленном магнитопроводе к удельным потерям исходного материала, определенным на образцах в аппарате Эпштейна.
Схема лакировальной машины
Рис. 5-1. Схема лакировальной машины.
1 —  пластина магнитопровода; 2 — резиновые валики; 3— трубка с отверстиями; 4 —расходный бачок с лаком; 5 — подземный резервуар с лаком; 6 — насос; 7 — холодный транспортер; 8 — горячий транспортер; 9 — газовые горелки; 10 — печь; 11, вытяжная вентиляция; 13 — холодный транспортер; 14 — приточная вентиляция; 15 стол приемный, 16 — самоходная тележка; 17 — валки резиновые (для отжима воды); 18 — форсунка для воды.

Этот коэффициент является важнейшим показателем конструкторского и технологического уровня производства магнитопроводов и трансформаторов в целом. Задача современного трансформаторостроения состоит в том, чтобы достигнуть минимальной величины этого коэффициента. Для магнитопроводов отечественного производства коэффициент увеличения потерь составляет 1,2—1,5.



 
« Телемеханика в энергоснабжении промышленных предприятий   Трансформаторы малой мощности »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.