Мощные трансформаторы - Магнитопровод

Магнитопроводы выполняются из прямоугольных позиций (листов) однорамными или многорамными. Однорамные магнитопроводы проще по конструкции, но они значительных сечениях стержней у крупных трансформаторов ширина листов, нарезанных из рулона стали, в ряде случаев недостаточна для получения широкой позиции (равной диаметру стрежня).

Рис. 9. Многорамный магнитопровод.
а и б — трехрамный; е- четырехрамный.
Кроме того, стержень большего диаметра плохо охлаждается. В таких случаях стержень составляется из двух параллельных (по ширине позиций) пакетов. Между пакетами оставляют масляный канал, что значительно улучшает теплоотвод. Эти отдельные пакеты должны  иметь также свои отдельные ярма и таким образом получается магнитопровод, состоящий из двух рам, находящихся одна внутри другой. Рамы могут также располагаться рядом и разделяться каналом (рис. 9). Сечение стрежней выбирается из ряда принятых диаметров стержней по отраслевой нормали и поэтому произвольного выбора не может быть.
Диаметром стержня и, следовательно, размером магнитопровода и всей активной части определяется «модель» типа трансформатора. При разработке серии одна модель может быть использована для ряда смежных типоисполнений.
Сечения ярм, замыкающих стержни, должны соответствовать сечению стержней с тем, чтобы индукция в ярме не была больше, чем в стержне. Однако в крупных трансформаторах, у которых диаметр стержня достигает 1 200—1 500 мм, высота ярм ограничивается общим габаритом трансформатора в транспортном положении. Поэтому приходится кроме горизонтальных ярм, соединяющих стержни, устраивать и дополнительные вертикальные ярма. Таким образом, получается магнитопровод, не совсем правильно называемый пятистержневым, поскольку крайние стержни являются боковыми ярмами, т. е. частью, замыкающей магнитную цепь стержней, на которых насажены обмотки. Правда, в некоторых случаях на боковых ярмах располагаются дополнительные (регулировочные или компенсационные) обмотки и тогда боковое ярмо выполняет в некотором роде роль стержня.
Холоднокатаная сталь обладает таким свойством, что магнитная проницаемость ее не одинакова во всех направлениях и имеет наибольшую величину при совпадении направления магнитного потока с направлением прокатки листа. При этом будут наименьшими сопротивление прохождению потока и потери. При отклонении направления потока от направления прокатки потери будут возрастать. Поэтому в углах магнитопровода, собранного из прямоугольных позиций, где направление потока изменяется на 90°, магнитный поток, постепенно поворачивая, пересекает направление прокатки под разными углами (от 0 до 90°), вследствие чего в углах магнитопровода возрастают потери в стали.
С целью уменьшения потерь в углах магнитопровода в последнее время начинает применяться косой стык, при котором края позиций обрезаются под углом 45° (рис. 10). При такой стыковке длина нуги магнитного потока, несовпадающего с направлением прокатки листа, значительно меньше, чем ори прямом стыке, т. е. меньший объем стали попадает в зону несовпадения направления магнитного потока с направлением прокатки, и поэтому значительно уменьшаются потери в стали (коэффициент увеличения потерь в углах при косом стыке почти на 4% меньше, чем при прямом стыке) (Л. 3).
О роли качества стали в снижении потерь было оказано выше. Значительную роль в снижении потерь играет также способ прессовки стали магнитопровода. В более ранних конструкциях прессовка стали стержней и ярм производилась посредством стяжных шпилек, проходящих сквозь сталь стержня и ярма. Для возможности пропускания шпилек сквозь активную сталь в ней проштамповывался ряд отверстий.

Рис. 10. Косой стык позиций магнитопровода.
Такая подготовка стали влекла за собой увеличение потерь (вследствие явления «наклепа» при штамповке отверстий, образования заусенцев и главным образом за счет уменьшения сечения стержня и местных сгущений потока. После штамповки заусенцы закатывают, пропуская позиции через валки. Для снятия явления «наклепа» (внутренних напряжений стали), возникающего при штамповке и закатке заусенцев, производится отжиг стали, а затем лакировка и сушка в печи. При такой обработке коэффициент увеличения потерь достигает 1,7.
В настоящее время трансформаторы большинства типов, разработанных в соответствии с ГОСТ 11677-65 (а крупные все без исключения), переведены на бесшпилечную прессовку магнитопроводов.
После сборки (шихтовки) магнитопровода на сборочном стенде производится прессовка стали стержней и ярм посредством гидравлического пресса с заданным давлением, после чего на сжатые стержни накладываются и свариваются в натянутом положении стальные бандажи.
Для изоляции  бандажей от стержня они накладываются на предварительно проложенные пояски из электрокартона. С целью исключения замкнутого контура по бандажу две его половины крепятся к разделительной пряжке из изоляционного материала. Ярма стягиваются стальными полубандажами, проходящими один через окно магнитопровода, а другой поверх ярма. К концам полубандажей приварены шпильки с гайками. При затяжке гаек усилие передается на консоли, сжимающие ярма. Вертикальные ярма стягиваются, так же как и стержни, бандажами.
В последнее время стала применяться стяжка стержней бандажами из стеклоленты. Стеклолента является изоляционным материалом, и поэтому не требуется изоляции бандажей от стали стержней, а также нет необходимости вставлять в разрез бандажа изолирующий элемент.
С целью снижения потерь консоли в ряде трансформаторов изготовляют из маломагнитной стали. Кроме того, чтобы потоки рассеяния не проходили непосредственно по частям консоли, на верхней полке нижней консоли располагаются магнитные шунты — пакеты из трансформаторной стали (имеющей малое магнитное сопротивление), по которым и проходит поток рассеяния, не заходя в конструктивные элементы консоли.