Однофазный броневой трансформатор (реактор). Броневой трансформаторБроневой трансформаторпредставляет собой ярмо внутри которого заключается стержень с обмоткой. Ярмо как бы защищает стержень, поэтому трансформатор называется броневым. ОбмоткаКонструкция обмоток, их изоляция и способы крепления на стержнях зависят от мощности трансформатора. Для их изготовления применяют медные провода круглого и прямоугольного сечения, изолированные хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Обмотки должны быть прочными, эластичными, иметь малые потери энергии и быть простыми и недорогими в изготовлении.
ОхлаждениеВ обмотке и сердечнике трансформатора наблюдаются потери энергии, в результате которых выделяется тепло. В связи с этим трансформатору требуется охлаждение. Некоторые маломощные трансформаторы отдают свое тепло в окружающую среду, при этом температура установившегося режима не влияет на работу трансформатора. Такие трансформаторы называют “сухими”, т.е. с естественным воздушным охлаждением. Но при средних и больших мощностях, воздушное охлаждение не справляется, вместо него применяют жидкостное, а точнее масляное. В таких трансформаторах обмотка и магнитопровод помещены в бак с трансформаторным маслом, которое усиливает электрическую изоляцию обмоток от магнитопровода и одновременно служит для их охлаждения. Масло принимает теплоту от обмоток и магнитопровода и отдает ее стенкам бака, с которых тепло рассеивается в окружающую среду. При этом слои масла имеющие разницу в температуре циркулируют, что улучшает теплообмен. Трансформаторам с мощностью до 20-30 кВА хватает охлаждения бака с гладкими стенками, но при больших мощностях устанавливаются баки с гофрированными стенками. Также нужно учитывать что при нагреве масло имеет свойство увеличиваться в объеме, поэтому в высокомощных трансформаторах устанавливают резервные баки и выхлопные трубы (в случае если масло закипит, появятся пары которым нужен выход). В трансформаторах меньшей мощности ограничиваются тем, что масло не заливают до самой крышки. Схема замещения трансформатора Введение. В электрических цепях обмотки трансформаторов связаны между собой магнитным полем. Это усложняет расчет цепи и анализ ее работы. Поэтому целесообразно заменить трансформатор его моделью, которая называется схемой замещения. Построение схемы замещения должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к моделям, т. е. математическое описание режима схемы замещения должно совпадать с математическим описанием электрического состояния трансформатора. Схема замещения для приведенного трансформатора. Приведенный трансформатор математически описывается уравнениями электрического состояния (2.8), (2.10) и уравнением токов (2.6б). В соответствии с этими уравнениями построена схема замещения трансформатора (рис. 2.9). На схеме и соответственно — активное сопротивление и сопротивление рассеяния первичной обмотки; и — приведенные активное сопротивление и сопротивление рассеяния вторичной обмотки; и — активное и реактивное сопротивление ветви холостого хода. Мощность потерь в сопротивлении при токе эквивалентна потерям в магнитопроводе, т.е. – эквивалентное реактивное сопротивление. Падение напряжения на ветви холостого хода с комплексным сопротивлением при токе равно ЭДС и трансформатора. Упрощенная схема замещения. Параметры схемы замещения трансформатора экспериментально найти трудно. Если пренебречь током холостого хода из-за его малости, то получим так называемую упрощенную схему замещения (рис. 2.10), где и называются сопротивлениями короткого замыкания и (2.11) studfiles.net Броневой трансформатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3Броневой трансформаторCтраница 3 Требуется рассчитать броневой трансформатор оо следующими данными: напряжения обмоток Ui lbe, 1 / 2250 в, ток нагрузки / 20 8 а, частота тока питающей сени f400 гц. [31] Известным преимуществом броневого трансформатора является его более короткая магнитная цепь, что позволяет иметь меньший относительный ток холостого хода, и большую простоту его обмоток из-за меньшего числа витков, так как сечение сердечника у броневых трансформаторов можно выбирать большим, чем у стержневых. Недостатком этого типа является меньшая доступность обмоток для охлаждения, большая трудность осмотра и ремонта, а также большая затрата изоляционных материалов при высоких напряжениях по сравнению с трансформаторами стержневого типа. Напротив того, для получения больших токов низкого напряжения трансформаторы броневого типа являются более пригодными, в особенности однофазные печные трансформаторы, которые для этой цели применяются и в СССР. [32] Первичная обмотка броневого трансформатора имеет несколько дисковых катушек ( 6 - 16) из медных шин, изолированных электрокартоном толщиной 0 5 - 0 7 мм. [33] Катушка у броневого трансформатора располагается на среднем стержне. У стержневого трансформатора катушки находятся на обоих стержнях. В отдельных Случаях применяются и стержневые трансформаторы с одной катушкой, сидящей на одном из стержней и заполняющей все окно. У тороидального трансформатора обмотки наматываются непосредственно на сердечник равномерно по окружности. Каждый из этих типов трансформаторов имеет свои достоинства и недостатки, определяющие целесообразность их применения. Вопрос этот будет рассмотрен далее. [35] Пример размещения броневого трансформатора в установке контактного нагрева иллюстрируется на фиг. [36] Первичная обмотка броневого трансформатора состоит из 1000 витков и включена под напряжение t / i220 в при частоте 50 гц, а вторичная обмотка имеет 4000 витков. Определить вторичное напряжение fj, магнитный поток Фм, магнитную индукцию, потери в стали, ток намагничивания, ток, пропорциональный потерям в стали, и ток холостого хода. [37] Выбор между стержневым и броневым трансформатором, как и выбор магнитопроводов с разветвленной или неразветвленной магнитной цепью, иногда предопределяется конструкцией печи. [38] Выбор между стержневым и броневым трансформатором, как и выбор магнитопроводов с разветвленной или неразветвленной магнитной цепью, иногда предопределяется конструкцией печи. Некоторым преимуществом броневого трансформатора является больший диаметр и меньшая длина стержня сердечника ( по сравнению с диаметром и длиной стержня стержневого трансформатора той же мощности), что больше соответствует конструкции индукционной печи. [39] Все концы обмоток броневого трансформатора расположены над магнитопроводом. Но при этом трансформатор получается относительно высоким. [41] Из таких пластин собирается броневой трансформатор. На средний стержень надевается каркас с обмотками трансформатора. Толщина набора пластин обозначается буквой уч. [42] Для малых мощностей лучшим является броневой трансформатор. Броневой трансформатор нужно предпочесть также при использовании штампованных сердечников. Если рассматривать малые трансформаторы на ленточных сердечниках, то в тех случаях, когда на первое место выдвигаются требования простоты конструкции и ее технологичность, лучшим следует признать однокатушечный стержневой трансформатор. [43] По сравнению со стержневым трансформатором броневой трансформатор обладает рядом преимуществ. [44] Нужно отметить следующие особенности конструкции броневого трансформатора с облегающим баком. [45] Страницы: 1 2 3 4 5 www.ngpedia.ru Устройство и принцип работы трансформатора. Часть 2Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомиться с трансформатором. В первой части мы разобрались с принципом работы и начали изучать устройство трансформатора. 2.3. Конструкция магнитопроводов.По конструкции магнитопровода определяется конструкция трансформатора и поэтому название магнитопровода переносится на название трансформатора. Промышленностью изготавливаются броневые, стержневые, тороидальные (кольцевые) магнитопроводы, а также магнитопроводы сложных (специальных) конфигураций. Для изготовления большинства трансформаторов применяются магнитопроводы следующих типов: Ш – броневой магнитопровод; ШЛ – броневой ленточный магнитопровод; П – стержневой магнитопровод; ПЛ – стержневой ленточный магнитопровод; О – тороидальный магнитопровод; ОЛ – тороидальный (кольцевой) ленточный магнитопровод и т.д. Для питания радиоэлектронной аппаратуры широкое применение нашли броневые трансформаторы типов Ш, ШЛ, О, ОЛ. В броневом трансформаторе используется всего одна катушка, расположенная на среднем стержне, и все обмотки находятся на катушке, что дает полное заполнение окна магнитопровода обмоточным проводом, частичную защиту обмоток от механических повреждений и хорошее магнитное экранирование. Пластины, из которых собирают броневые магнитопроводы, изготавливают из листовых электротехнических сталей путем резки или штамповки. Наиболее широко используются шихтовые (пластинчатые) магнитопроводы Ш-образной формы и ленточные магнитопроводы, состоящие из отдельных частей С-образной (U-образной) формы. Толщина листов магнитных материалов зависит от частоты, на которую рассчитывается трансформатор. Чем меньше толщина листа, тем слабее частотная зависимость проницаемости и меньше потери в магнитопроводе, но тем выше стоимость материала. Так, например, уменьшение толщины проката электротехнической стали с 0,35 до 0,05 мм повышает ее стоимость в 5 раз. Поэтому можно считать, что для каждого типа трансформатора и диапазона частот существует оптимальная толщина, при которой обеспечиваются необходимые параметры трансформатора при наименьшей стоимости. Для выбора толщины листов (мм) можно воспользоваться следующими ориентировочными данными: 50 Гц …. 0,35 – 0,5 мм400 – 500 Гц …. 0,1 – 0,2 мм1000 – 2500 Гц …. 0,05 – 0,1 ммДо 100 кГц …. 0,02 – 0,05 мм.Более высоким частотам соответствуют меньшие значения толщины листов. Сборка магнитопроводов из штампованных пластин выполняется двумя способами: встык (с зазором) или вперекрышку (в переплет). Сборка встык применяется для получения определенного немагнитного зазора (∆), например, в дросселях или трансформаторах, работающих с постоянным подмагничиванием. Как правило, при сборке встык даже при очень плотном стягивании магнитопровода зазор между Ш-образными и прямоугольными пластинами получается в пределах 0,02 – 0,05 мм. Сборка вперекрышку применяется когда такой зазор не нужен, т.е. когда необходимо уменьшить магнитное сопротивление магнитопровода. Пластины укладываются в ряд таким образом, чтобы места стыков перекрывались пластинами следующего слоя. Причем в каждом слое укладывают пластины двух типов – одну Ш-образную и одну прямоугольную. Тороидальные (кольцевые) магнитопроводы собираются из отдельных штампованных колец. Ленточные магнитопроводы изготавливают из узкой ленты электротехнической стали или специальных сплавов. Ленты набирают в пакеты разной длины и толщины, а затем пакеты гнут или навивают на оправку определенного размера: для тороидальных магнитопроводов навивают на круглую оправку, для броневых и стержневых на прямоугольную. Но из-за сложности изготовления обмоток для ленточных магнитопроводов их разрезают на две половины, что дает возможность наматывать обмотки трансформаторов отдельно и затем вставлять в них половинки магнитопровода, но при этом в магнитную цепь вводится неизбежный магнитный зазор. Так как ленточные магнитопроводы собираются в стык, то для получения наименьшего магнитного сопротивления в местах стыка их торцевые поверхности шлифуют, а при сборке обе части склеиваются специальной ферромагнитной пастой. Применение пасты позволяет понизить требования к качеству механической обработки стыков и значительно упрощает их изготовление и сборку. 2.4. Обмотки трансформаторов. Виды обмоток.Обмотки выполняется обмоточным проводом круглого сечения, покрытым эмалевой или эмалево-волокнистой изоляцией. В качестве обмоточного провода используют алюминий или медь, но в основном медь, которая обладает наименьшим сопротивлением по сравнению с другими проводниковыми материалами. Существуют два различных способа выполнения обмоток – многослойная и галетная (дисковая). Многослойная обмотка наматывается непрерывно до получения заданного количества витков и располагается по всей длине стержня магнитопровода или его части, отведенной для данной обмотки. Разновидностью многослойной обмотки является секционная обмотка, которая разбивается на ряд секций, где каждая секция занимает часть длины стержня, но все вместе они составляют единую обмотку. Намотка внавал проще в производстве, но из-за возможного западания отдельных витков в толщу намотки может понизится электрическая прочность обмотки. Как правило, такая намотка используется при изготовлении броневых трансформаторов малой мощности. На рисунке показано схематичное заполнение каркаса витками обмоточного провода, а числами обозначена нумерация витков, показывающая, как витки провода могут укладываться при их намотке внавал. При рядовой намотке провод укладывается виток к витку и каждый слой прокладывают изолирующей прокладкой, например, из конденсаторной или кабельной бумаги, что повышает электрическую и механическую прочности. При рядовой намотке можно отказаться от сложного каркаса и производить укладку провода на простую цилиндрическую гильзу, закрепляя витки клеем или лаком. Для повышения прочности каждый последующий слой делается короче предыдущего на 0,5 – 1 мм и такая бескаркасная намотка удобна для массового производства. Галетная обмотка выполняется в виде отдельных элементов, галет, где каждая галета представляет собой полностью законченную деталь. Галеты одна за другой нанизываются на стержень магнитопровода и соединяются между собой электрически или иным способом. Отдельные галеты могут изготавливаться независимо одна от другой, что допускает возможность замены отдельных секций трансформатора во время ремонта. Обмотки трансформаторов должны быть хорошо изолированы как от магнитопровода, так и друг от друга. Изоляция обмоток от магнитопровода осуществляется при помощи каркасов (катушек), изготавливаемых из листовых изоляционных материалов с хорошей электрической и механической прочностью, например, электрокартона, прессшпана, гетинакса, различных изоляционных пластмасс. Выбор материала каркаса определяется его стоимостью, удобством обработки и теплостойкостью, а конструкция каркаса определяется способом намотки и устройством выводов. Намотка внавал требует применения каркаса в виде катушки, тогда как бескаркасная намотка выполняется на простых цилиндрических каркасах (гильзах), склеенных из кабельной бумаги. Широкое применение нашли склеенные и составные каркасы из листовых материалов Конструкции различных каркасов показаны на рисунке ниже. Выводы концов обмоток могут выполняться непосредственно обмоточным проводом, выпущенным из катушки на необходимую длину или специальным изолированным проводом; специальными ленточными выводами, укрепленными на внешней изоляции обмотки, а также при помощи специальных контактов, укрепленных на щечках каркаса или элементах магнитопровода. Стягивание магнитопровода маломощных трансформаторов производится металлической скобой, тогда как магнитопроводы более мощных трансформаторов стягиваются специальными планками, при помощи болтов стяжек. Стягивающее устройство должно обладать необходимой механической прочностью и обеспечивать прочное соединение деталей магнитопровода. Защита трансформаторов от климатических условий осуществляется пропиткой обмоток или пропиткой целого трансформатора изоляционными лаками. В процессе пропитки заполняются микроскопические поры изоляционных материалов, а также мелкие промежутки между витками обмоток, слоями волокнистой изоляции и конструктивными элементами трансформатора. Пропитка не только улучшает влагостойкость обмотки, но и увеличивает ее механическую и электрическую прочность, повышает допустимую температуру нагрева и теплопроводность. Однако только одна пропитка не всегда может обеспечить полной защиты обмоток от влаги, поэтому торцы катушек дополнительно заделывают изоляционными замазками (пастами), специальными обволакивающими составами или опрессовывают. Если же трансформатор предполагается использовать в нормальных или близких к нормальным условиях, то пропитка может отсутствовать. При повышенных требованиях к влагостойкости применяют герметизацию, которая обеспечивает полную изоляцию трансформатора от окружающей среды непроницаемой оболочкой, выполненной из металла и залитой специальным изоляционным составом, например, эпоксидными или полиуретановыми смолами. 3. Обозначение трансформаторов на схемах.На принципиальных схемах обмотки трансформатора обозначают катушками индуктивности, расположенных близко одна от другой, а магнитопровод – линией между катушками. Низкочастотные трансформаторы со стальными магнитопроводами и магнитопроводами из железоникелевых сплавов, например, пермаллоя, на схемах обозначаются буквой «Т», а обмотки трансформаторов обозначаются римскими цифрами. Иногда используют условную нумерацию их выводов в соответствии с маркировкой указанной на корпусе трансформатора. В радиочастотной технике обмотки высокочастотных трансформаторов нередко являются элементами колебательных контуров и фильтров, поэтому на схемах им присваивают буквенное значение катушек индуктивности «L». Высокочастотные трансформаторы могут быть как с магнитопроводом, так и без него, а их обмотки (катушки) могут располагаться на одном или разных каркасах, но очень близко друг к другу. Если магнитопровод является общим для всех обмоток, то на схемах его обозначают прерывистой линией (а), если же каждая из катушек имеет свой магнитопровод, то его изображают над катушками (б). Возможность подстройки индуктивности катушек изменением положения магнитопровода отображают знаком подстроечного регулирования, который пересекает символы обмоток (а), а чтобы показать индуктивную связь между катушками, их символы пересекают знаком регулирования (б). В приемной и передающей радиоаппаратуре для корректной работы некоторых блоков, содержащих трансформаторы, иногда требуется знать фазировку обмоток, т.е. порядок подключения выводов. В таких случаях на принципиальных схемах начало обмоток трансформаторов и катушек индуктивности обозначают жирной точкой, которую ставят у соответствующего вывода. Для питания бытовой радиоаппаратуры применяют силовые трансформаторы, выполняющие две важные функции: они преобразуют напряжение переменного тока электрической сети к нужному, как правило, более низкому значению, которое используется для питания электронной схемы, а также «изолируют» электронную схему от непосредственного контакта с сетью, так как обмотки электрически изолированы одна от другой. Выпускаемые промышленностью силовые трансформаторы предназначены для работы с напряжением 110, 127 или 220В и обеспечивают разнообразные значения вторичных напряжений от одного до нескольких тысяч вольт и токами от нескольких миллиампер до сотен ампер. Мощность наиболее распространенных трансформаторов чаще всего лежит в пределах 30 – 200 В•А. Как правило, силовые трансформаторы имеют несколько вторичных обмоток с различными напряжениями, но общее количество обмоток обычно не превышает четырех-пяти. Некоторые устройства, питающиеся от сети переменного тока (коллекторные электродвигатели, сварочные аппараты и т.п.), создают интенсивные помехи, которые через электрическую сеть и силовой трансформатор могут проникнуть в аппаратуру и нарушить ее работу. Для ослабления этих помех между первичной (сетевой) и остальными обмотками помещают электростатический экран, представляющий собой незамкнутый виток из полоски медной или алюминиевой фольги или один слой изолированного провода. Вывод экрана соединяют с шасси или с общим проводом (корпусом) прибора, а наличие экранирующей обмотки изображают штриховой линией, параллельной символу магнитопровода, со знаком корпуса прибора на конце. Иногда для работы в измерительной и бытовой аудиоаппаратуре обмотку трансформатора экранируют путем размещения внутри металлического футляра (экрана) из магнитного материала, который также соединяют с шасси или с общим проводом (корпусом) прибора. Вот в принципе и все, что хотел рассказать об устройстве и принципе работе трансформатора.До встречи на страницах сайта.Удачи! Литература: 1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г.2. В. В. Фролов – «Язык радиосхем», Москва «Радио и связь», 1988 г.3. И. И. Белопольский – «Расчет трансформаторов и дросселей малой моности», М-Л, Госэнергоиздат, 1963 г.4. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г. sesaga.ru Трансформатор - броневой тип - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Трансформатор - броневой типCтраница 1 Трансформаторы броневого типа имеют разветвленный магнитопровод ( рис. 9.5) с одним стержнем и ярмами, частично прикрывающими ( бронирующими) обмотки. В трехфазных трансформаторах применяют трехстер-жневой магнитопровод. Конструкция такого магнитопровода представлена на рис. 9.6; здесь три вертикально расположенных стержня связаны между собой двумя ярмами. [1] Трансформаторы броневого типа соединяют параллельно как со стороны первичной, так и вторичной обмоток и располагают равномерно по периметру трубы. Такие трансформаторы называются блочными. Сварочные машины наружного типа К-584 М, К-805 оснащены блочными трансформаторами. [2] Трансформаторы броневого типа соединяют параллельно как со стороны первичной, так и вторичной обмоток и располагают равномерно по периметру трубы. Такие трансформаторы называют блочными. Сварочные машины наружного типа К-584 М, К-805 оснащены блочными трансформаторами. [3] Для трансформаторов броневого типа чередующиеся обмотки являются обязательными. [5] В трансформаторе броневого типа все обмотки располагаются на одном среднем стержне. Напряжения помех, наводимые в обмотках паразитными магнитными полями, без всякого ослабления подаются на цепь вторичной обмотки трансформатора. В трансформаторе стержневого типа обмотки располагаются на обоих стержнях сердечника, и каждая обмотка трансформатора делится на две части, одна из которых наматывается на одном стержне, а другая - на другом. Для напряжений, наводимых паразитными магнитными полями, эти половины каждой обмотки оказываются включенными навстречу друг другу, поэтому напряжения помех компенсируются. [6] В трансформаторах броневого типа иногда применяют дисковые обмотки. По краям стержня устанавливают катушки, принадлежащие обмотке низшего напряжения. Отдельные катушки соединяют последовательно или параллельно. Ближе к стержню размещают нерегулируемую часть 4 вторичной обмотки, в середине - первичную обмотку 5 высшего напряжения и поверх нее - регулируемую часть 6 вторичной обмотки. Размещение регулируемой части этой обмотки снаружи упрощает выполнение выводов от отдельных ее витков. [8] В трансформаторе броневого типа ( рис. 3, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются ( бронируются) ярмом. [10] В трансформаторах броневого типа широко применяются чередующиеся обмотки прямоугольной формы. [11] В трансформаторе броневого типа ( рис. 4, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются ( бронируются) ярмом. Магнитный поток, пронизывающий стержень магнитопровода, разветвляется на две ч а-сти, поэтому ярмо имеет сечение вдвое меньшее сечения стержня. [13] В трансформаторе броневого типа ( рис. 3, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются ( бронируются) ярмом. Магнитный поток, пронизывающий стержень магнитопровода, разветвляется на две части. [15] Страницы: 1 2 3 4 5 www.ngpedia.ru Броневой трансформатор Броневой трансформатор представляет собой ярмоБроневой трансформатор Броневой трансформатор представляет собой ярмо внутри которого заключается стержень с обмоткой. Ярмо как бы защищает стержень, поэтому трансформатор называется броневым. 1 -стержень 2 -ярмо 3 -обмотка Броневой трансформатор собирается обычно из листов Ш - образной формы. Обе обмотки помещаются на среднем стержне, по которому проходит основной поток, замыкающийся через два крайних стержня. Сечение каждого крайнего стержня делается равным половине сечения среднего. Броневые трансформаторы имеют прямоугольное сечение стержня с отношением сторон 1: 2 или 1: 3, большая сторона прямоугольника - в направлении сборки сердечника Броневые трансформаторы имеют одну катушку с обмотками и наиболее просты и дешевы в производстве. Поэтому сигнальные трансформаторы малой и средней мощности ( до сотен ватт) обычно делают броневого типа. Броневые трансформаторы наиболее чувствительны к наводкам и обладают большой индуктивностью рассеяния. Обмотка броневого трансформатора выполняется так же, как у стержневого, или в виде дисковой катушки, где чередуются диски высшего и низшего напряжения. Обмотки располагаются на одном стержне. При этом магнитопровод частично защищает обмотки от механических повреждений. Первичные и вторичные обмотки чередуются слоями вдоль стержня. Концы обмоток трансформатора выведены наружу через проходные изоляторы, установленные на верхней крышке бака. Первичная обмотка броневого трансформатора имеет несколько дисковых катушек ( 6 - 16) из медных шин, изолированных электрокартоном толщиной 0, 5 – 0, 7 мм. 1 -магнитопровод 2 -первичная обмотка 3 -вторичный виток В броневых трансформаторах ярмо охватывает не только торцевые, но и боковые поверхности обмоток, как бы закрывая, бронируя их. Такие трансформаторы получаются более компактными, но сложнее в изготовлении. В броневых трансформаторах с горизонтальным расположением магнитной системы для вторичной стороны применяют обычно шайбовые обмотки, а для первичной-дисковые прямоугольные катушки с их перемежающимся расположением на сердечниках. Все концы обмоток броневого трансформатора расположены над магнитопроводом. Катушка у броневого трансформатора располагается на среднем стержне. Преимуществом этого вида трансформаторов является его более короткая магнитная цепь, что позволяет иметь меньший относительный ток холостого хода, и большую простоту его обмоток из-за меньшего числа витков, так как сечение сердечника у броневых трансформаторов можно выбирать большим, чем у стержневых. Недостатком этого типа является меньшая доступность обмоток для охлаждения, большая трудность осмотра и ремонта, а также большая затрата изоляционных материалов при высоких напряжениях по сравнению с трансформаторами стержневого типа. Напротив того, для получения больших токов низкого напряжения трансформаторы броневого типа являются более пригодными, в особенности однофазные печные трансформаторы. present5.com Однофазный броневой трансформатор (реактор)
Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к трансформаторостроению. Технический результат состоит в уменьшении расхода активных материалов и повышении технологичности конструкции, а также снижении вибраций и шума. Трансформатор содержит магнитопровод, образованный n>2 витыми разрезными сердечниками, которые расположены радиально охватываемым обмоткам. Магнитопровод охвачен стяжкой, которая стягивает половинки каждого из сердечников в аксиальном и радиальном направлениях, и бандажом, не позволяющим сердечникам смещаться в тангенциальном направлении. Скосы на внешней стороне сердечников позволяют увеличить коэффициент заполнения окна обмотки сталью и уменьшить расход меди. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. Заявляемое изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к трансформаторостроению. Известны трансформаторы (реакторы) броневого типа [1], [2], [3], в которых обмотки расположены на центральных стержнях двух витых сердечников, образующих магнитопровод. Такую конструкцию имеют унифицированные трансформаторы питания типов ТА, ТН, ТАН, ТПП, ТБС и другие. Однако они обладают небольшой относительно объема поверхностью охлаждения и тем меньше, чем больше мощность трансформатора. Это объясняет тот факт, что унифицированные трансформаторы ограничены мощностью в один киловатт. Тем более, что экранирование обмотки магнитопроводом снижает габаритную мощность трансформатора (реактора). Например, однофазный броневой трансформатор [4] содержит обмотки, размещенные в магнитной системе, образованной двумя сердечниками в виде полых концентрических цилиндров одинаковой высоты и ярмами, размещенными на торцах сердечников. Недостатком его является полное экранирование обмоток сердечниками, что существенно снижает условия охлаждения по сравнению с трансформатором унифицированных серий, а следовательно, и габаритную мощность. Также известен "броневой трансформатор с радиально расположенными листами стали и круглыми обмотками" [5], в котором главной решаемой задачей является существенное снижение потерь в стали сердечника от потоков рассеяния обмоток. Основным недостатком такой конструкции является использование шихтованных сердечников магнитопровода, что снижает технологичность трансформатора, так как шихтование является трудоемкой операцией и обычно выполняется вручную. Кроме того, шихтованные магнитопроводы имеют существенные поля рассеяния в местах стыковки отдельных пластин, неполно используют магнитные свойства текстурированных сталей и являются источниками шума и вибрации. Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому изобретению является броневой трансформатор "с кольцевой цилиндрической катушкой и радиально расположенными по ее периметру П-образными разъемными ленточными сердечниками" [6, с.46]. Существенным признаком этого трансформатора является магнитопровод, образованный n>2 витыми разрезными сердечниками, расположенными радиально охватываемым цилиндрическим обмоткам, которые размещены в полости, образованной сердечниками и их окнами. Главной решаемой задачей в прототипе является возможность интенсивно использовать магнитные свойства сердечников за счет сильно развитой поверхности охлаждения магнитопровода как на повышенных и ультразвуковых частотах, так и на предельных значениях индукции для токов промышленной частоты. Основными недостатками прототипа являются использование кольцевой цилиндрической катушки, в которой размещены обмотки, как основного несущего элемента, обеспечивающего механические характеристики трансформатора, и низкий коэффициент заполнения окна катушки сталью. Кроме того, катушка экранирует тепловой поток обмотки, поскольку изготовляется из электроизоляционного материала, как правило, обладающего низкой теплопроводностью (кроме брокерита), снижая габаритную мощность трансформатора. В прототипе П-образные половинки витых разрезных сердечников охватываются и скрепляются отдельными ленточными бандажами, т.е. используется способ стяжки металлической лентой, а образовавшиеся секции магнитопровода фиксируются радиальными пазами на боковых поверхностях катушки, что не обеспечивает жесткость трансформатора, его вибро- и ударопрочность, а также может служить источником шума и вибрации. Электромагнитная мощность, потери или коэффициент полезного действия, массогабаритные размеры, определяемые в основном расходом активных материалов (стали и меди), и перегрев элементов конструкции трансформатора, определяющий его ресурс, находятся в функциональных связях. Из теории трансформаторостроения [2] , [5] хорошо известно, что, во-первых, габаритная (эквивалентная) мощность Рэ трансформатора пропорциональна произведению сечения магнитопровода Qc на площадь окна Qo: Рэ=kэ QсQо, (1) где kэ= k1kckмВмjf; k1 - коэффициент, зависящий от размерностей физических величин; kc - коэффициент заполнения магнитопровода сталью; kм - коэффициент заполнения окна медью; Вм - максимальная индукция стали; j - плотность тока; f - частота питающего напряжения, во-вторых, затраты меди напрямую определяются средней длиной витка, то есть величиной, пропорциональной Qc, и числом витков на один вольт N0=1/k1BмQcf, (2) в-третьих, температура перегрева  T при неизменных условиях охлаждения и величина потерь мощности P = Pм+Pст в меди Pм и стали Pст определяются геометрией трансформатора и поверхностью охлаждения Sохл:  где kг - коэффициент, учитывающий условия охлаждения и геометрию, и, в-четвертых, ток намагничивания как основная часть тока холостого хода определяется индуктивностью катушки с замкнутым магнитопроводом:  где kl - коэффициент, зависящий от размерностей физических величин и геометрии трансформатора;  - относительная магнитная проницаемость стали; N - число витков обмотки; lс - средняя длина силовой линии магнитопровода, то есть полнотой использования свойств стали (). Задача заявляемого изобретения состоит в уменьшении расхода активных материалов (электротехнической стали и обмоточного провода) и повышении жесткости и технологичности конструкции трансформатора (реактора), обеспечивающей заданный перегрев и уровень вибрации и шума. Предлагаемое изобретение содержит общие с прототипом признаки: магнитопровод, образованный n>2 витыми разрезными сердечниками, расположенными радиально, и обмотки, которые выполнены цилиндрическими и размещены в полости, образованной сердечниками и их окнами. От прототипа заявляемое изобретение отличается тем, что в качестве магнитопровода используются витые разрезные сердечники со специальной формой поперечного сечения, которые скреплены одной стяжкой из листа электротехнической стали, используемой в качестве активного материала (стали), а также бандаж из листового теплопроводного материала, который, будучи плотно посаженным на внешнюю поверхность магнитопровода, придает трансформатору окончательную жесткость и прочность, при этом бандаж выполнен с ребрами ожлаждения в виде высеченных их него лепестков, отогнутых внутрь. Специальная форма поперечного сечения сердечников реализуется с помощью скосов на внешней стороне их боковых граней, которые плотно прилегают друг к другу в собранном магнитопроводе, образуя практически сплошную область прямой полой призмы, причем ее внутренняя поверхность прижата к наружной призматической поверхности стяжки. Смещению сердечников препятствуют: в аксиальном направлении - в основном стяжка, в радиальном направлении - стяжка и бандаж, а в тангенциальном направлении - бандаж и практически сплошная призматическая область магнитопровода. Это обеспечивает прочность и технологичность конструкции, а также снижает вибрацию и шум трансформатора. При осуществлении предлагаемого изобретения может быть получена экономия стали в 1,4-2,2 раза и меди в 1,3-1,1 раза. На фиг.1 показана конструкция двухобмоточного броневого трансформатора с радиальным размещением витых разрезных сердечников, скрепленных стяжкой и бандажом, где 1 - витой разрезной сердечник, 2 - обмотки, 3 - стяжка из электротехнической стали, 4 - место разъема сердечника, 5 - стягивающий узел, 6 - бандаж, 7 - лепестки охлаждения, 8 - электроизолирующий зазор. На фиг. 2 приведена примерная улучшенная форма поперечного сечения сердечника со скосами на внешней стороне. На фиг.3 показан вариант выполнения обмотки с прямолинейными участками, где 1 - разъемные ленточные сердечники, 2 - обмотки, 11 - сплошная область прямой полой призмы. На фиг.4а показана развертка стяжки из листа электротехнической стали, а на фиг. 4б - ее состояние перед сборкой трансформатора, где 3.1 - разрезы листа трансформаторной стали, 3.2 - ленточные лепестки шириной h, 3.3 - места сгиба под углом 360o/n, где n - количество сердечников. Конструкция однофазного броневого трансформатора, служащего для статического преобразования электрической энергии напряжения одной величины в напряжение другой величины на переменном токе одной питающей частоты, включает магнитопровод, состоящий из n>2 витых разрезных сердечников 1, расположенных радиально относительно обмоток 2 как показано на фиг.1. По сравнению с унифицированными броневыми трансформаторами, имеющими два витых разрезных сердечника (n= 2), в заявляемой конструкции их число больше двух (n>2). При n>2 достигается увеличение площади сечения сердечника магнитопровода Qc при заданной площади окна Qo или длины средней силовой линии lс и поверхности охлаждения сердечников Sохл, что согласно формулам (1)-(4) обеспечивает увеличение габаритной мощности или уменьшение числа витков на один вольт, то есть расхода обмоточного материала (меди), или снижение температуры перегрева при прочих равных условиях, а также увеличение индуктивности и, следовательно, снижение тока холостого хода. В заявляемой конструкции могут быть использованы отдельные унифицированные магнитопроводы (сердечники) типа ПЛ, ПЛМ, ПЛР, ШЛ, ШЛМ, ШЛО, ШЛР и другие с прямоугольным поперечным сечением. В заявляемой конструкции для уменьшения средней длины витка обмотки, то есть расхода меди, предлагается использовать сердечники с поперечным сечением, показанным на фиг.2. При этом должно обеспечиваться соотношение  1+2 = 360 /n, где n - количество сердечников. Обмотки 2 по фиг.3 могут иметь форму полого цилиндра или полой призмы. Для увеличения коэффициента заполнения окна магнитопровода медью и увеличения теплового контакта обмотки с магнитопроводом предлагается участки обмотки, находящиеся внутри окон сердечников, выполнять прямолинейными. При этом угол изгиба проводников не превышает  = 180/n как показано на фиг.3. Для цилиндрических обмоток внутренние грани сердечников, обращенные к центру О по фиг.3, могут быть затылованы под углом  . Стяжка 3 по фиг.1 изготавливается из электротехнической стали, ее развертка и пространственный вид перед сборкой трансформатора показаны на фиг.4а, б, и после сборки с помощью стягивающего узла 5 по фиг.1 выполняет четыре функции: - внешней части магнитопровода; - стягивания П-образных половинок витых разрезных сердечников в аксиальном направлении для уменьшения вибрации и шума; - каркаса конструкции трансформатора, обеспечивающего его прочность и жесткость за счет того, что в местах изгиба 3.3 (по фиг.4а) сряжка работает в основном на разрыв; - экрана, устраняя "выпучивание" магнитного поля в месте разреза сердечников 4 (по фиг.1) в радиальном направлении. Бандаж 6 по фиг. 1 имеет ширину, равную длине внешних плоских граней сердечников, и предназначен для обеспечения окончательной жесткости конструкции за счет плотной посадки на внешнюю поверхность магнитопровода, для увеличения площади поверхности охлаждения и для защиты обмоток и сердечников от механических повреждений. Лепестки 7 по фиг.1 высечены из бандажа 6 и отогнуты внутрь так, что располагаются между сердечниками трансформатора (реактора) в собранном состоянии, выполняя функцию ребер охлаждения. В трансформаторе места разъема сердечников и их прилегающие скосы могут быть склеены ферромагнитным клеем для уменьшения магнитного сопротивления магнитопровода и шума при его работе. Реактор в источниках вторичного электропитания обычно имеет диамагнитный зазор (прокладки) и обеспечивает сглаживание или подавление пульсаций выпрямленного переменного или пульсирующего тока и характеризуется энергоемкостью (LI2). Для предотвращения провалов в кривой изменения выпрямленного тока при малых нагрузках в заявляемой конструкции в месте разъема сердечника 4 по фиг.1 могут быть установлены диамагнитные прокладки различной толщины в зависимости от требуемого вида нелинейности индуктивности от выпрямленного тока, например, отношения толщин прокладок могут находится как числа ряда Фибоначчи (1: 2:3:5:8 и т.д.). При одинаковой величине зазора требуемую нелинейность можно получить размещением в нем прокладок одинаковой толщины из ферромагнитного материала с низким значением индукции насыщения по сравнению с материалом разъемных ленточных сердечников. Литература 1. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. / А.А. Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.; Под ред. Н.И. Чистякова. - М.: Радио и связь, 1990, с.434. 2. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1967, с.314. 3. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база. Книга II. / Масленников М.Ю., Соболев Е.А., Соколов Г.В., Соловейчик Л.Ф, Переверзева А.В., Федотов Б.А. - М.: ИТАР-ТАСС, 1993, с.172. 4. А. С. СССР 1332395, МКИ 4 Н 01 F 27/30. 5. Васютинский С. Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. - Л.: Энергия, 1970, с.20 и 21. 6. Бальян Р. Х. Трансформаторы малой мощности. Л.: Гос. изд-во судостроительной промышленности, 1961, с.46.Формула изобретения 1. Однофазный броневой трансформатор или реактор, содержащий магнитопровод, образованный n>2 витыми разрезными сердечниками расположенными радиально, обмотки выполнены цилиндрическими и размещены в полости, образованной сердечниками и их окнами, отличающийся тем, что сердечники охвачены стяжкой из листа электротехнической стали и снабжены бандажом из листового теплопроводного материала, плотно посаженного на их внешнюю поверхность, выполненного с ребрами охлаждения в виде высеченных из него лепестков, отогнутых вовнутрь. 2. Трансформатор или реактор по п.1, отличающийся тем, что сердечники магнитопровода имеют на внешней стороне скосы. 3. Трансформатор или реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что сердечники имеют затыловку внутренних граней.РИСУНКИ Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4www.findpatent.ru Броневой трансформатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4Броневой трансформаторCтраница 4 Относительно редко, преимущественно в броневых трансформаторах, применяются чередующиеся обмотки, в которых чередуются положенные друг на друга дискообразные катушки НН и ВН ( рис. 9.29), причем крайние катушки, прилегающие к ярму, должны относиться к обмотке НН. [46] Относительно редко, преимущественно в броневых трансформаторах, применяются чередующиеся обмотки, в которых чередуются положенные друг на друга дискообразные катушки НН и ВН ( рис. 10 - 29), причем крайние катушки, прилегающие к ярму, должны быть низшего напряжения. [48] До конца 20 - х годов броневые трансформаторы наряду со стержневыми имели широкое распространение в ряде стран Европы и в США. [49] Последняя применяется, преимущественно, для броневых трансформаторов. Обе обмотки могут состоять из прямоугольных или круглых катушек - в зависимости от формы сердечников. Первичные и вторичные обмотки должны быть достаточно надежно изолкрованы, причем должно быть принято в расчет наивысшее, могущее иметь место при работе, напряжение. Должны быть предусмотрены достаточные промежутки как между самими катушками, так между последними и железным сердечником и стенками трансформаторного кожуха. При высоких напряжениях обмотки разделяются на секции, которые изолируются цилиндрическими прокладками из прессованного картона или из другого равноценного изолирующего материала. Начальные витки и витки близ нулевой точки должны быть особенно тщательно изолированы для защиты от пробивания в момент включения. Как в осевом, так и в радиальном направлении катушки должны быть достаточно прочно защищены механически по отношению к сердечнику, так как от трансформаторов требуется особая надежность при коротком замыкании в виду того, что при этом возникают огромные механические усилия, измеряемые уже в трансформаторах средней величины многими тоннами. В прямоугольных катушках с особой тщательностью должны быть закреплены длинные их стороны. Обмотки высокого и низкого напряжения должны выполняться одинаковой высоты для уменьшения дополнительных радиальных усилий, возникающих при коротких замыканиях. [50] На рис. 17 показана конфигурация обмотки одной фазы броневого трансформатора. [51] Расчет тороидального трансформатора во многом сходен с расчетом броневого трансформатора. В зависимости от методики расчета в его основу могут быть положены те или иные исходные данные и сделаны соответствующие упрощения. В частности, если задаться исходной расчетной величиной 5CTS0, то, как это было сделано в варианте А, может - быть принят следующий порядок расчета. [52] Формула ( 10 - 22) относится к броневому трансформатору; при расчете индуктивности рассеяния двухкатушечного стержневого трансформатора, на каждой из катушек которого расположена половина первичной и половина вторичной обмотки, в формулу ( 10 - 22) подставляют половину числа витков первичной обмотки и полученный результат удваивают. [53] Примером трансформатора с почти независимой магнитной цепью может служить броневой трансформатор. [54] Трехфазная печь обычно имеет стальной сердечник, подобный сердечнику броневого трансформатора, и один или два канала на фазу. [55] & для стержневого трансформатора с двумя катушками и для броневого трансформатора определяются аналогично. [56] Изготовители описываемой конструкции отмечают благоприятную форму электрического поля обмотки 13Н броневого трансформатора. Они указывают, что при ступенчатой главной изоляции ( рис. 1 - 22) форма поля такова, что барьеры, изолирующие обмотку ВН от магнитопровода и обмотки НН, удается расположить вдоль поверхностей равного потенциала. Составляющая поля вдоль поверхности барьера невелика, и барьер работает практически только на пробой. [57] Данные этого же графика позволяют сделать вывод, что применение броневых трансформаторов неизбежно связано с высокими уровнями наводок, что обусловлено конструктивными особенностями трансформаторов этого типа. [58] Взаимное расположение пластин магнитопровода и обмоток и их размеры в броневом трансформаторе отличаются от стержневого таким образом, что снижаются добавочные потери в активной стали от вихревых токов, обусловленных магнитным потоком рассеяния. В броневом трансформаторе магнитное поле рассеяния в зоне боковых частей катушек направлено вдоль пластин стержня и ярем; только в зоне лобовых частей силовые линии направлены поперек пластин стержня и могли бы вызвать в стали значительные добавочные потери. Однако здесь установлены магнитные шунты 15 ( рис. 1 - 21) - набор узких пластин, расположенных ребром к пластинам стержня; поток рассеяния замыкается по этим шунтам. Таким образом, добавочные потери от рассеяния в стали сводят к минимуму, что имеет большое значение в мощных трансформаторах. [59] Страницы: 1 2 3 4 5 www.ngpedia.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
