Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Трансформаторы и преобразователи частоты

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
26.72 Mб
Скачать

F и о. 2.6. Траноформатор о обмотками, расположенными на горизон­ тальных участках С-обреэных стержней

конструкций, а также необходимость

специальных приопоооблеиий

для

вматывания обмоток непосредственно

на стержень.

 

 

 

Представленный на рис. 2.6

магнитопровод

[22] в

основном

лишен укааанных недостатков. Он

выполнен иа С-обрааных

стержней,

полученных разрезом витых ленточных оердечников

на две

части

и

плотно ооотыкованных между ообой клинообразными концами со сдвигом в оторону, противоположную направлению стыковки. При атом в верх­ нем и нижнем углах стыков образуется многогранное отверстие,в ко­ торое помещается немагнитоактивная шпилька, обеспечивающая крепле­ ние как уалов стыков, так и воего магнитопровода в целом.

0-образные стержни такого магнитопровода в отличив от подоб­ ных элементов, описанных выше, имеют горизонтальные участки зна­ чительно длинней вертикальных. Это позволяет устанавливать на них катушки воех обмоток, чем достигается упрощение при сборке актив­ ных элементов устройства, выполненных на базе данного магиитоирово-

да, а также повышается

его ремонтопригодность, так как каждую из

 

отказавших катушек можно

легко

снять и.заменить. По сравнению

с

иагнитопроводом рио. 2.4

и 2.5

в рассматриваемом увеличен расход

стали, он менее компактен.

Наиболее целеоообреено, по нашему мнению, все же применять этот иагнитопровод при чиоле стержней больше шести (см. гл.5). Дан­ ный споооб крепления С-обраеных элементов можно эффективно иопольэоввть и для трехотврхыевых треноформвторов, однако предпочтитель­ ней вдеоь обмотки располагав на вертикальных участках стержней.

Электромагнитные процеооы, происходящие в стыках, неучены недоотаточно и предотавлтот специальную вадачу, выходящую аа рамки настоящей работы. Однако очевиден факт, что от качества отыка эавиоят отдельные показатели уотройотв, при втом важное вначение имеет ллотнооть отына. Некоторое уоложнение конотрукции стынового уела, обеспечивающей надежность крепления стержней, является оправданным. Ниже описано техническое решение, позволяющее бее увеличения массы магнитопровода упростить его оборку и улучшить свойства стыкового увла.

ПроотренотвенныЙ отыновой иагнитопровод [27] , изображенный па

рио. 2.7, ооотоит ив трех С-оОраэных стержней

1 - 3 , имеющих

вер­

тикальные паем 4

и два увла крепления, каждый

ив которых содержит,

болт 5,

шайбу б

и гайку 7, а также упругий элемент

6 в виде

пра­

вильной многогранной приемы, помещенный в

отверстие

9.

 

 

Вертикальный пев

не каждом отержне

(ом. рис. 2.7, в) должен

иметь профиль в

виде

параллелограмма о

оотрыы углом

в 60°

и

большей

стороной, равной -£=(а+/?) , где

а

- ширина

стержня, И -

глубине

лаве,

 

**

 

 

 

 

 

Форма лева выбрана ив следующих соображений:

- во-первых, кяинообравный конец каждого С-образного стержня, будучи переоечен вертикальной плоокоотью параллельной плоскости разреза, проходящей под углом 60° к боковой поверхности О-обраэных

ааготовок, обравует в горизонтальной проекции параллелограмм

ОВСЕ

(ом. рио. 2.7, б, где

ВО - след вертикальной плоскости);

 

 

- во-вторых,

для

обраэования центрального шестигранного

от­

верстия большая сторона

СЕ параллелограмма ОВСЕ должна

быть

увели­

чена не величину ЕД - длину стороны шестиугольника, в

этом

случае

профиль паев суть

параллелограмм АВСД;

 

 

 

- в-третьих,

выполнить пае унаэанной формы веоьма

просто,

на­

пример, операцией фреаерования отержнн конусной фреэой.

 

 

 

Рассмотрим параллелограмм АВСД, образующий профиль

паза.

 

Оче­

видно, что его острый

угол равен 60°. Большая стороне параллелограм­

ма (см. рио. 2.7, б)

определяется

следующим

образом:

 

АВ * СД я СЕ + ЕД а- - ЗК.„

+

ОМ

2

(a + h ) .

sin 60й

 

sin 60й

 

 

Р и с .

2.7.

Магнитопровод с

 

 

 

 

 

 

болтовым креплением

(а,

б) и

 

 

 

 

 

 

его витые

С-образные заготов­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ки (в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глубина

паза h

выбирается иэ конструктивных соображений в за»

висимости

от

ширины

стержня

а. » т.е. от

ширины ленточной

электро­

технической стали, используемой при намотке

0-обраэных

заготовок,

из

которых с помощью

равреза

получаются

два

С-обраэных

стержня.

Ширина же стали пропорциональна мощности трансформатора.

Наиболее

целесообразно

соотношение

h

=

(0,05 - 02) а, при этом его

мень­

ший предел

соответствует

трансформатору большей мощнооти.

 

 

 

Технология сборки магнитопровода заключается в следующем.Стерж­

ни

ыагнитолровода с

обмотками устанавливают на монтажном

 

столе

и

стыкуют, как

указано

на рис, 2.7, а,б. В каждое из отверстий 9

по­

мещают

упругий элемент

8,

фиксирующий положение стержней,

и детали

5 - 7 . Затем

стягивают

верхние

и нижние

стяжные элементы.Это при­

водит

к упрощению сборки.

 

 

 

 

 

 

 

Применение указанного способа отяжки С-образных стержней по­ средством упругого элемента 8, изготовленного, например ив фторо­ пласта, исключает взаимное перемещение отержней магнитопровода как

в соевом, так и в радиальных направлениях, Ооевые уоилия,

создан­

ные при стяжке магнитопровода, обеспечивают механичеокую

устойчи­

вость, а радиальные - необходимую ллотнооть отыка. Все это

повыша­

ет надежность работы трансформатора при использовании предложенно­

го магнитопровода. Возможны и другие геометрические

формы

лавов,

позволяющие образовать центральное отверстие в зоне

стыков.

Спо­

соб обеспечения механнчеокой прочности стыковых конструкций

в атом

случае зависит от олособа отыка. Главное, чтобы он обеспечивал на­

дежность стяжки

как в радиальных, так и в осевом направлениях,

В

любом случае можно применять оклейку стыковых участков

известными

опоообами.

 

 

 

2.3. Магнитопроводы, намотанные из узкой ленты

 

Недостатком рассмотренных выше уотройотв являетоя

неоколько

завышенная маооа

в уздах стыков ва счет того, что оои горизонталь­

ных участков каждого из С-образных отержней пе переоекаютоя в

од­

ной точке, причем зто отклонение пропорционально ширине

стержня.С

учетом изложенного иагнитопровод по рио. 1.9, г более

оптимален ,

хотя ему приоущи недостатки, в частности - отходы стали при форми­ ровании клинообразных отыковых узлов.

Иагнитопровод, изображенный на рис. 2.6 - 2.10 [.28] , лишен этого недостатка. Для трехотержиевого трансформатора он сконструи­ рован оледующнм образом. В отличие от рис. 2.3 витой оердечник маг-

нитопровода разрезается под углом 120° на две

неравновеликие час­

ти,-причем линия разрезе располагается на расотояыии

«/2 sin 120°

от продольной оои симметрии витого сердечника,

где

а - ширина

леи*

ты.

 

 

 

Полученная после раэреза часть сердечника

2 (см. рис. 2.6)

по­

ворачивается

на 180° вокруг поперечной СС1 и продольной 00' осей

симметрии и

приминается к

части 1, т.е. соединяются разноименны­

ми боковыми

 

поверхностями

овоих вертикальных и

горизонтальных

участков*

В

результате образуется один

стержень,

ширина

которого

равна

2 а

,

а его стыковая

поверхность

принимает

форму

зигзага

(рис.

2.9).

Состыкованные

при вершинах три стержня в совокупности

ббравуют трехстержневой пространственный иагнитопровод с зигзагооб­ разным стыком, изображенный в плане на рис. 2.10, а. При таком фор*

Р и с . 2.8. О-обраэнвя заготовив,

Р и о . JL9. Стержень

о зигвагооб

разрезанная на две неравновеликиа

разным стыком

чаоти

 

 

иировании стержней массе отходов

стали в узлах отыков

получаетоя.

минимально возможной для данных типов трехстержневых магнитопроводов.

 

Данное

решение можно реализовать

и при конструировании сим­

метричных

я-ст.ержневых систем. В этом случае линия раэреаа О-обт

разной

заготовки должна быть.смещеыа

от вертикальной оси симметрии

на

расстояние

а /(2 sin п

 

на

рис.

2.10, б

/1 = б).

 

Р и с . 2.10. Вид на зигзагообразный стык магнитопровода греховного трансформатора (а) и вид на стык в шестистержневой магнитной систе­

ме (б)

Оценим при числе стержней п * 3 маооу узлов стыков двух ти­ пов магнитопроводов, предназначенных, например, для изготовления трехфазных трансформаторов одинаковой модности* При эхом у прототи­

па (рис. 2.11,а)

и предлагаемого решения

(рис. 2-11, б)

должай

быть одинаковые ыежобевое расстояние MN- I , длина вертикальных

учаотков отержнай,

их ширииа и сечение,

которое принято

квадрат­

ный. Тогда касса уалов отыков будет пропорциональна плодади фигур*

изображенных

на рис. 2.II,

б,

предотавляющих собой

горизонтальные

проекции

указанных устройств.

Определим

вти

площади

без

учета

площадей

заштрихованных равновеликих прямоугольников.

 

 

 

 

На рис. 2.II, а

(прототип) отрезок

OKLKI ,

 

а

отрезок МРХ. ял/.

Тогда h\P- ~ ш ~

yi,

мо

= Y

1 >

 

i/~M O T: O R 2

 

-

 

- а2 =

- ~

/ 3L2 - 9аг t KL

= ~ OL ,

тан как

угол

KOI

и 50° * 01 ^

,

K L - 2 а / /3

. Площадь

искомой фигуры

S- 3 ( Ш - OKt

~

ок

кI.)-

На

рис*

2.II,

б

(предлагаемое

решение)

 

отрезок

BCJMO,

a

MPlfW.

 

 

&

 

МО

-

\/з.

LC

0L

,так как

угол

Z.OC «

п

Тогда МР = I >

О

/ ,

= --

30 ,

*

 

с.

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O Lz = а.г + ZC

,

отсюда

OL =

2ct

»

L.C

-

о

 

. Площадь

треу-

~j~

~~

гольника

0/LC

ОС‘OL

=

Q2ш

 

 

 

*

 

 

 

фигуры

.5'=

= —

-—

 

 

Площадь искомой

 

 

 

 

 

 

/ Р/ а \/3

 

а 2/з

\

 

 

 

 

 

 

 

±3(M0-dC-2SA ) =з{--Г — -2— - ) = 2f3la-ug)fi

В рассмотренных нами устройствах предполагается, что стержни имеют квадратное либо прямоугольное сечение. Это снижает техникоэкономические покаватели трансформаторов и ограничивает примене­ ние магнитопроводов для мощных устройств.

В§ I.I были наложены равличные решения, поэволяющие уве­

личивать коэффициент эаполнения нруга. Ниже приведена одна ив возможных конструкций магнитопровода о более высоким коэффициентом эаполнения. При изготовлении магнитного сердечника используется уз­

кая ленточная сталь одинаковой ширины. Предложенная

конструкция

отличаетоя не только увеличенным коэффициентом

заполнения

круга,

но и лучшим использованием отали. Это

позволяет применять

конст­

рукции для трансформаторов и

преобразователей

широкого диапазона

мощностей.

 

 

 

 

 

 

Рассматриваемый магнитопровод [50]

устроен следующим образом.

По аналогии с [ 17 ] на

стальные

оправки

прямоугольной

формы

иэ узкой отали навиваютоя 0-обравные

элементы.

Отличие

состоит в

том, что оправки имеют одинаковые высоты, но равные ширины. Их раз­ меры, как и толщина навивки, определяются расчетным путем. Как и ранее, каждый 0-образный элемент разреваетоя под углом 60° к боко­

вой поверхности

на две С-образные

 

половины. Каждая иэ

полученных

половин является элементарной составляющей

отержня

магнитопрово­

да.

Их

число может быть различным и находится

также

расчетным

пу­

тем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратимся

к рис.

2.13*

8десь

для пояснения примем,

что

каж­

дый

стержень

образован ив

2п=6

элементарных С-образных

половин.

Ив полученного набора половин I, 2,

3, ...» 9 формируются

стержни

магнитопровода. При

этом

половины о наибольшей

шириной навивки I,

4

и

7,

полученные

ив

одинаковых

О-обравных элементов,

прикладыва-

ютоя

боковыми частями друг

к другу для образования

разрезанными

ллоокостями клина с углом в 120°.

 

Половины о

меньшими

по

величи­

не

ширинами

навивки

2,

5,

8 и 3,

6, 9,

соответствующие

пары

ко­

торых получены иэ соответствующих О-обраэных элементов, прикладыва­

ются

боковыми чаотями

к предыдущим симметрично

относительно

вер­

тикальной плоскости с убыванием ширины от центра

к периферии,

при­

чем

их разрезанные плоскости совпадают с образующими клина.

 

 

В данном случае в

любом сечении вертикального участка стерж­

ня формируется ступенчатая фигура, вписанная в окружность. Так как высоты вертикальных участков каждой из элементарных С-обраэных по­ ловин, образующих стержень, одинаковы, то в сечении горизонтальных участков стержней формируются ступенчатые фигуры II и 12, большие основания которых ориентированы друг к другу.

Три стержни стыкуйте» при вершинах, образуя в совокупности пространственный магнитопровод трехфаэного трансформатора, изготов­

ленного

ив ленточной

стали (си. рис. 2.13).

По

сравнении с

известными пространственными конструкциями маг-

нитопроводов следует

выделить следующие преимущества предложенной

конструкции:

 

 

 

 

 

- практически отсутствуют отходы

стали;

•? из ленты

одной и той же

ширины

можно изготавливать стержни

любого

диаметра,

увеличив

число

элементов

стержня;

-

при использовании

узких

лент можно

получить высокий коэффици­

ент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры 10 в сече­

нии вертикального

участка стержня;

 

 

 

- технология изготовления

магнитонроьода

проста

и может

быть

легко механизирована;

 

 

 

 

- сечение внутренних слоив горизонтальных участков стержней

больше, чем сечение

наружных

(ои. п о з и ц и и II

и 12 на

рис. 2,13).