24.Материалы магнитопроводов и их параметры.

Материалом для изготовления пластин или лент магнитопровода служат электротехнические стали (с повышенным содержанием кремния) или специальные магнитные сплавы, например пермаллой – это сплав никеля и железа с лигирующими добавками Mо, Cr, Si, Al.

Все материалы используемые для магнитопровода являются магнитномягкими ( с узкой петлей гистерезиса).

Рассмотрим основные параметры магнитных материалов, которые оказывают наибольшее влияние на характеристики трансформатора:

1)Магнитная проницаемость. Её величина в слабых полях, т.е. в начале кривой намагничивания, являются μ₀, увеличение индукции повышает проницаемость до предела μ_max, после которой она падает, при создание в магнитопроводе постоянно подмагничевающего поля, магнитная проницаемость падает. Магнитная проницаемость в значительной степени определяет индуктивность обмотки. Рассмотрим значения магнитной проницаемости например для горячекатаной электротехнической стали Э41, Э42 ( 4% кремния, а 1%, 2% потери удельные). μ₀=350-400, а μ_max=6000-7000, для пермолоя 80НХС (80% никеля и кремния лигирующие компоненты). μ₀=18000-2500, а μ_max=40000-70000 (он значительно дороже электротехнической стали).

2)Индукция насыщения (Вт) – максимальная индукция, которую можно получить в магнитном материале. От нее зависит объем магнитопровода и уровень нелинейных искажений.

3)Потери в магнитопроводе. Определяются величиной удельных потерь в магнитном материале. Обозначается Р₀ и измеряется (Вт/кг) и указывается для определенных значений индукции и частоты. С их повышением потери увеличиваются.

4)Нелинейные искажения – создаваемые трансформаторами обусловленные нелинейностью кривой намагничивания из-за которой в токе намагничивания возникают высшие гармоники. Нелинейностью оценивается коэффициентом гармоник а₂, а₃…, представляющими собой отношение соответствующей гармоники тока намагничивания к первой гармонике с ростом постоянного подмагничивания и индукции, эти коэффициенты увеличиваются.

26.Обмотки трансформаторов и дросселей. Волгов( с 518-521)

Типы обмоток. По конструктивному выполнению при­меняемые обмотки разделяют на цилиндрические и галет- ные (дисковые) (рис. 8-8).

Цилиндрическая обмотка (рис. 8-8, а) отличается простотой выполнения. Она может быть выпол­нена на каркасе или быть бескаркасной. Каркасная намотка более надежна, чем бескаркасная. При намотке на каркас (катушку) провод может укладываться или беспорядочно — намотка «внавал», «кучей», или правильными рядами — рядовая намотка. Намотка внавал проще в производстве, но из-за возможного западания отдельных витков в толщу намотки может понижаться электрическая прочность. Ее применяют, если напряжение на обмотке не превышает 60—70 В.

При рядовой намотке провод укладывают виток к витку и каждый слой прокладывают изолирующей прокладкой, 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. Такая бескаркас­ная намотка особенно удобна для массового производ­ства.

Галетная намотка (рис. 8-8, б) сложнее в изготовлении, но имеет более высокую электрическую прочность, меньшую собственную емкость и допускает воз­можность замены отдельных секций при ремонте. Поэтому она применяется для мощных выходных трансформаторов и высоковольтных дросселей.

Как цилиндрическая, так и галетная обмотки могут быть подразделены на секции (рис. 8-9), соединяемые между собой определенным образом. Секционирование

способствует уменьшению индуктивности рассеяния и соб­ственной емкости, повышению электрической прочности и создает возможность симметрирования обмоток. При цилиндрической обмотке максимальное число секций обычно не превышает 3, а галетной — 9—10.

Симметричности цилиндрической обмотки достигают тем что обмотку разделяют на две равные части, которые нама­тывают в разные стороны: общей (средней) точкой являются концы или начала полуобмоток, соединенные вместе. Сим­метричности галетной обмотки достигают разделением ее на две равные части.

Использование площади окна сердечника медью обмоток характеризуют коэффициентом заполнения f_м, представ­ляющим собой отношение площади меди к площади окна:

Fм= _, где q — сечение обмоточного провода (по меди).

Коэффициент заполнения зависит от качества намотки, диаметра провода, его изоляции, толщины стенок каркаса и межслоевой изоляции.

Для увеличения коэффициента заполнения применяют провода в возможно более тонкой (допускаемой электри­ческой прочностью) изоляции и провода прямоугольного сечения. Большой коэффициент заполнения, до 0,5-0,6 и более получается при выполнении обмотки из алюми­ниевой (ГОСТ 618-73) или медной (ГОСТ 5638-51) фольги, также медной ленты (ГОСТ 1173-70). Алюминиевая фольга имеет толщину от 0,005 до 0,2 мм, медная — от 0,015 до О, 05 мм, а медная лента — больше 0,05 мм. ' Перед намоткой заготовленные ленты покрываются специальной (на керамической основе) изоляцией.

Обмотка из фольги может быть выполнена или в виде одной секции, т. е. лентой, ширина которой равна ширине каркаса, или секционированной — когда каждая секция наматывается сравнительно узкой (4—20 мм) лентой. Односекционная обмотка особенно удобна для изготовления дросселей.

Достоинством обмоток из фольги является улучшенный теплоотвод из внутренних слоев, т. е. возможность полу­чения больших нагрузок и повышения надежности, а также удобство намотки, особенно на каркасы небольших размеров.

Для трансформаторов очень малой мощности, особенно при небольших токах, может оказаться целесообразным изготовление обмоток печатным способом на тонком изоля­ционном основании. Печатные галеты собирают в общий монолитный пакет, соединяют необходимым образом и про­питывают изолирующими составами. Для получения надежных межгалетных соединений рисунок галет и сое­диняющих их перемычек выполняют на общем основании так, что после складывания их в «гармошку» получается необходимая обмотка (рис. 8-8, в).