§ 11.2. Типы одно- и трехфазных магнитопроводов
Однофазный магнитопровод может быть двух основных видов: стержневой (рис. 11.2) и броневой (рис. 11.3). Стержневым называется магнитопровод, имеющий два стержня, на которые насажены обмотки, и два ярма, замыкающие стержни. Обмотки размещаются на обоих
Рис. 11.2 Однофазный стержневой магнитопровод
Рис. 11.3 Однофазный броневой магнитопровод
стержнях, причем на каждом стержне помещаются обе обмотки ВН и НН, разделенные для этого на две части каждая. Такое размещение обмоток, при котором на одном стержне была бы обмотка ВН, а на другом НН, недопустимо вследствие резкого повышения реактивного падения напряжения Up от возникновения больших потоков рассеяния. Броневым называется магнитопровод с разветвленной магнитной цепью, имеющий один стержень, несущий обмотки и ярма, замыкающие стержень с двух сторон. Так как магнитный поток, выходящий из стержня, разветвляется на две части, то сечения ярм броневого магни-топровода имеют сечение, равное 50% сечения стержня.
Для однофазных трансформаторов малых мощностей преимуществом пользуются броневые магнитопроводы. Для силовых трансформаторов, где требуется иметь большую поверхность охлаждения обмоток
Рис. 11.4. Образование трехфазного магнитопровода путем совмещения трех однофазных стержневых магнитопроводов
и уменьшить (примерно вдвое) рассеяние, предпочтение отдается стержневым магнитопроводам.
Устройство трехфазного магнитопровода требует предварительного
принципиального обоснования.
Электрическая энергия в промышленных целях получается и используется в виде главным образом трехфазной системы переменного тока. Трехфазная система представляет собой систему трех однофазных переменных э. д. с, имеющих одинаковую частоту и сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол 120°, т. е. на V8 периода.
Очевидно, что трансформация трехфазного тока возможна тремя отдельными однофазными трансформаторами, каждая из обмоток которых соединена в одну из трехфазных схем (в звезду или в треугольник).
Но, как это показал в 1891 г. русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский, трансформация при трехфазной системе возможна также одним трехфазным трансформатором, имеющим общую магнитную цепь для трех фаз.
Трехфазный магнитопровод может быть получен путем совмещения трех однофазных стержневых магнитопроводов в один общий магнитопровод с некоторым дальнейшим преобразованием его формы. Для этого нужно взять три однофазных стержневых магнитопровода с одним стержнем, несущим обмотки, и сложить их вместе необмотанными (свободными) стержнями (рис. 11.4, а). Для простоты рисунка каждый магнитопровод показан одной жирной линией. Так как магнитные потоки во всех магнитопроводах синусоидальны по форме, равны между собой и сдвинуты на 120°, то на основании формулы суммы синусов
sin a + sin (а + 120°) + sin (а + 240°) = 0
сумма потоков в примыкающих друг к другу стержнях равна нулю и поэтому эти стержни можно отнять за ненадобностью. Превратив далее полученную пространственную симметричную форму магнитопровода (рис. 11.4, б, в) в плоскую, получим ныне применяемую форму трехфазного стержневого магнитопровода (рис. 11.4, г).
Трехфазный стержневой магнитопровод является несимметричным в отношении магнитных сопротивлений для потоков средней и крайних фаз. Это может быть пояснено на рис. 11.5.
Рис. 11.5. Потоки разных фаз в трехфазном несимметричном магнитопроводе:
а — поток фазы Л; б — поток фазы В
Поток фазы В проходит по более короткому пути, чем потоки фаз А и С. В связи с этим магнитное сопротивление для потока средней фазы В примерно в 2 — 2,5 раза меньше, чем для крайних фаз А и С, поэтому ток холостого хода у фазы В тоже меньше, чем у остальных фаз.
Так как фазные токи холостого хода у трехфазного трансформатора не равны между собой, то при проведении опыта холостого хода за величину тока холостого хода условно принимают его среднее значение по трем фазам
I0= (I1 +I2 +I3)/3.
При расчете тока холостого хода трехфазного трансформатора также определяется его среднее значение, так как берется общий вес стали магнитопровода и общее число стыков пластин.