1.3. Выбор материала магнитной системы

Выбираются марка и толщина стали, определяются коэффициент заполнения стали, коэффициент заполнения круга и общий коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг сечения стержня.

Магнитная система является конструктивной и механической основой трансформатора. Магнитопроводы современных трансформаторов собирают из рулонной холоднокатаной анизотропной электротехнической стали отечественного производства марок 3404, 3405, 3406, 3407, 3408 толщиной 0,35; 0,3; 0,27 мм. Для уменьшения трудоемкости изготовления и стоимости магнитопровода в большинстве силовых трансформаторов необходимо выбирать более дешевые марки стали 3404 и 3405 с толщиной листов 0,35 и (реже) 0,3 мм. Однако если необходимо снизить потери холостого хода, то магнитопроводы трансформаторов нужно собирать из листов стали толщиной 0,27 мм или из более дорогих высококачественных сталей марок 3406–3408, а также из сталей импортного производства, например из стали марки M4X.

Пользуясь данными рекомендациями, выберите предварительно марку и толщину стали (самая дешевая сталь самой большой толщины). Если потери в стали не будут соответствовать ГОСТ 12022–76, ГОСТ 11920–85, то при окончательном расчете трансформатора марку и/или толщину стали можно изменить (см. главу 4).

Для дальнейшего уменьшения потерь на вихревые токи холоднокатаные стали изготавливают с двусторонним термостойким электроизоляционным покрытием. Изоляционные покрытия уменьшают чистую площадь стали, что учитывают коэффициентом заполнения стали численно равным отношению чистого сечения стали к полному сечению пакета.

При диаметре стержня до 0,22 м включительно ( кВА) стержни прессуют расклиниванием с внутренней обмоткой, забивая деревянные планки между стержнем и обмоткой. Сечение стержня без канала. При этом при толщине листов стали:

0,35 мм ;

0,3 мм ;

0,27 мм .

При диаметре стержня более 0,22 м ( кВА) стержни прессуют бандажами из стеклоленты, сечение стержня диаметром от 0,36 м и выше имеет продольные охлаждающие каналы. При этом при толщине листов стали:

0,35 мм ;

0,3 мм ;

0,27 мм .

Таким образом, при прессовке бандажами коэффициент удается увеличить на 0,01 по сравнению с расклиниванием.

При мощностях трансформаторов более 32000 кВА для усиления изоляции поверх термостойкого покрытия наносят один слой лака, что уменьшает дополнительно на 0,005.

Исходя из вышесказанного, для заданной и выбранной толщины стали определите способ прессовки, тип изоляционного покрытия (с лаком или без), наличие или отсутствие продольных охлаждающих каналов и, как результат, определите коэффициент

По табл. 1.4 для заданной предварительно следует выбрать: диаметр стержня (если он указан точно) или пределы, в которых он должен находиться; наличие или отсутствие прессующей пластины; число ступеней стержня и в результате – коэффициент заполнения круга .

Таблица 1.4

Диаметр, число ступеней стержня и коэффициент заполнения круга

Мощность трансф-ра , кВА	Диаметр стержня , м	Без прессующей пластины		С прессующей пластиной
		Число ступеней	Коэф.	Число ступеней	Коэф.
1	2	3	4	5	6
До 16	До 0,08	1 2 3	0,636 0,786 0,851	− − −	− − −
16	0,08	4	0,861	−	−
25	0,09	5	0,890	−	−
40–100	0,10–0,14	6	0,91–0,92	−	−
160–630	0,15–0,18 0,20 0,22	6 7 8	0,913 0,918 0,928	− 6 7	− 0,884 0,901
1000–1600	0,23–0,26 0,25–0,29	8 8	0,925 0,928	7 7	0,900 0,9–0,91

Окончание табл. 1.4

1	2	3	4	5	6
2500–6300	0,30–0,34 0,34–0,38	9 9	0,929 0,913	8 8	0,912 0,89–0,9
10000	0,38–0,42	11	0,922	10	0,907
16000	0,43–0,50	14	0,927	13	0,912
25000	0,50–0,56	15	0,927	14	0,914
32000	0,58–0,67	16	0,929	15	0,918
80000	0,68–0,75	16	0,931	15	0,920

* В коэффициенте учтено наличие каналов в сечении стержня.

При этом при наличии нескольких возможных вариантов диаметр, число ступеней или коэффициент заполнения круга (табл. 1.4) выбираются произвольно. Отметим лишь, что при диаметре стержня до 0,18 м включительно стержень прессуется без дополнительной прессующей пластины, а при большем диаметре можно прессовать стержень как без использования, так и с использованием дополнительной прессующей пластины. Решение вопроса об использовании прессующей пластины остается на усмотрение того, кто проектирует трансформатор. Можно порекомендовать выбирать прессовку по возможности с прессующей пластиной. Это позволит в будущем в случае необходимости скорректировать потери (см. главу 4).

Таким образом, общий коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня:

. (1.9)