3.5.2 Система обозначения сердечников трансформаторов

Для обозначения броневых сердечников трансформаторов используют следующую последовательность элементов: первый элемент – буква или сочетание букв – обозначает тип сердечника, второй элемент – цифра – обозначает размер сердечника ув мм, третий элемент – цифра – обозначает толщину сердечникаbв мм. Например:ШЛ 10х16 – броневой ленточный сердечник с шириной ленты 10 мм и толщиной набора 16 мм.

Для обозначения стержневых сердечников трансформаторов используют следующую последовательность элементов: первый элемент – буква или сочетание букв – обозначает тип сердечника, второй элемент – цифра – обозначает размер сердечникаув мм, третий элемент – цифра – обозначает толщину сердечникаbмм. Например:ПН 16х24 – стержневой сердечник из штампованных пластин с шириной ленты 16 мм и толщиной набора 24 мм.

Для обозначения сердечников тороидальных трансформаторов используют следующую последовательность элементов: первый элемент – буква или сочетание букв – обозначает тип сердечника, второй элемент – цифра – обозначает внутренний диаметр сердечника d в мм, третий элемент – цифра – обозначает внешний диаметр сердечникаDв мм, четвертый элемент – цифра – обозначает толщину сердечникаbв мм. Например:ОЛ 25/40-20 – тороидальный ленточный сердечник с внутренним диаметром 25 мм, наружным диаметром 40 мм и толщиной набора 20 мм.

Для обозначения прессованных ферритовых сердечников тороидальных трансформаторов используют следующую последовательность элементов: первый элемент – буква – обозначает тип сердечника, второй элемент – цифра – обозначает внешний диаметр сердечника D в мм, третий элемент – цифра – обозначает внутренний диаметр сердечникаdв мм, третий элемент – цифра – обозначает толщину сердечникаbв мм. Например:К 16х10х4,5 – кольцевой прессованный с наружным диаметром 16 мм, внутренним диаметром 10 мм и толщиной 4,5 мм.

3.5.3 Конструкции трансформаторов

Конструкция любого трансформатора состоит из магнитопровода (магнитного сердечника), катушки с обмотками и конструктивной арматуры, предназначенной для крепления трансформатора.

Магнитопроводытрансформатора изготовляют из электротехнической стали, железо-никелевых сплавов (пермаллои) и ферритов. Электротехнические стали обладают наибольшей индукцией насыщения, поэтому их целесообразно применять для изготовления сердечников силовых трансформаторов. Железо-никелевые сплавы обладают меньшей индукцией насыщения, но значительной магнитной проницаемостью, поэтому их целесообразно применять для изготовления сердечников маломощных малогабаритных трансформаторов низкой частоты, в частности для изготовления согласующих трансформаторов. Ферриты обладают высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью, но имеют очень низкую индукцию насыщения, поэтому их применяют для изготовления сердечников высокочастотных трансформаторов, в частности для изготовления импульсных трансформаторов.

Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники из электротехнической стали изготавливают из набора отдельных штампованных пластин Ш-, П- или О-образной формы путем их набора встык или вперекрышку (рис.3.17). Сборкавстыкприменяется для получения контролируемого немагнитного зазора. Наличие немагнитного зазора снижает магнитные свойства сердечника, но повышает его стабильность. Сборкавпрекрышкупонижает магнитное сопротивление магнитопровода и повышает эффективность работы трансформатора. При использовании анизотропных текстурированных электротехнических сталей пластины магнитопровода ориентируют вдоль направления проката. Однако, в направлении, перпендикулярном направлению проката, часть магнитопровода обладает повышенным магнитным сопротивлением из-за меньшего значения магнитной проницаемости. Для компенсации этого применяется уширение ярма. В обозначении магнитопроводов такого типа добавляется букваУ.

Ленточные и прессованные магнитопроводы бывают замкнутые и разрезные (разъемные). Замкнутые магнитопроводы применяют при необходимости полного использования магнитных свойств материала и уменьшения магнитного потока рассеивания. Однако при этом резко усложняется система намотки трансформатора. Более удобны разрезные сердечники, которые изготавливают разрезанием на две половины навитых замкнутых магнитопроводов стержневой конструкции, с последующей шлифовкой полученных торцов магнитопроводов. При сборке обе половины магнитопровода стягиваются с помощью конструкционной арматуры. Для уменьшения магнитного сопротивления обе половины склеивают пастой с добавлением порошкообразных ферромагнитных материалов.

Магнитопроводы трансформаторов характеризуются следующими конструктивными параметрами: у– ширина стержня или ярма в броневых сердечниках;b– толщина стержня или ширина набора штампованных пластин;а– ширина окна;h– высота окна;H– высота стержня (см. рис.3.16).

Зная эти параметры можно определять все конструктивные параметры трансформатора:

активную площадь сечения магнитопровода ; (3.30)

площадь окна магнитопровода ; (3.31)

длину средней силовой магнитной линии ; (3.32)

где k_ЗАП – коэффициент заполнения набора;

- для броневых магнитопроводов;

- для стержневых магнитопроводов.

Для тороидальных магнитопроводов ; (3.33)

Обмотки трансформатора выполняются на каркасе или на гильзе, образуя законченный узел –катушку.Каркасы имеют различную конструкцию в виде катушки: прессованную из термопластичных пластмасс, сборную из текстолита или гетинакса, литую из термореактивных пластмасс и т.п. (рис.3.18 а).

Гильзовая конструкция применяется для обмоток с малым числом витков и слоев (рис.3.18 б). В этом случае намотку проводят на бумажной гильзе, не имеющей крайних щек. Чтобы предотвратить сползание крайних витков, их фиксируют лентой из лакоткани, каждый последующий слой укорачивают, а оставшееся место заполняют изоляционной массой.

В трансформаторах применяют обмотки двух типов: цилиндрическую и галетную. Наиболее простой и широко распространенной является цилиндрическая обмотка, располагаемая вдоль всей длины каркаса (рис.3.18 а, б). Ее разновидностью является секционированная обмотка, применяемая для уменьшения собственной емкости обмотки. Галетная обмотка выполняется в виде отдельной катушки для каждой обмотки трансформатора и представляет собой законченную деталь трансформатора (рис.3.18 в). Это позволяет заменить часть обмотки при ремонте трансформатора.

Намотку тороидальных трансформаторов проводят без каркаса, наматывая провод непосредственно на сердечник, предварительно обмотанный изоляционной лентой из лакоткани.

Для намотки обмоток трансформаторов используются медные провода круглого или прямоугольного сечения. Провода прямоугольного сечения в виде шин или лент применяются только в трансформаторах большой мощности (свыше 500 Вт). Изоляцию проводов выбирают исходя из класса нагревостойкости. В качестве обмоточных проводов маломощных трансформаторов широко применяются провода с эмалевой изоляцией типа ПЭВ-2, ПЭВТ-2, ПЭВТЛ-1 и т.п.

Намотку обмоток трансформатора проводят сплошным слоем или внавал, изолируя каждый намотанный слой (или группу слоев) конденсаторной бумагой или полимерными пленками из лавсана или фторопласта. Межобмоточная изоляция выполняется также, но состоит обычно из нескольких слоев изоляционного материала. Для защиты от внешних воздействий изготовленную катушку трансформатора пропитывают изоляционными материалами, например лаками.

Выводы обмоток выполняются тем же проводом, что и обмотка (если диаметр провода не очень мал) или отдельным отрезком гибкого многожильного изолированного провода, припаиваемого к началу и концу обмотки.