Напряжения 110 кВ на специальном стенде
Если концы пластин срезать под углом 45°, то они будут образовывать в углах косой стык. На рис. 2.4 изображена магнитная система трансформатора мощностью 10000 кВ•А класса напряжения 110 кВ в процессе сборки на специальном стенде. Для насадки обмоток на стержни верхнее ярмо шихтованной магнитной системы разбирается по отдельным пластинам, а после насадки обмоток снова собирается. Магнитные системы трансформаторов мощностью до 630 кВ•А включительно, не требующие стяжки стержней бандажами, могут собираться с укладкой пластин стержней внутрь обмоток, уложенных на специальном стенде. После завершения шихтовки и стяжки ярм балками обмотки оказываются размещенными на остове трансформатора.
На рис. 2.3, б показана навитая из ленты холоднокатаной стали разрезная стыковая магнитная система, а на рис. 2.3, в — стыковая система, состоящая из стержней и ярм, раздельно собираемых из плоских пластин.
Развитие производства холоднокатаной рулонной стали позволило найти новый способ изготовления магнитной системы, когда отдельные части системы навиваются из стальной ленты и затем скрепляются в единую конструкцию. Навитые системы могут быть неразрезными (см. рис. 2.6,6), когда обмотки из обмоточного провода или медной или алюминиевой ленты (фольги) наматываются непосредственно на стержни магнитной системы, или стыковыми, когда для насадки обмоток стержни магнитной системы разрезаются резом, перпендикулярным к продольной оси стержня, и навитая магнитная система становится стыковой (рис. 2.3,6).
Плоские стыковые магнитные системы с раздельно собираемыми стержнями и ярмами (рис, 2.3, в) требуют по сравнению с шихтованными более массивного и прочного крепления стержней и ярм и специальных конструкций для стяжки стержней с ярмами в виде металлических башмаков, стяжных шпилек и т.д. Кроме того, в стыковых магнитных системах в целях уменьшения немагнитных зазоров приходится собирать стержни и ярма на специальных магнитных плитах, применять магнитные клеи, обрабатывать стыковые поверхности стержней и ярм и при этом считаться с существенным повышением тока холостого хода по сравнению с током холостого хода для шихтованных и особенно навитых неразрезных магнитных систем. В отечественном трансформаторостроении плоские стыковые магнитные системы применяются в реакторах.
Стыковые магнитные системы могут собираться также из разрезанных навитых частей (рис. 2.3, б) или из навитых частей и частей, собранных из плоских пластин. Примером последнего варианта служит магнитная система по рис. 2.6, а, у которой стержни собраны из плоских пластин, а ярма навиты из холоднокатаной стальной ленты.
Выбор того или иного типа магнитной системы связан с выбором схемы магнитной цепи трансформатора, наиболее подходящей для заданных условий. Собранные впереплет плоские шихтованные магнитные системы благодаря простой и дешевой конструкции крепления и стяжки, а также относительной простоте сборки получили наиболее широкое распространение. В отечественном трансформаторостроении эти системы применяются для большинства силовых трансформаторов до самых мощных включительно.
На рис. 2.5 показаны различные схемы взаимного расположения стержней и ярм плоских шихтованных и плоской навитой магнитных систем. Трехфазная магнитная система по рис. 2.5, д получила наибольшее распространение для силовых трансформаторов мощностью от 6,3 до 100000 кВ•А. При этой схеме магнитный поток ярма равен потоку стержня Фя=Фс и площадь поперечного сечения ярма должна быть равна или больше площади поперечного сечения стержня.
С дальнейшим ростом мощности и размеров трансформатора обычно переходят на бронестержневые магнитные системы с разветвленными ярмами: однофазные по рис. 2.5, б и трехфазные по рис. 2.5, е. Магнитный поток ярма в однофазной магнитной системе при этом равен половине потока стержня Фя =Фс/2, в трехфазной Фя=Фс 3. Это обстоятельство позволяет уменьшить сечение, а следовательно, и высоту ярма и общую высоту трансформатора, что важно для трансформаторов большой мощности, размеры которых по высоте жестко ограничиваются условиями транспортировки по железной дороге.
При мощности однофазного трансформатора 133000 кВ•А и более, когда одно только разветвление ярм недостаточно снижает высоту трансформатора, прибегают к «расщеплению» мощности между двумя или тремя отдельными стержнями, например по схеме рис. 2.5, г. Для этих схем сечение ярма также может быть взято равным половине сечения стержня, так как магнитный поток ярма в однофазной магнитной системе равен Фс/2. Применяя бронестержневые магнитные системы с разветвленными ярмами и «расщеплением» мощности между отдельными стержнями, добиваются существенного снижения высоты трансформатора за счет увеличения длины и некоторого увеличения массы активных материалов — меди и стали.
Рис. 2.5. Различные схемы плоской магнитной системы трансформатора;