www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37


у deg;,Вт/кг J

\ \ \ \

lt;

lt;

1 2 3 f S 7 70 20 W 70 700H,A/cn

1 1,5 B,Ja

Рис. 50. Кривые намагничивания и зависимость потерь от индукции для трансформаторной листовой стали горячей прокатки (1), разрезного витого сердечника (2), тороидального сердечника (3) и текстурованной трансформаторной стали (4)

(рис. 50). В ЧССР выпускается целый ряд магнитомягких ферритов Fonox типа N (никель-цинковые ферриты) и типа Н (марганец-цинковые ферриты). Ферриты типа N имеют в области напряженности поля от 50 до 100 А/см индукцию от 0,2 до 0,4 Тл; ферриты типа Н при напряженности 100 А/см имеют индукцию от 0,36 до 0,47 Тл. Они характерны очень малыми потерями. Некоторые ферриты (НЮ, HI8) имеют очень низкую точку Кюри (около 90 deg;С) и используются в датчиках температуры.

Магнитомягкие ферриты выпускаются в виде стержней, тороидов, горшочков и т. д. В силовых преобразователях они используются в импульсных трансформаторах, датчиках, генераторах в цепях управления и в дросселях насыщения силовых цепей.

Магнитотвердые ферриты Durox используются для постоянных магнитов в различных датчиках преобразователей.

На рис. 50 показаны кривые намагничивания B=f[H) и зависимость потерь от индукции P=f[B) для трансформаторной стали горячей прокатки толщиной 0,35 мм {!), разрезного витого сердечника (2), тороидального сердечника из сонаперма (3) и текстурованной стали марки Ео\А{4). Для сравнения на этом рисунке показана область, в которой используются магнитомягкие ферриты. Основная область применения ферритов Н лежит, однако, в области полей с напряженностью менее 1 А/см. Ферриты N работают при напряженности от 2 до 10 А/см.

На рис. 50 видны большие преимущества текстурованных магнитных материалов, которые по сравнению с горячекатаны-

Таблица 10. Магнитные свойства горячекатаной листовой электротехнической стали

Марка стали

Максимальные удельные потери, Вт/кг (при индукции

Минимальная индукция, Тл (при напряженности)

1 Тл

1,5 Тл

2500 А/м

5000 А/м

10000 А/м

30000 А/м

Et 160-30

1,46

1,57

1,69

1,93

Et 140-30

1,45

1,57

1,69

1,92

Et 130-35

1,45

1,57

1,69

1,92

Et 120-35

1,44

1,55

1,67

1,87

Таблица II. Магнитные свойства ориентированной листовой трансформаторной стали марки Ео

Марка стали

Максимальные удельные потери,

Минимальная индукция, Тл (при

Вт/кг (при

индукции)

напряженности)

1 Тл

1,5 Тл

2500 А/м

10 ООО А/м

Ео12

0,54

1,23

1,80

1,94

Ео13

0,59

1,36

1,76

1,92

Ео15

0,64

1,55

1,72

1,90

Ео17

0,70

1,75

1,66

1,86

МИ сталями требуют меньшей напряженности при той же индукции и имеют меньшие потери.

Самыми современными магнитными материалами являются аморфные металлы (металлические стекла). Это металлы, структура которых является не кристаллической, как в обычных металлах, а аморфной, аналогично структуре стекла. Благодаря этой структуре аморсные металлы обладают высокой прочностью и стойкостью к коррозии, а также имеют чрезвычайно узкую петлю гистерезиса, что очень важно при их применении в трансформаторах.

Образование аморфной структуры металлов связано со специальной термообработкой, сущность которой заключается в мгновенном охлаждении жидкого металла со скоростью порядка L0* К/с. Такую скорость охлаждения можно обеспечить только на очень тонких слоях металла толщиной 0,10,2 мм.

Потери трансформатора с разрезным сердечником, намотанным лентой из аморфного металла, приблизительно в 10 раз меньше, чем у обычного.

Трансформаторы и дроссели состоят из сердечника и обмотки. Сердечник из ферромагнитного материала должен быть механически стянут с большим усилием, чтобы он не вызывал слишком большого шума. На магнитные и




Рис. 51. Трехфазный дроссель с сердечником из полос листовой стали

электрические свойства трансформаторов и дросселей сильное влияние оказывают как предусмотренные (конструктивные), так и нежелательные (технологические) воздушные зазоры в сердечнике. В местах, где магнитный поток переходит из ферромагнитной среды в немагнитную (воздух или изоляционный материал), силовые эффекты магнитного поля наиболее заметны. Колебательные усилия воздействуют на конструкцию, вызывают вибрацию, которая может вызвать акустический резонанс. Между отдельными листами шихтованных сердечников действуют отталкивающие силы (магнитный поток в них направлен в одну сторону), вследствие чего вблизи воздушного зазора листы расщепляются и веерообразно расходятся. Чтобы исключить эти неблагоприятные явления, листы должны быть тщательно стянуты или залиты упругим компаундом, особенно вблизи воздушного зазора.

Сердечники, шихтованные из пластин, сжимаются между стяжками из стального проката. Следует следить за тем, чтобы при этом не образовались короткозамкнутые витки. Разрезные сердечники имеют специальную стяжную конструкцию из ленточных стяжек, хомутов, зажимов и болтов. При большом воздушном зазоре магнитный поток переходит в стяжную конструкцию и может сильно ее перегреть. В таком случае все элементы конструкции, которые расположены вблизи воздушного зазора, должны выполняться из немагнитного, но достаточно прочного материала (латунь, бронза).

Катушки трансформаторов и дросселей наматываются на каркасы, которые надеваются на сердечники. Собранные изделия пропитываются, что увеличивает теплопроводность катушек, улучшает охлаждение и скрепляет конструкцию. Небольшие трансформаторы и дроссели заливаются.

На рис. 51 показан трехфазный дроссель с сердечником, шихтованным из Ш-образных и ярмовых пластин. На рис. 52 изображен однофазный дроссель с витым разрезным сердечником. На рис. 53 представлена броневая конструкция магнито-провода из двух витых разрезных сердечников, которая

Рис. 52. Однофазный дроссель с разрезным витым сердечником с одной и двумя катушками

Рис. 53. Однофазный дроссель с двойным витым разрезным сердечником

используется тогда, когда сечения одного разрезного сердечника недостаточно.

На чехословацком предприятии ZTS EVU выпускаются сглаживающие дроссели LOFD на номинальные токи от 31,5 до 315 А. Их основные параметры приведены в табл. 12. По степени защиты они относятся к классу IPOO, рабочее напряжение изоляции 500 В. Номинальной индуктивностью считается индуктивность при номинальном токе. Зависимость индуктивности от тока дросселя имеет гиперболический характер. Эта зависимость для дросселей типа LOFD дана на рис. 54. Индуктивность при двукратном (к номинальному) токе не менее 0,3L .

Ряд входных (сетевых) дросселей L1VB чехословацкого предприятия ZTS EVU состоит из 11 исполнений на номинальные тойи от 2,5 до 250 А. Они имеют витые разрезные сердечники с катушками на обоих стержнях. Их основные параметры приведены в табл. 13. Степень защиты IPOO, рабочее напряжение 500 В. Номинальная частота 50 Гц. Индуктивность сохраняет номинальное значение при токах до двукратного от номинального.

Номинальное реактивное напряжение (напряжение, при котором через дроссель протекает номинальный ток) в пределах от 9,8 до . 10,1 В;

К дросселям с ферромагнитным сердечником относятся проходные ферритовые кольца, через которые продеваются несколько витков изолированного провода, образующие дроссель насыщения для ограничения броска тока или скорости его нарастания при коммутации. При больших токах кольца надеваются на провод, который является при этом одним витком дросселя. Большую индуктивность можно получить, надев на провод несколько колец, увеличивая этим сечение магнитного сердечника.

1140




Таблица 12. Основные параметры сглажнван;-щнх дросселей LOFD предприятия ZTS EVl (ЧССР)

Параметр

Тип LOFD

31,5

20 -

12,5-

8- -

3,15-

31,.S

Номинальная

31,5

12,5

3,15

индукция, мГн

Номинальный

31,5

ток, А

Масса, кг

Размеры, мм:

ширина

глубина

высота

Рис. 54, Зависимость относительного значения индукции Z-/Z. от относительного значения тока / сглаживающих дросселей типа LOFD (предприятие ZTS EVU)

Воздушные дроссели (реакторы), как правило, выполняются без ферромагнитного сердечника. Дроссели с масляным охлаждением применяются редко.

По конструкции воздушные дроссели делятся на дисковые (плоские) и цилиндрические.

Дисковые воздушные дроссели наматываются плоской шиной, обычно изолированной стеклотканью. Дроссели на большие токи (свыше 100 А) наматываются голой шиной. Витки отделяются друг от друга при этом с помощью электроизоляционных держателей. Этим обеспечивается хорошее охлаждение дросселя (рис. 55).

Цилиндрические воздушные дроссели наматываются из провода круглого сечения или шины. Чтобы не возникало больших дополнительных потерь, толщина цилиндрической катушки по сравнению с диаметром должна быть небольшой.

Воздушные катушки переменного тока окружает магнитное поле, напряженность которого существенно больше, чем вблизи катушек с ферромагнитным сердечником. Это поле распространяется довольно далеко от катушки и вызывает токи в металлических деталях, расположенных в его зоне. Если детали изготовлены из хорошо проводящих неферромагнитных материалов (медь, алюминий), магнитный поток в этих деталях не сосредоточивается, а поле не искажается. Однако из-за их высокой электропроводности даже при относительно слабом поле возникают большие вихревые токи, нагревающие эти детали. При конструировании преобразователей необходимо исключить образование короткозамкнутых витков, особенно вблизи воздушных дросселей.

Таблица 13. Основные параметры сетевых дросселей HVB предприятия ZTS EVU (ЧССР)

Параметр

L1VB

12,5-2,5

5-6,3

3,15-Ш

2-16

1,25-25

Номинальная индук-

12,5

3,15

1,25

ция, мГн

Номинальный ток, А

Масса, кг

Размеры, мм:

ширина

глубина

высота

Параметр

Тип L1VB

0,8-40

0,5-63

0,315-100

0,2-160

0,125-250

Номинальная

0,315

0,125

индукция, мГн

Номинальный

ток, А

Масса, кг

13,5

26,5

Раз.меры, мм:

ширина

глубина

высота

В ферромагнитных деталях, относящихся к конструкции дросселя (оболочка, кронштейны, болты), сосредоточивается магнитный поток, индукция которого часто достигает уровня насыщения. В таких деталях конструкции также возникают вихревые токи. Хотя электропроводность ферромагнитых деталей в несколько раз меньше, чем медных и алюминиевых, потери в них сравнимы, а иногда даже больше. Концентрация магнитного поля может сказаться сильнее, чем высот кая электропроводность.

Понятно, что при конструировании и размещении воздушных дросселей возникает много сложных проблем. Одним из путей их решения является тороидальная конструкция обмотки дросселя. Такое конструктивное решение


Рис. 55. Схематический чертеж дискового воздушного дросселя, намотанного из голой шины



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37