Выбор конструкции магнитной системы

Магнитной системой трансформатора называется конструкция, собранная из ферромагнитного материала и служащая для локализации основного магнитного поля трансформатора. При выборе магнитной системы в первую очередь должны быть максимально совмещены следующие параметры трансформатора [14]:

- минимальный ток холостого хода;

- минимальный расход электротехнической стали;

- максимальный уровень заполнения пространства внутри обмоток;

- механическая прочность и устойчивость трансформатора при токах короткого замыкания.

В магнитной системе трансформатора в большинстве случаев выделяют две основных части: стержни и ярма. Стержнями называются те части магнитопровода, на которых располагаются основные обмотки трансформатора, и которые служат для преобразования электрической энергии. Ярмом называется часть магнитопровода не несущая основных обмоток, а служащая для замыкания магнитной цепи.

Некоторые магнитные системы, выполненные в виде кольца (тороида), намотанного из электротехнической стали, не имеют типичных стержней и ярм. Такие магнитные системы не применяют в силовых трансформаторах из-за сложности выполнения обмоток.

По взаимному расположению частей магнитной системы все магнитные системы делятся на плоские и пространственные. У плоской магнитной системы продольные оси всех стержней и ярм лежат в одной плоскости. У пространственных же магнитных систем оси располагаются в разных плоскостях.

а) б)

Рис 3.1. Плоская стержневая шихтованная (а) и пространственная стержневая стыковая (б) магнитные системы трехфазного

трансформатора.

1 – ярмо; 2 – стрежни; 3 – сечение стержня.

По взаимному расположению стержней и ярм плоские и пространственные магнитные системы делятся на стержневые, броневые и бронестержневые. У стержневой системы ярма располагаются со стороны торцов стержней. У броневой системы ярма располагаются вдоль боковых поверхностей обмоток всех стержней. Бронестержневой называется система, у которой не все стержни имеют боковые ярма или каждый стержень имеет не более чем одно боковое ярмо.

Рис 3.2. Броневые (а, б) и бронестержневая магнитные системы

1 – стержень; 2 – ярмо; 3 – обмотки.

Для сборки стержневого трансформатора требуется меньше электротехнической стали. Поэтому подавляющее большинство силовых трансформаторов делается стержневого типа с вертикальным расположением стержней. По той же причине поперечное сечение стержней имеет форму ступенчатой фигуры вписанной в окружность диаметром равным внутреннему диаметру катушек обмоток.