Расчет и конструирование трансформаторов (стр. 38 )

Во избежание увеличения потерь холостого хода по этой причине активное сечение ярма берут на 5—10% больше активного сечения стержня, т. е. делают так называемое усиление ярма. При этом индукция в среднем пакете ярма не превышает индукцию в стержне.

Применение Т-образного сечения ярма бывает также необходимо по конструктивным соображениям для облегчения вывода концов внутренней обмотки, особенно при их больших сечениях.

Как было сказано ранее, пластины магнитопровода должны быть плотно сжаты (стянуты) между собой. Стяжка магнитопровода должна обеспечить:

а)необходимую механическую прочность остова для придания общей жесткости конструкции всего трансформатора в целом;

б)уплотнение и выравнивание волнистости и коробоватости пластин и пакетов;

в.) соблюдение размеров пакетов стержня и ярма по чертежу;

г) устранение (или максимальное уменьшение) вибрации и гудения магнитопровода при работе трансформатора.

В разработанных до настоящего времени конструкциях силовых трансформаторов стяжка магнитопроводов осуществляется при помощи шпилек, пропущенных через отверстия, проштампованные в пластинах. Эти шпильки во избежание замыкания ими пластин должны быть надлежащим образом изолированы. Изоляция шпилек осуществляется при помощи бакелитовых трубок, а по концам шпилек — одетыми на них изоляционными шайбами. Сверху последних одеваются

Рис.14.3. Трехфазный магнитопровод со стержнями, стянутыми стальными бандажами

стальные шайбы или накладки, прижимаемые гайками. Изоляция шпилек магнитопровода проверяется приложенным напряжением 1000-2000 в.

Рис. 14.4. Различные способы прессовки ярма ярмовыми балками: а— внешними балками; б—стальными полубандажами; в—сквозными шпильками

Стяжка стержней диаметром до 250 мм производится деревянными клиньями (горбылями), забиваемыми между обмоткой и стержнем.

Для стержней большего диаметра и для прессовки ярм применяются шпильки. Сечение шпилек рассчитывается таким образом, чтобы при нормальной затяжке гаек было обеспечено давление 3—4 кГ/см2 на площадь наиболее широкой пластины. Прессующие гайки и шайбы, надеваемые на шпильки, стягивающие стержень, не должны выступать за окружность, описанную вокруг сечения стержня (см. пояснение к рис. 14.2).

Стяжка магнитопроводов шпильками имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что, во-первых, отверстия в пластинах уменьшают активное сечение стержня и ярма, из-за чего происходит местное увеличение индукции, что в свою очередь увеличивает потери и ток холостого хода, и, во-вторых, операции по штамповке отверстий увеличивают трудоемкость изготовления пластин.

В связи с этим зарубежные фирмы и отечественные заводы переходят на так называемую бесшпилечную прессовку. Стержни магнито-провода стягиваются металлическими бандажами или бандажами из стекловолокна или стеклоленты, а ярма — стальными хомутами. На рис. 14.3 показан магнитопровод, стянутый стальными бандажами, а на рис. 14.4 — различные способы прессовки ярма.

§ 14.3. КОНСТРУКЦИЯ ОБМОТОК. ГЛАВНАЯ И ОПОРНАЯ ИЗОЛЯЦИИ. РАДИАЛЬНОЕ И ОСЕВОЕ СТРОЕНИЕ ОБМОТОК. УРАВНИТЕЛЬНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ

Описание применяемых типов обмоток и их устройство было приведено в гл. XII. В настоящем параграфе дается описание конструктивных узлов, относящихся к установке обмоток, т. е. их креплению на стержне маг-нитопровода. Детали крепления обмоток являются одновременно изоляционными деталями, обеспечивающими требуемые изоляционные промежутки.

Радиальное крепление обмотки НН на стержне осуществляется большей частью деревянными клиньями (горбылями), забиваемыми по осям стержня, и круглыми деревянными стержнями, вставляемыми в углы между пакетами стержня (рис. 14.5).

Многослойные обмотки ВН из круглого провода наматываются на бакелитовые цилиндры. Крепление обмотки ВН осуществляется рейками, устанавливаемыми между обмоткой НН и цилиндром ВН.

Рис. 14.5. Конструкция и установка обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора мощностью 1800 ква напряжением 35/6,3 кв;

1 и 2 — деревянные стержни; 3— магнитопровод; 4 — деревянный клин (горбыль); 5 и 7—бумажно-бакелитовые цилиндры (НИ и ВН); 6 и 8 — непре. рывные обмотки (НН и ВН); 9— междуфазная перегородка; 10 — щиток, закрывающий ярмо; 11 и 14 — опорные кольца ВН и НН; 12 — ярмовая изоляция; 13 и 15 — рейки обмоток ВН и НН; 16 — прокладки обмотки ВН; 17 — шайба из электрокартона; 18 а 21 — изоляция выводного конца НН; 19 — Уравнительная изоляция (деревянная планка); 20—ярмовая балка; 22 — вертикальная стальная шпилька

Рис. 14.6. Уравнительная изоляция трехфазного трансформатора в виде пластин из электрокартона с приклепанными подкладками

Непрерывная обмотка ВН устанавливается на ярмовую (опорную) изоляцию. При двух - или многоступенчатом ярме на ярмовые балки накладывают уравнительную изоляцию в виде деревянных планок 19 (см. рис. 14.5) или в виде пластин из электрокартона с прикрепленными на них подкладками (рис. 14.6).

Общая конструкция непрерывных обмоток НН и ВН и их установка на магнитопроводе трансформатора мощностью 1800 та, напряжением 35 не показана на рис. 14.5.

§ 14.4. КОНСТРУКЦИЯ БАКОВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ. ФОРМА

И ВНУТРЕННИЕ РАЗМЕРЫ БАКОВ. ТРУБЧАТЫЙ БАК. БАК С ПРИСТРОЕННЫМИ ОХЛАДИТЕЛЯМИ (РАДИАТОРАМИ). РАСЧЕТ БАКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ. РАСЧЕТ И КОНСТРУКЦИЯ РАСШИРИТЕЛЕЙ

Бак трансформатора с масляным охлаждением представляет собой резервуар с маслом, в котором находится активная часть трансформатора. Нагретое при работе трансформатора масло охлаждается через стенки бака и охлаждающие устройства.

В целях экономии масла баки имеют минимально допустимые размеры, которые определяются согласно рис. 10.10 и по формулам (10.12)—(10.14). Форма баков чаще всего выбирается овальной, при которой она ближе соответствует форме активной части трансформатора и при этом является наиболее простой и механически более прочной.

Но наиболее простой конструкции — с гладкими стенками— баки могут применяться только до мощности 40 ква. Для больших мощностей, как было сказано в § 10.6, необходимо увеличивать охлаждаемую поверхность путем приварки труб (до мощности 1600 ква) или при помощи навешенных охладителей (радиаторов при мощности свыше 1600 ква). Внешний вид трубчатого бака показан на рис. 10.9.

Основными частями овального бака являются стенки, дно, верхняя рама и крышка, изготовляемые из листовой стали.

Рис. 14.7. Размещение труб на стенке трубчатого бака:

1— дно; 2 — трубы; 3 — стенка бака; 4— верхняя рама; б—уплотнение; 6—крышка

Стенка обычно состоит из двух частей, сваренных вертикальными швами, образуя так называемую обечайку. Нижняя часть обечайки приваривается встык к дну электросваркой (рис. 14.7). Сверху обечайки приварена рама из полосовой стали. В раме имеются отверстия для болтов крепления крышки.

Закругленную часть обечайки получают путем закатки листовой стали (заготовки) на вальцах. У обечаек, предназначенных для трубчатых или радиаторных баков, перед их вальцовкой и сваркой предварительно сверлят или штампуют отверстия для труб или патрубков и спускного крана. Для возможности установки последнего трубы над ним делаются немного короче.

В верхней части бака, под рамой, приваривают четыре крюка, служащие для подъема бака и всего трансформатора. Против крюков, чтобы не мешать закреплению за них тросов, трубы также делаются несколько короче.

При проектировании радиаторного бака количество и тип охладителей определяется тепловым расчетом. Конструкция радиаторного бака должна быть выполнена так, чтобы бак имел возможно меньшие габаритные размеры в плане (см. рис. 10.13).

Присоединение охладителей к баку осуществляется при помощи патрубков (коротких труб), вваренных в стенку бака. При размещении патрубков необходимо точно выдерживать расстояния между их осями по высоте, а также минимальные расстояния от дна (175 мм) и от верхней рамы (170 мм).

Общая конструкция бака должна быть согласована с выполненным тепловым расчетом трансформатора. Вместе с тем иногда при выполнении теплового расчета требуется производить некоторую конструктивную подготовку, как, например, необходимо проверить размещение охладителей, определить укорочение труб против крюков и кранов.

Во время испытания и эксплуатации трансформатора его бак испытывает различные механические нагрузки, поэтому последний должен быть рассчитан на прочность.

Бак должен быть рассчитан на избыточное внутреннее давление 0,5 кПсм1. Бак трансформаторов до ПО кв включительно должен быть рассчитан на избыточное внешнее давление 0,5 кГ/см2. Баки трансформаторов на 220 кв и выше должны выдержать (при вакуумной сушке трансформатора в собственном баке) избыточное внешнее давление до 1 кГ/см2.

Бак должен быть рассчитан и на воздействия механических нагрузок при подъеме трансформатора в процессе производства и монтажа на месте установки. Трансформатор поднимают полностью собранным и залитым маслом (но без охладителей). При перевозке трансформатора по железной дороге возникают силы инерции, стремящиеся сместить активную часть относительно бака. Эти воздействия необходимо учитывать при разработке конструкции бака.

Расчет баков на механическую прочность, особенно при больших размерах, представляет собой сложную техническую задачу. В заводских расчетах при этом принимают ряд допущений, которые несколько упрощают расчет. Объем книги не позволяет привести сколько-нибудь полный механический расчет бака, т. е. его основных частей — стенки, дна и крышки. Поэтому этот расчет приводится в самом сжатом виде.

При расчете механической прочности овального бака принимается допущение, что расчет прочности закругленной и плоской частей производится раздельно, т. е. плоская часть представляет собой пластину, защемленную по контуру.

Более жестким является расчет на внешнее давление, так как при этом может быть превзойден предел устойчивости закругленной части бака.