2500 кВА, индивидуальный многослойный сердечник с прямоугольным листом из кремнистой стали

Многослойный сердечник представляет собой компонент замкнутой магнитной цепи, образованный путем наслоения и крепления изолированных листов кремнистой стали в плоском направлении в контролируемом направлении. Для больших силовых трансформаторов класса 2500 кВА прямоугольный многослойный сердечник является основной конструкцией, поскольку он сочетает в себе магнитную цепь с низкими-потерями и механическую жесткость, необходимую для тяжелых обмоток и непрерывного режима работы сети. В этой статье объясняется, как устроены такие сердечники, какие марки доступны и как практика укладки влияет на производительность трансформатора.

Что такое многослойный сердечник трансформатора?

Многослойный сердечник состоит из тонких листов электротехнической стали, каждый из которых покрыт изолирующим слоем, сложенных друг к другу лицом и зажатых в замкнутую магнитную цепь. Изолирующее покрытие разделяет сердечник на независимые тонкие слои, поэтому переменный поток не может образовывать крупномасштабные вихревые токи- внутри стали; это основной механизм, который поддерживает низкие потери вихревых{{2}токов. Листы ориентированы вдоль направления магнитной цепи, а для марок с ориентацией зерна направление прокатки полосы совпадает с направлением магнитного потока, что позволяет использовать высокую проницаемость материала и низкие удельные потери в сердечнике.

Для силовых трансформаторов мощностью 2500 кВА предпочтительны прямоугольные сердечники, поскольку прямоугольное окно эффективно вмещает концентрические цилиндрические обмотки, прямые плечи упрощают зажим и монтаж катушки, а поперечное сечение сердечника-может быть ступенчатым, чтобы приблизиться к окружности и минимизировать среднюю длину витков обмотки.

Почему стоит выбрать многоуровневую структуру для ядра мощностью 2500 кВА?

Многоуровневая конструкция выбрана по трем инженерным причинам:

Подавление потерь вихревых-токов: тонкие пластины (обычно 0,20–0,30 мм) сокращают пути вихревых-токов; в сочетании с изоляционным покрытием общие потери в железе остаются в пределах гарантированных значений выбранной марки.

Оптимизация непрерывности магнитной цепи: листы укладываются вдоль направления магнитного потока, а благодаря шахматным (ступенчатым-) соединениям воздушные зазоры в углах сводятся к минимуму, что снижает ток намагничивания и шум.

Механическая прочность: чередующиеся пластины и сквозное-болтовое или ленточное крепление создают жесткий сердечник, выдерживающий силы короткого-замыкания и транспортную вибрацию.

Методы укладки

Укладка в шахматном порядке (шаг-круг):торцы листов подрезаются ступенчато, а стыки соседних слоев смещены. Флюс пересекает область соединения постепенно, а не через один прямой зазор, что снижает потери в железе и слышимый шум. Это стандарт для распределительных и силовых трансформаторов мощностью 2500 кВА.

Плоская укладка:стыки выравниваются слой за слоем, что упрощает резку, но создает непрерывный воздушный зазор на линии стыка, увеличивая ток намагничивания и потери. Плоское штабелирование применяется только к недорогому-затратному оборудованию с низкой-производительностью и не рекомендуется для мощных трансформаторов.

Материал сердцевины: зернисто--ориентированная кремниевая сталь.

Магнитные характеристики многослойного сердечника определяются маркой кремнистой стали. Не-ориентированные марки имеют одинаковые свойства во всех направлениях и используются в двигателях и небольших трансформаторах. Марки с текстурированной -ориентированной ориентацией (CRGO) обеспечивают высокую проницаемость и низкие потери в сердечнике в направлении прокатки и являются правильным выбором для сердечника трансформатора мощностью 2500 кВА, где каждые 0,1 Вт/кг потерь в сердечнике имеют значение в течение 20–30 лет срока службы. Методы испытаний соответствуют IEC 60404 (магнитные свойства) и GB/T 2522 (покрытие и испытание электропроводки).

Доступные марки и типичные магнитные свойства

В таблице приведены типовые марки, поставляемые для пакетированных сердечников прямоугольной формы шириной от 35 мм до 1200 мм. Потери в сердечнике измеряются при P1,7 T/50 Гц, коэффициент наслоения указывается в минимальном проценте, а индукция представляет собой минимальное значение при напряженности поля B800 (А/м).

На выбор доступен более широкий диапазон марок, включая B30P105, B30R100, 27QG120, 27QG100, 23QG100, 23QG095, 23RK090, 23RK085, 23QG085, 23RK080, 23RK075, B23R070, 20QG085, 20RK080, 20RK075, B20R070, B20R065 и серии M0H, M1H, M2, M3, M4, M5. Каждый класс выбирается в соответствии с гарантированными целевыми потерями трансформатора, рабочей плотностью потока и методом производства.

Адаптация для ядер класса 2500 кВА

Как производитель сердечников трансформаторов, компания GNEE Electric поставляет прямоугольные многослойные сердечники по чертежам проектировщика трансформатора, включая размеры окон сердечника, шаг поперечного сечения колена и ярма-, количество и шаг охлаждающих каналов, конструкцию зажимных пластин, а также окраску или лакировку. Потери в сердечнике и ток намагничивания гарантированы для выбранного класса и проверяются на готовых сердечниках испытанием без-нагрузки перед поставкой.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между ступенчатым-нахлестом и плоской укладкой?

При поэтапной -укладке внахлест стыки соседних слоев ламината поэтапно смещены, поэтому передача потока между слоями происходит постепенно, а эквивалентный воздушный зазор становится намного меньше. Плоская укладка выравнивает все соединения в одной плоскости, создавая непрерывный зазор, который увеличивает ток намагничивания, потери и шум. Таким образом, шаг-нахлеста является стандартным для сердечников трансформатора мощностью 2500 кВА.

Какая марка кремнистой стали лучше всего подходит для сердечника трансформатора мощностью 2500 кВА?

Выбор зависит от гарантированных потерь при ну-нагрузке и рабочей плотности потока. Типичным выбором являются 23Q110–30G120 для обычных конструкций, марки с высокой-индукцией, такие как B23P085–B30P120, когда требуется более высокая расчетная плотность потока (до 1,88–1,89 Тл), и марки с улучшенной областью-, такие как B20R070 или B23R085, для целей с наименьшими потерями.

Почему используются сорта с-ориентированной текстурой, а не сорта с не-ориентированной ориентацией?

Кремниевая сталь с текстурированной -ориентацией имеет гораздо меньшие потери в сердечнике и более высокую проницаемость в направлении прокатки, которое совпадает с направлением магнитного потока в сердечнике трансформатора. Не-ориентированные сорта дешевле, но имеют более высокие потери и обычно используются только в двигателях и небольших трансформаторах.

Как толщина ламината влияет на потери в сердечнике?

Потери на вихревые-токи растут пропорционально квадрату толщины ламината, поэтому более тонкие листы (0,20–0,23 мм) дают меньшие общие потери при 50/60 Гц. Компромисс- заключается в более низком коэффициенте суммирования и более высоких производственных затратах, поэтому толщина выбирается с учетом гарантированных потерь при расчетной плотности потока.

Как проверяются потери в сердечнике на готовом многослойном сердечнике?

Готовые сердечники проверяются испытанием собранного трансформатора без-нагрузки (разомкнутой-цепи), при котором измеряются потери на-нагрузке и ток холостого-при номинальном напряжении и частоте в соответствии со стандартом IEC 60076-1. Измеренные значения сравниваются с гарантированными значениями, полученными из таблицы оценок.