магнитная система трехфазного трансформатора

Формула изобретения

Магнитная система трехфазного трансформатора, имеющая три стержня и два ярма, состоящих из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев прямоугольные, внешние контуры всех слоев пакета совпадают, слои пакета собраны из одинакового набора пластин четырех типоразмеров, отличающаяся тем, что все пластины прямоугольные, пластины стержней одинаковые, ярмовые пластины пакета трех типоразмеров одинаковой длины, но разной ширины, широкая и средняя, средняя и узкая ярмовые пластины отличаются по ширине на одинаковую и небольшую величину, пакеты магнитной системы состоят из одинаковых групп слоев по три слоя в группе, во всех трех слоях пластины ярм стыкуются с пластинами стержней по горизонтальным линиям, различным для каждого слоя, в первом слое группы пластина верхнего ярма узкая, а нижнего - широкая, во втором слое пластины верхнего и нижнего ярм одинаковые и средние по ширине, в третьем слое пластина верхнего ярма широкая, а нижнего - узкая, пластины во втором слое группы расположены симметрично и по вертикали, и по горизонтали, пластины стержней первого слоя сдвинуты вверх, а третьего слоя - вниз относительно пластин стержней второго слоя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трехфазным трансформаторам и предназначено для использования в магнитных системах трансформаторов с целью снижения потерь холостого хода и упрощения изготовления магнитопровода.

Известна плоская магнитная система, состоящая из трех стержней и двух ярм, с чередующейся двухслойной шихтовкой пакетов (Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. - М.: Энергоатомиздат, 1986, рис.2.3,а). Недостатками такой магнитной системы являются, во-первых, неблагоприятное распределение магнитного поля в углах магнитной системы и, как следствие, большие потери активной мощности и большая намагничивающая мощность в углах магнитной системы, во-вторых, сложная схема шихтовки и трудность автоматизации процесса сборки магнитной системы.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является магнитная система трехфазного трансформатора (патент RU 2107965 С1, опубл. 27.03.1998), имеющая три стержня и два ярма, разделенных окнами, стержни и ярма состоят из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев прямоугольные, внешние контуры всех слоев пакета совпадают, пластины крайних стержней и ярм трапециевидные и состыкованы друг с другом косыми стыками, а пластины среднего стержня прямоугольные и соединены прямыми стыками с внутренними горизонтальными кромками противолежащих ярмовых пластин, одна из которых имеет большую, чем другие, ширину, в каждом следующем слое системы широкая или узкая пластины размещены в противоположных, по сравнению с предыдущим слоем, ярмах, все слои пакета сложены из одного и того же набора пластин четырех типоразмеров, отличающаяся тем, что пакеты состоят из одинаковых групп слоев по четыре слоя в группе, в каждом слое системы широкая ярмовая пластина в одном углу и узкая ярмовая пластина в диагонально-противоположном углу слоя состыкованы с пластинами крайних стержней по линиям, которые смещены от биссектрис углов окон, в третьем слое группы пластины размещены симметрично их расположения в первом слое относительно оси, проведенной по наружной вертикальной кромке пластины любого из крайних стержней первого слоя, а в четвертом слое группы пластины размещены симметрично их расположения во втором слое относительно оси, проведенной по наружной вертикальной кромке пластины любого из крайних стержней второго слоя.

К недостаткам данной магнитной системы можно отнести увеличение индукции магнитного поля на участках стальных пластин, расположенных рядом со стыками пластин соседних слоев, почти в два раза, так как в углах магнитной системы шихтовка по своей сути двухслойная. Вследствие этого в зоне стыка пластин наблюдается сильное магнитное насыщение стали, возникают добавочные потери активной мощности и увеличивается намагничивающая мощность. Кроме того, данная конструкция магнитной системы из-за сложности шихтовки не позволяет автоматизировать процесс сборки системы.

Целью предложенного изобретения являются снижение потерь холостого хода и намагничивающей мощности в магнитной системе трансформатора, а также упрощение конструкции магнитной системы, что позволяет автоматизировать сборку магнитной системы.

Указанная цель достигается тем, что пакеты магнитной системы собраны из следующих одна за другой одинаковых групп слоев по три слоя в группе. Магнитная система собрана так, что линии стыка пластин группы слоев располагаются на горизонтальных прямых, различных для каждого слоя. Шихтовка магнитной системы является трехслойной чередующейся. Трехслойная шихтовка позволяет уменьшить магнитную индукцию в зоне стыка пластин по сравнению с двухслойной шихтовкой. Это приводит к тому, что потери активной мощности и намагничивающая мощность в углах магнитной системы будут меньше, чем при двухслойной шихтовке. Кроме того, в предлагаемой магнитной системе все пластины прямоугольные и пластины стержней и ярм стыкуются только по горизонтальным прямым, что упрощает шихтовку и позволяет автоматизировать процесс сборки системы.

Общими признаками, характеризующими изобретение и прототип, являются: плоская магнитная система трехфазного трансформатора имеет три стержня и два ярма, состоящих из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев пакета прямоугольные; внешние контуры всех слоев пакета совпадают, все слои пакета сложены из одного и того же набора пластин четырех типоразмеров.

Отличительными признаками, характеризующими изобретение являются: все пластины прямоугольные, пластины стержней одинаковые, ярмовые пластины пакета трех типоразмеров одинаковой длины, но разной ширины, широкая и средняя, средняя и узкая ярмовые пластины отличаются по ширине на одинаковую и небольшую величину, пакеты магнитной системы состоят из одинаковых групп слоев по три слоя в группе, во всех трех слоях ярмовые пластины стыкуются с пластинами стержней по горизонтальным линиям, различным для каждого слоя, в первом слое группы верхняя ярмовая пластина узкая, а нижняя - широкая, во-втором слое верхняя и нижняя пластины одинаковые и средние по ширине, в третьем слое верхняя пластина широкая, а нижняя - узкая, в среднем слое группы пластины расположены симметрично и по вертикали, и по горизонтали, пластины стержней первого слоя сдвинуты вверх, а третьего слоя вниз относительно пластин стержней второго слоя.

Сущность изобретения поясняется чертежом группы слоев. Стержни и ярма состоят из пакетов стальных пластин, уложенных слоями, внешние и внутренние контуры всех слоев прямоугольные, внешние контуры всех слоев пакета совпадают. Пакеты магнитной системы состоят из следующих одна за другой групп слоев по три слоя в группе. Все слои каждого пакета собраны из одинакового набора пластин четырех типоразмеров. Все пластины прямоугольные. Пластины стержней одинаковые. Ярмовые пластины трех типоразмеров одинаковой длины, но разной ширины. На чертеже номерами обозначены следующие позиции: 1 - первый слой; 2 - второй слой; 3 - третий слой; 4 - пластины стержней; 5 - узкие ярмовые пластины; 6 - средние по ширине ярмовые пластины; 7 - широкие ярмовые пластины. Узкие ярмовые пластины уже, а широкие шире средней ярмовой пластины на одинаковую и небольшую величину. Во всех слоях стыки ярмовых пластин с пластинами стержней прямые горизонтальные. В первом слое верхняя ярмовая пластина узкая, а нижняя широкая. Во втором слое верхняя и нижняя пластины одинаковые и средние по ширине. В третьем слое верхняя пластина широкая, а нижняя узкая. В среднем слое группы пластины располагаются симметрично и по вертикали, и по горизонтали. Пластины стержней первого слоя сдвинуты вверх, а третьего слоя вниз относительно пластин стержней среднего слоя на величину равную разности ширины средней и узкой ярмовых пластин. Стыки пластин всех трех слоев группы сдвинуты друг относительно друга, так что шихтовка магнитной системы является трехслойной чередующейся.

Магнитная система в трансформаторе составляет замкнутую магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток. В углах магнитной системы магнитный поток какого-либо слоя, подходя к зоне стыка пластин, переходит в две пластины соседних слоев, не имеющих стыка в данной зоне. Следовательно, в данной магнитной системе индукция магнитного поля в стали в зоне стыка пластин увеличивается примерно в полтора раза, а не в два раза, как у магнитных систем с двухслойной шихтовкой. При этом известно, что с ростом магнитной индукции потери в стали и намагничивающая мощность резко возрастают. Очевидно, что потери активной мощности и намагничивающая мощность в зонах стыка пластин при данной шихтовке будут меньше, чем у прототипа. Форма пластин и схема шихтовки в данной магнитной системе просты, что позволяет автоматизировать процесс сборки системы.