МАГНИТОПРОВОДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Для уменьшения потерь на
вихревые токи магнитопроводы трансформаторов набираются из штампованных пластин (рис. 1), навиваются
из полос электротехнической стали либо железо-никелевых сплавов (рис.
2), а также изготавливаются из магнитно-мягких ферритов (рис. 3).
Рис. 1. Магнитопроводы и штампованных пластин: а — Ш-образный (броневой); б-стержневой. |
Рис. 2. Витые (ленточные) магнитопроводы: а — броневой: б — кольцевой (тороидальный). |
Витые (ленточные) магнитопроводы характеризуются возможностью
использования материалов различной толщины (до нескольких микрометров),
что позволяет применять их для трансформаторов при повышенных частотах;
лучшим, чем у пластинчатых магнитопроводов, использованием магнитных
свойств материалов (особенно холоднокатаных сталей); несколько
повышенными потерями; наличием воздушного зазора в стыках (5...40 мкм);
меньшей стоимостью изготовления. Преимуществом магнитопроводов,
набираемых из пластин, является возможность изготовления их практически
из любых, даже очень хрупких, материалов.
По
конструкции магнитопроводы разделяют на броневые, стержневые и
кольцевые (тороидальные). В броневом сердечнике обмотки располагаются на
центральном стержне, что упрощает конструкцию, обеспечивает более
полное использование окна и частично создает защиту обмотки от
механических воздействий. Недостатком трансформаторов с броневым
магнитопроводом является повышенная чувствительность к воздействию
магнитных полей низкой частоты. Это ограничивает применение броневых магнитопроводов для входных трансформаторов.
В
стержневых магнитопроводах обмотки располагаются на двух стержнях. При
этом уменьшается толщина намотки и, следовательно, индуктивность
рассеяния трансформатора. Кроме того, уменьшается расход провода и
увеличивается поверхность охлаждения, что важно для мощных
трансформаторов. Стержневые магнитопроводы применяют для мощных выходных
трансформаторов, а также для входных трансформаторов
высокочувствительных усилителей.
Кольцевые
магнитопроводы позволяют наиболее полно использовать магнитные свойства
материала, обеспечивают слабое внешнее магнитное поле трансформатора,
однако применяются сравнительно редко вследствие сложности намотки
трансформатора.
Штампованные пластины чаще всего бывают Ш- и Г-образной форм. Пластины
Г-образной формы используются для стержневых магнитопроводов, Ш-образные — для броневых. Для
сборки магнитопровода из Ш-образных пластин к ним добавляют перемычки.
Чтобы ликвидировать зазор между пластинами и перемычками, магнитопровод
собирают «вперекрышку». В магнитопроводах
трансформаторов и
дросселей,
по обмоткам которых протекает постоянный ток (например,
дроссели
фильтров питания), делают немагнитный зазор.
В этом случае пластины магнитопровода собирают в одну сторону. Между пакетами пластин и
перемычек помещают прокладку из листового электроизоляционного материала
необходимой толщины. Для
уменьшения потерь на вихревые токи пластины изолируют тонким слоем
лака (с одной стороны) или окисла, который образуется при отжиге.
После сборки магнитопровода его стягивают планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжимками.
Шпильки должны быть изолированы от пластин. Стяжные планки, уголки или
обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси.
Из
полос электротехнической стали навивают Ш-, О-образные и тороидальные
(кольцевые) магнитопроводы. Ш-образный и тороидальный магнитопроводы
показаны на рис. 3.
Рис. 3. Ш-образный магнитопровод, изготовляемый из
ферритов.
Каркасы,
на которые наматываются обмотки трансформаторов и дросселей, прессуют
из пластмассы, склеивают из электрокартона или собирают из отдельных
деталей, изготовленных из гетинакса, прессшпана, текстолита или
электрокартона. Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу).
Рис. 4. Каркас
катушки трансформатора в собранном виде (а) и детали (по 2 шт.) (б); I — щечки; 2,3 — пластины.
Обмотки трансформаторов разделяют на цилиндрические и галетные. Цилиндрическая обмотка (рис.. III. 17, а)
проще в изготовлении.
При намотке на каркас провод может укладываться
рядами (слоями) или беспорядочно (внавал).
Рис. 5. Обмотки трансформаторов:
а — цилиндрические; б— галетные (1 — первичная; 2—вторичная).
При повышенных требованиях к
электрической прочности обмотки, например в
трансформаторах питания, применяют рядовую намотку. Для увеличения
электрической прочности обмотки используют межслоевую изоляцию (между
каждым рядом или после нескольких рядов), В качестве такой изоляции в
зависимости от требуемых электрической прочности, теплостойкости и
допустимой стоимости применяют ленты из бумаги (толщина 0,006...0,2 мм),
лавсана или фторопласта. Межобмоточная изоляция выполняется так же, как
и межслойная, но состоит из нескольких слоев ленты (в зависимости от напряжения
между обмотками). В трансформаторах согласования и дросселях для
полупроводниковой аппаратуры можно применять намотку внавал без
межслойной изоляции. При намотке внавал получается меньшая собственная
емкость трансформатора. Для уменьшения собственной емкости обмотки
секционируют, наматывая их на каркасы с перегородками.
Если
обмотка должна быть симметричной, ее разделяют на две равные части,
которые наматывают в разные стороны в виде отдельных секций. Общей
(средней) точкой является соединение концов или начал полуобмоток. При
малых напряжениях симметричную обмотку можно наматывать двумя проводами,
сложенными вместе.
Галетная
обмотка (рис. 5, б) сложнее в изготовлении, но отличается более
высокой электрической прочностью, меньшими собственной емкостью и
индуктивностью рассеяния и допускает ремонт путем замены галет. Для
намотки галет используют специальные оправки, состоящие из гильзы и двух
щечек с радиальными прорезями. Перед намоткой в прорези вкладывают
отрезки прочных ниток, которыми скрепляют витки после намотки галеты.
Разновидность галеты — обмотка, изготовленная печатным способом из
фольгированного изоляционного материала. Печатные галеты собирают в
общин пакет и соединяют между собой. Такие обмотки применяют для
трансформаторов очень малой мощности, особенно при небольших токах.
Симметричность
галетной обмотки достигается разделением се на две равные части,
которые наматывают и соединяют так же, как и в случае цилиндрической
обмотки.
Для обмоток трансформаторов применяются медные обмоточные провода. Диаметр провода определяется
плотностью тока, сопротивлением, обмотки, соображениями удобства
намотки и надежностью. Очень тонкие провода (с диаметром менее 0,07 мм)
не так надежны, значительно дороже и усложняют намотку. Вид изоляции
провода выбирают в зависимости от рабочей температуры обмотки, требуемой
ее электрической прочности, допускаемого коэффициента заполнения окна
магнитопровода. В трансформаторах для полупроводниковой аппаратуры,
предназначенной для работы в нормальных условиях, обычно используют
провода в эмалевой изоляции (марки ПЭЛ, ПЭВ и др.).
Выводы
обмоток выполняют тем же проводом, что и обмотку (если диаметр провода
не очень мал), или как отдельную деталь в виде отрезка гибкого
многожильного изолированного провода, припаиваемого к концу (началу)
провода обмотки. Для повышения надежности соединения необходимо
обеспечить плавный переход жесткости от места пайки к выводу, исключить
соприкосновение места пайки с химически активными материалами (например,
пропиточными составами) и обеспечить защиту его от воздействия влаги.
Для
защиты трансформаторов от воздействий внешней среды их обмотки пропитывают
изоляционными материалами. Кроме
того, трансформаторы обволакивают компаундами или
герметизируют.
|