Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №11

Еще раз о преимуществах MTS-трансформаторов

Казаков Владимир


После публикации в нашем журнале статьи «Новые модульные трансформаторы»[1] автор стал получать множество писем. Данная статья содержит ответы на наиболее часто встречающиеся в этих письмах вопросы.

1. Можно ли получить более подробные данные MTS-трансформаторов для оценки их применимости в наших изделиях?

К сожалению, из-за непреодолимых препятствий, в течение целого года создаваемых одним из местных влиятельных чиновников, ООО «СИЭЙСС электроникс» прекратило деятельность, и план строительства крупного трансформаторного завода в г. Чебоксары не будет осуществлен. В 2007 году, вероятно, France Transfo (г. Эннери, Франция) начнет серийные поставки MTS-трансформаторов с патентованной литой Trihal-изоляцией первичных обмоток. В этом случае компания Schneider Electric и ее российские представительства предоставят покупателям подробные технические данные продукции завода.

2. Какие новые технологии использованы при производстве MTS-трансформаторов?

Соединение выводов обмоток с фольгой осуществляется паро-динамическим методом в воздушной среде с применением оборудования «Диамет» Обнинского центра порошкового напыления. Характеристики соединений даже разнородных металлов (алюминия, железа, меди) по механическим и электрическим параметрам выше, чем у соединений деталей из однородных металлов, полученных лазером в вакуумной среде, и тем более выше характеристик обычных сварных и паяных соединений, а стоимость оборудования и затраты соответствуют технологии обычной электросварки. Расходный материал — проволока из соединяющего металла. При «сварке» детали нагреваются только до 60–80 °С, это не разрушает близлежащие лаковые покрытия. Можно надежно соединять детали из любых металлов и любым металлом в труднодоступных местах, например, внутри глубокого узкого отверстия. Производительность такого оборудования в 2 раза выше, чем у обычного сварочного автомата.

Краткие описания используемых новейших недорогих технологий и оборудования — по электролитическому производству фольги чистого железа, по скоростной резке без заусенцев и идеальной формовке металлических лент, по нанесению качественной изоляции Al2O3, а также по лакированию и стекло-эмалированию при спекании обмотокможно найти в европейских патентах.

Характеристики оборудования, которое можно использовать в различных производственных отраслях, превосходят характеристики аналогов, хотя его цена на 2 порядка ниже.

3. Какие дополнительные преимущества перед обычными трансформаторами имеют MTS-трансформаторы?

Как указывалось в статье, опубликованной в «КиТ» № 8'2006, MTS-трансформаторы имеют размеры и вес активных деталей в 3,3 меньший, чем лучшие образцы обычных трансформаторов, во столько же раз меньшие потери энергии и стоимость материалов. MTS-трансформаторы относятся к трансформаторам с фазной симметрией и высокой надежностью, отличаются низким уровнем потоков рассеяния и отсутствием внешних излучений. Эти трансформаторы бесшумны в работе, более устойчивы к действию пандемоторных сил и нагреву. Технология их изготовления также значительно проще, чем у обычных трансформаторов, и автоматизируется при затратах, которые на 2–3 порядка ниже.

Дополнительными преимуществами MTS-трансформаторов перед остальными трансформаторами являются:

  • возможность высококачественного установления коэффициента трансформации за счет того, что охват сердечника трансформатора вторичной обмоткой — центральным сердечником от витка к витку — плавно меняется от 0 до 100% (в обычных трансформаторах охват сердечника витками пропорционален целому количеству витков, и коэффициент трансформации устанавливается грубо). Это свойство MTS-трансформаторов особенно ценно при производстве трансформаторов с малым количеством витков;
  • возможность почти полного устранения вихревых токов в сердечнике за счет навивки сердечника многослойной фольгой, состоящей из тонких слоев чистого железа, изолированных друг от друга, и выравнивания ЭДС между концевыми выводами слоев.

Кратко рассмотрим MTS-трансформаторы с рулонным центральным сердечником — вторичной обмоткой, описанным в патенте, то есть трансформаторы с рабочими вторичными напряжениями не выше 0,4 кВ.

Если рулон навивается М-слойной фольгой, и номер М имеет крайний наружный слой фольги, то для выравнивания межслоевых ЭДС фольги каждый нижний (m–1)-й слой фольги (1 ≤ mM) необходимо начинать навивать на (Na,mNa,m+1) раньше более наружного m-го слоя, размещая дополнительные витки в центральной полости рулона, где: Na,m — количество уравнительных витков m-го слоя, дополнительных к количеству витков N основной наружной части рулона, навитой всеми M слоями фольги. Навивка осуществляется следующим образом: сначала Na,1Na,2 витков навивается первым нижним слоем фольги, далее Na,2Na,3 витков — двумя нижними слоями, Na,3Na,4 витков — тремя нижними слоями, …, Nа,М–1> витков — M–1 нижними слоями, и наконец навивается N витков всеми M слоями, так как для верхнего М-го слоя уравнительных витков не требуется.

Зависимости количества добавочных витков Na от соотношения наружного и внутреннего радиусов сердечника при использовании двух-, трех- и десятислойной фольги показаны на рис. 1.

Рис. 1. Зависимости отношения Na/N количества уравнительных витков нижних слоев фольги к количеству витков ее наружного слоя от отношения наружного R и внутреннего R01 радиусов сердечника, где зависимость 1 дана для уравнительных витков для первого нижнего слоя фольги; зависимости 2, 3, …— для следующих слоев. Красным цветом обозначены зависимости для 10-слойной фольги, зеленым — для 3-слойной, черным — для 1-слойной

При использовании фольги с любым количеством слоев и при любых соотношениях размеров сердечника можно пользоваться общей формулой для определения количества Na,1 витков центрального выравнивающего рулона, который навит первым нижним слоем фольги:

где N — количество витков основного наружного рулона, навитого всеми слоями фольги; М — количество слоев в фольге; R — внешний радиус основного рулона; R01 — радиус центральной полости сердечника.

Количество уравнительных витков для следующих слоев фольги (Na,3, Na,2, …, Na,М-1), если M > 2, можно определить по номограмме, показанной на рис. 2. Для решения задачи достаточно разделить отрезок под графиком на равные (М–2) части, и точки пересечения вертикалей из концов этих частей с кривой номограммы укажут значения Na,3, Na,3, …, Na,М-1 в долях от Na,1.

Рис. 2. Номограмма для определения количества уравнительных витков рулона для 2-го, 3-го, М–1 слоев фольги
Рис. 3. Зависимости kU от R/R01 при навивке сердечника фольгой, имеющей разное количество слоев

Более точно количество уравнительных витков для нижних слоев фольги при навивке 2-, 3- или 10-слойной фольгой можно определить, используя таблицу. В таблице также приводятся значения kU отношения ЭДС сердечника к ЭДС медной обмотки с числом витков N, охватывающей весь сердечник.

Таблица. Зависимости Na,m/N от R/R01 и kU от R/R01 при навивке 1-, 2-, 3- или 10-слойной фольгой. Здесь kU = (SN)железн/(Sнаруж×N), где: (SN)железн — охват сердечника собственными витками, (Sнаруж×N) — полный охват сердечника N-витками.
--------------------------------------------

Трансформаторы с «бубликовым» сердечником, то есть с вторичными напряжениями до 500 кВ и выше, имеют такие же преимущества, а их обмотки существенно меньше обмоток обычных высоковольтных трансформаторов.

4. Можно ли у вас приобрести программу для расчета трансформаторов всех типов?

Приобретение программы для расчета трансформаторов экономически неоправданно. Вам будет выгоднее заказать у нас полный расчет конкретного типа трансформатора. По данным Запорожского НИИ трансформаторостроения, расчет некоторых видов мощных трансформаторов требует 3–6 месяцев. При этом не учитывается множество параметров, а трансформатор получается неоптимальным по характеристикам, стоимости, надежности. С помощью нашей программы расчета при таких же ценах оптимальные точные данные для трансформатора любого типа можно получить в полном объеме в течение часа. В целом заказ выполняется в течение нескольких дней.

Литература

  1. Казаков В. В. Новые модульные трансформаторы // Компоненты и технологии. 2006. № 8.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке