ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МАГНИТОПРОВОД ДЛЯ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОМАТОРА

Техническое решение относится к области электротехники, в частности к элементам трехфазных трансформаторов, а именно к конструкции пространственных (треугольных) магнитопроводов.
Из уровня техники известен магнитопровод для трехфазного трансформатора по SU №1617474 (опубл. 30.12.1990 г. бюлл. №48) являющийся самым близким по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа, содержащий три одинаковые сопряженные в замкнутый треугольник овальных секций из прямоугольных лент электротехнической стали, образующих горизонтальной выпуклой частью ярма, а вертикальной прямолинейной частью - стержни магнитопровода. Навивка секций произведена таким образом, что торцы лент смещены друг относительно друга, образуя наклонную поверхность.
Недостатком известного магнитопровода для трехфазного трансформатора является то, что такая конструкция (из прямоугольной ленты постоянной ширины) может быть использована только для изготовления трансформаторов относительно малой мощности, до 3 кВт. Для изготовления магнитопроводов распределительных трансформаторов мощностью от 25 кВА, такая конструкция магнитопровода не пригодна, поскольку дает низкое отношение площади поперечного сечения стержня магнитопровода к площади ограниченной окружностью, описанной вокруг стержня, т.е. низкий коэффициент заполнения.
Технический результат заключается в повышении коэффициента заполнения окружности описанной вокруг стержня при создании пространственного магнитопровода для трехфазного трансформатора с повышенной мощностью.
Указанный технический результат достигается тем, что пространственный магнитопровод для трехфазного трансформатора состоит из трех соединенных между собой одинаковых овальных секций, которые соединены в виде треугольника таким образом, что их вертикальные прямолинейные части составляют симметричные половины стержней одной фазы магнитопровода, а горизонтальные выпуклые части - ярма, соединяющие стержни. Овальные секции навиты последовательно, из лент электротехнической стали различной ширины с параллельными продольными сторонами. Значения ширины лент сначала увеличиваются, потом уменьшаются, таким образом, что, одна сторона каждой секции образует ступенчатую фигуру с углами в вершинах ступеней 60°, причем первый пакет выполнен без смещения по оси намотки секции (ступень в 90°).
Лента из электротехнической стали одной ширины, может быть выполнена из двух или более узких лент, расположенных одна вдоль другой, с такой же суммарной шириной.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых показаны:
Фиг.1 - вид спереди на овальную секцию; Фиг.2 - поперечное сечение магнитопровода, Фиг.3-поперечное сечение стержня конкретного трансформатора, где числа в поле каждого пакета означают «ширина ленты/толщина пакета», размеры даны в миллиметрах. Толщины пакетов подобраны так, чтобы ширины лент принимали значения кратные 10 мм.
Пространственный магнитопровод для трехфазного трансформатора 1 состоит из трех одинаковых овальных секций 2, образующих три прямых стержня и шесть дугообразных ярем 3. Каждый стержень состоит из двух одинаковых прямых ветвей 4 овальной секции 2 (Фиг.1) навитых из лент электротехнической стали с параллельными продольными сторонами. Прямые ветви 4 одной секции 2 связаны между собой ярмами 3 с обеих сторон ветвей 4. Три секции 2 магнитопровода 1 соединены между собой сторонами 5.
0
1
2
n
1-
n
0
Каждая овальная секция 2 состоит из n количества пакетов 6, 6, 6…до 6. Пакеты 66 намотаны с послойным смещением смежных витков по оси намотки противоположно стороне 5 его сопряжения в магнитопроводе 1. Как показано на Фиг.2, при намотке одна сторона каждой секции образует ступенчатую фигуру с углами в вершинах ступеней 60° для достижения максимального заполнения поперечного сечения ветви 4, то есть стержней магнитопровода 1. Первый пакет 6 единственный мотается без смещения соседних витков от оси намотки секции 4 - с углом в вершине ступени 90°. Для трансформаторов мощностью свыше 100 кВА с целью увеличения коэффициента заполнения в первом пакете выполняют навивку без смещения соседних витков (см. Фиг.3).
Овальные секции 2 навиты из лент различной ширины, сначала увеличивающейся, потом уменьшающейся. Пусть, D - диаметр окружности, описанной вокруг стержня пространственного магнитопровода, a радиус этой окружности.
0
1
2
n
d, d,, d,…, d - толщины пакетов электротехнической стали составляющих магнитопровод навитых из лент одинаковой ширины.
0
1
2
n
Тогда ширины лент h, h, h,…h, из которых навиты соответствующие пакеты, определяются по следующим соотношениям:
0
причем 0≤d≤
1
h=R
2
Пакет с шириной лент h, навивается из ленты максимальной ширины. Две вершины данного пакета, лежат на описанной вокруг стержня окружности, поэтому толщина данного пакета не влияет на ширину ленты.
, и так далее (Фиг.3) до тех пор пока  Когда это условие перестает выполняться, ширины лент рассчитываются по формуле:
Когда все три овальные секции 2 соединятся между собой по сторонам 5, угол между секциями будет равен 60°. Механическое соединение секций между собой достигается, например, при помощи стеклобандажной ленты.
n
Нужно заметить, что лента из электротехнической стали заданной ширины может быть выполнена из двух или нескольких более узких лент с суммарной шириной, соответствующей заданной, которые располагаются одна вдоль другой при намотке. Также, лента одной ширины, может быть продолжена другой лентой, такой же ширины с помощью стыкового соединения, или стыковым соединением двух или большего количества более узких лент такой же суммарной ширины. Необходимо учесть, что ширина одного пакета 6 будет всегда одинакова, в независимости от количества составляющих его витков.
Пространственный магнитопровод для трехфазного трансформатора, стержни которого будут иметь в поперечном сечении форму ступенчатой фигуры вписанной в окружность, позволяет устранить недостатки известного магнитопровода, обеспечивая возможность изготавливать трансформаторы мощностью до 1000 кВА и более, при высоком значении коэффициента заполнения стержня.
Заявляемый магнитопровод планируется применить в разрабатываемых распределительных трехфазных трансформаторах, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость».