Отжиг производится в среде инертного газа при воздействии магнитного ноля напряженностью 800 А/м. В связи с более низкой индукцией насыщения аморфного материала (не более 1,6 Тл) его рабочая индукция снижена до 1 ,3 -1,4 Тл. Однако при растущей в последнее время стоимости энергии (и соответственно потерь) наблюдается тенденция к снижению индукции и в обычных распределительных трансформаторах (особенно и США, где распространены трансформаторы небольшой мощности, устанавливаемые на мачтах распределительной сети). Помимо указанных свойств аморфные ленты обладают значительной твердостью (63 - 80 ед. по Роквеллу), хотя имеют достаточную эластичность и гибкость.
В связи с малой толщиной аморфный материал наиболее пригоден для витой конструкции магнитопровода, т.е. для трансформаторов малой мощности и распределительных. Магнитопроводы из аморфных сплавов имеют малый коэффициент заполнения сечения (0,8- 0,85) по сравнению с чтим коэффициентом у обычной электротехнической стали (около 0,96), что приводит к увеличению сечения магнитопровода. При недостаточной ширине ленты можно выполнить магнитопровод со стыкованными по ширине пакетами. В табл. 3 приведены прототипы трансформаторов с магнитопроводами из аморфного материала, изготовленные различными фирмами. Наибольшее количество трансформаторов (партию в 1000 шt ) изготовила фирма General Еlectric. В табл. 4 приведены сравнительные характеристики трансформаторов мощностью 25 кВ · А с магнитопроводами из аморфных лент и обычной электротехнической стали марки М-4.
Таблица 3
|
Фирма-изготовитель |
Мощность, кВ · А |
Число фаз |
Потери холостого хода |
Потери короткого замыкания |
||
|
Вт |
% от обычной стали |
Вт |
% от обычной стали |
|||
|
Osaka |
10 |
1 |
8,6 |
22 |
173 |
102 |
|
Takaoka |
20 |
1 |
18,9 |
24 |
348 |
94 |
|
General electric |
25 |
1 |
28,0 |
33 |
- |
- |
|
Osaka |
30 |
1 |
30,0 |
32 |
390 |
107 |
|
Mitsubishi |
35 |
3 |
49,0 |
21 |
- |
- |
|
Alliend Signal |
50 |
1 |
28,0 |
20 |
422 |
50 |
|
Toshiba |
100 |
3 |
89,0 |
30 |
1780 |
110 |
Таблица 4
|
Параметры |
Аморфный материал |
Сталь М-4 |
|
Индукция, Тл |
1,4 |
1,6 |
|
Потери холостого хода, Вт |
28(0,32 Вт/кг) |
86(0,96 Вт/кг) |
|
Ток холостого хода, % |
0,3 |
0,9 |
|
Масса магнитопровода, кг |
88 |
90 |
В Институте электрических машин и трансформаторов (ПНР) выполнены расчеты серии трансформаторов мощностью 100, 250, 400 и 630 кВ · А сочетание напряжений 20 ± 1/0,4 кВ, схема соединения Δ/Y 5. При проектировании использовались аморфные ленты из Metglas 2605, витая конструкция магнитопроводов со ступенчатым сечением стержня, коэффициентом заполнения 0,85 и номинальной индукцией 1 ,3 Тл; данные напряжения короткого замыкания и потерь при нагрузке использованы как в обычных трансформаторах равной мощности, изготовляемых в ПНР. В табл 5 приведены параметры серии трансформаторов 100- 630 кВ · А с магнитопроводами из аморфного сплава Metglas 2605 и обычной ориентированной электротехнической стали (ЭС). При индукции 1,3 Тл и применении АС масса активных материалов на 30% больше, чем при использовании обычной электротехнической стали. Оптимальное отношение массы магнитного материала к сумме активных материалов составляет 72 - 74% .
Таблица 5
|
Параметр |
100 кВ ·А |
250 кВ ·А |
400 кВ ·А |
630Кв·А |
||||
|
АС В=1,3Тл |
ЭС |
АС В=1,285Тл |
ЭС |
АС В=135 Тл |
ЭС |
АС В=1,31Тл |
ЭС |
|
|
Потери, Вт |
|
|||||||
|
Холостого хода |
64 |
300 |
128 |
580 |
161 |
830 |
238 |
1200 |
|
Короткого замыкания |
1617 |
1700 |
3129 |
3100 |
4457 |
4400 |
6353 |
6200 |
|
Напряжения короткого замыкания, % |
4,42 |
4,5 |
4,37 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
6,06 |
6,0 |
|
Масса, кг: |
|
|||||||
|
Стали (сплава) |
0,0398 |
0,0295 |
0,0796 |
0,0519 |
0,1000 |
0,0725 |
0,147 |
0,100 |
|
Меди |
0,0158 |
0,011 |
0,263 |
0,0225 |
0,0367 |
0,0292 |
0,0514 |
0,0414 |
|
Ток холостого хода, % |
0,2 |
2,5 |
0,093 |
1,9 |
0,078 |
1,6 |
0,074 |
1,3 |
|
Коэффициент мощности |
0,529 |
0,12 |
0,0547 |
0,122 |
0,523 |
0,129 |
0,509 |
0,146 |
При изготовлении шихтованных магнитопроводов аморфный сплав нарезается на ленты определенной длины специальными резаками. Современный режущий инструмент позволяет сделать 2 тыс. резов аморфной ленты и 2 млн. резов обычной стали. В шихтованных магнитопроводах из аморфной ленты наблюдается значительное ухудшение магнитных характеристик при прессовании. В табл. 6 приведены магнитные характеристики шихтованных магнитопроводов из пластин с углами в стыках 90 и 45° и тороидальных магнитонроводов и аморфных сплавов при индукции 1,4 Тл. В шихтованной конструкции мощность намагничивания значительно выше. В ближайшем будущем использование аморфных сплавов предполагается в трансформаторах небольшой мощности [7] .
Пожаробезопасные трансформаторы с нетоксичным жидким диэлектриком.
При создании трансформаторов I - III габаритов, устанавливаемых в непосредственной близости от потребителя, одной из основных проблем является обеспечение пожаро- и взрывобезопасности , а в последнее время и санитарной, и экологической безвредности. Широко распространенные в мире негорючие полихлордифенилы (ПХД) были запрещены к применению с 1979 г в США, Японии и некоторых европейских cтранах в связи с их высокой токсичностью и устойчивостью к процессам биоразложении.
Поиски альтернативных вариантов жидких диэлектриков привели к созданию таких веществ, как кремнийорганические жидкости, синтетические сложные эфиры, углеводородные жидкости, парафииы. Фторуглеводороды. Их характеристики приведены в табл. 7 |25, 26].
Все жидкие диэлектрики заменители ПХД должны удовлетворять следующим требованиям: температура воспламенения выше 200 °С, рабочий диапазон температур от 65 до +155 °С, диэлектрическая проницаемость 4 - 6 на частотах 50 - 10000 Гц, tg δ менее 0,02 при и частотах 50 – 10000 Гц, удельное сопротивление более 2 · 1010 Ом· см при 90 °C . Они должны быть самогасящимися, нетоксичными, биоразлагаемыми, иметь низкий коэффициент объемного расширения при нагреве.
Таблица 6
|
Параметры |
Тороидальный магнитопровод |
Шихтованный магнитопровод, стыки под углом |
|
|
90° |
45° |
||
|
Потери, Вт |
0,114-0,123 |
0,137 |
0,128 |
|
Потребляемая намагничивающая мощность, В ·А |
0,145-0,135 |
2,55 |
1,73 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
