Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

 

Использование магнитного взаимодействия в шихтованном магнитопроводе для улучшения его эксплуатационных характеристик

Гайдук С.П., Шейко Л.М.


 

 

Приведены результаты исследования электромагнитных характеристик шихтованного магпитопровода, собранного из пластин анизотропной электротехнической стали, между пластинами которого были размещены замыкающие пластинки из аморфного материала с высокой магнитной проницаемостью. В результате было достигнуто снижение удельных потерь на 4-6% и силы тока в обмотках возбуждения на 20-50% в таком магнитопроводе. Улучшение эксплуатационных характеристик связано с усилением магнитного взаимодействия в сердечнике и, как следствие, уменьшением вклада энергии магнитостатических полей в общий баланс свободной энергии магнитопровода.

Проблема улучшения эксплуатационных характеристик магнитопроводов из пластин анизотроп¬ной электротехнической стали (ЭС) все еще актуальна |1-4]. Известные способы решения этой задачи можно свести к двум направлениям [5]: а) применение ЭС с как можно более высокими магнитными свойствами; б) совершенствование конструкции магнптопроводов на основе учета особенностей процессов персмагничивания ЭС в сердечнике. Так, в результате применения высоко-гекстурованных сталей типа Hi-В [3, 4, 6] вместо традиционных материалов потери энергии в магнитопроводах трансформаторов были снижены на 7-20%, токи возбуждения — на 20-55%, уровень шума — на 2-7 дВ. К еще более заметным изменениям характеристик магнитопроводов (при использовании одной и той же марки ЭС) может привести модификация стыка пластин в угловых участках [5]. Однако следует заметить, что условия эксплуатации трансформаторов и преобразователей специального назначения (например трансформаторов с повышенной механической прочностью) далеко не всегда позволяют реализовать такого рода конструкционные изменения, как, например, замена прямого стыка на косой стык пластин в угловых участках магнитопроводов.

В |7] было отмечено, что положительное воздействие на свойства магнитопроводов из пластин анизотропной ЭС оказывает лазерная обработка областей в пределах углового участка. В настоящей статье исследуются возможности улучшения свойств магнитопроводов с прямым стыком пла¬стин ЭС в угловых участках за счет размещения в нем тонких пластин из аморфного материала.

Экспериментальная процедура. Магнитопроводы в форме квадратов со стороной 280 мм собирались из пластин ЭС (марка 3409, Новолипецкий метал¬лургический завод) размерами 250x30x0,3 мм с прямым стыком в угловых участках. Между слоями: пластин стали в пределах каждого углового участка размещались пластинки из 1 аморфного сплава Fe78В13Si9 толщиной 0,025 мм (в дальнейшем — замыкающие пластинки) с более высокой магнитной проницаемостью. Электромагнитные характеристики магнитопроводов были измерены до и после размещения в них таких пластинок. Витки обмоток для измерения индукции) витки намагничивающих катушек не охватывали; часть сечения сердечника, где находились замыкающие пластинки. Потери энергии в магнитопроводе измеряли ваттметровым методом [8] при частоте переменного тока f=50 Гц в интервале индукции Вm=0,6-1,7 Тл. Одновременно фиксировали силу тока н катушках возбуждения. С помощью узких обмоток (шириной 0,2 мм) из тонкой проволоки (диаметром 0,05 мм) исследовали изменение значений магнитной индукции вдоль каждой из че¬тырех сторон сердечника в пределах объемов, охватываемых витками намагничивающей обмотки.

Напряженность внутреннего магнитного поля Нi в различных участках магнитопровода измеряли индукционными датчиками, размещенными на поверхностях верхнего слоя пластин ЭС [9, 10], с разрешением по полю не ниже 5 А/м. Датчики толщиной 0,3 мм имели размеры 5x20 мм. Напряженность внешнего поля Не измеряли этими же датчиками внутри намагничивающих обмоток, когда сердечник из пластин ЭС отсутствовал. Методика таких измерений подробно описана в [11, 12].

Список литературы

1. Coey J.M.D. Wither magnetic materials? - J. Magn. Magn.Mater.,1999, vol.196- 197.

2. Arroti A.S. - J. Magn. Magn. Mater.. 2000. vol. 215-216.

3. Kubota Т., Fujikura M., Ushigami Yo. - J. Magn. Magn.Mater., 2000, vol.215—216.

4. lshigami Y., Mizokami M., Fujikura M. et al. Recent Development of low-loss grain-oriented silicon steel. — J. Magn.Magn. Mater.. 2003, vol.254-255.

5. Maiiopeu А.И., Пшеничный Г.И., Чечслюк Я.З. и др. Магнитопроподы силовых фапсформаторов. - М.: Энергия, 1973.

6. Naguchi S., Yamomoto Т., Sakakura A. New grainoriented silicon with high permeability oriented core Hi—Bi. IEEE Trans.Magn., 1974, vol.

7. Sheiko L., Moroshkin A., Gaiduk S. The characteristic properties of magnetization processes oi'3% Si-Ee sheets in the core of transformers. - Magn. Magn. Mater., 1996. vol. 157—158.

8. Кифер И. Испытания ферромагнитных материалов. - М.:Энергия, 1969.

9. Jomamoto Т., Ohya Y. Single sheet tester for measuring core losses and permeabilities in a silicon steel sheet. - IEEE Trans.Magn., 1974, vol. 2.

10. Nakata Т., Ishihara Y., Nakaji M., Todaka T. Comparison between the H-eoil method and the magnetizing current method for the single sheet tester. - J. Magn. Magn.Mater., 2000, vol.215-216.

11.Sheiko L., Gaiduk S., Brekharya G. Spatial distribution of the gapstray llelds and its inlluence on domain structure and magnetization processes of laminated g.o. silicon steel sheets. - J. Magn. Magn. Mater., 1997, vol.168.

12.Гайдук СП. Магнитостатические поля в сердечниках из пластин анизотропной электротехнической стали: Дис... канд. физ.-мат. наук. — Харьковский национальный ун-т им. В.Н.Каразина, 2002.


Авторы: Гайдук Сергей Павлович в 1994 г. окончил физический факультет Запорожского государственного университета. Кандидатскую диссер¬тацию «Магнитостатические поля в сердечниках из пластин анизотропной электротехнической стали» защитил в Харьковском национальном университете им. В.Н. Каразина (г. Харьков) в 2002 г. Доцент кафедры прикладной физики Запорожского национального университета,Украина.

Шейко Леонид Макарович в 1969 г. окончш физико-математический факультет Запорожского педагогического института. В 1985 г. в Свердловском государственном институте защитил кандидатскую диссертацию «Влияние плоского напряженного состояния на магнитные свойства кристаллов кремнистого железа». Доцент кафедры прикладной физики Запорожского национального университета,Украина.

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Электричество
Материал размещен на www.transform.ru 3.03.2008 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????