Раздел: Документация
0 ... 21 22 23 24 25 26 27 ... 35 Характерная конструкция ИТ со стержневой МС витого типа прямоугольного сечения с цилиндрическими обмотками приведена на рис. 6.9. Здесь на МС 5 накладывается изоляция 4 первичной обмотки  Рис. 6.8, Конический каркас вторичной обмотки с вводом посредине  Рис. 6.9. Компоновка ИТ с витой стержневой магнитной системой из трансформаторной бумага или электрокартона. На изоляцию наматывается первичная обмотка 2. На витки первичной обмотки накладывается междуобмоточная изоляция 3 такого же типа, и на нее наматывается вторичная обмотка 1. При разрезной МС первичная обмотка наматывается на клеенный съемный каркас из злектрокартона. Каждая часть обмоток представляет собой катушку. Катушка съемная, что позволяет механизировать ее изготовление. Трансформатор с такой бумажно-масляной изоляцией широко применяется при напряжении до 50 кВ и в отдельных случаях - до 100 кВ. Если ИТ работает в напряженном тепловом режиме, что почти всегда имеет место при большой частоте повторения импульсов, в конструкции на рис. 6.9 необходимо создать хорошие условия для отвода теплоты от МС и обмоток. Улучшить отвод теплоты от МС можно, оставляя между МС и каркасом первичной обмотки некоторый зазор, образующий масляный канал. Однако зто не улучшает теплоотвод от обмоток, так как они теплоизолированы (бумажно-масляная изоляция). 144 . Улучшить теплоотвод как от МС, так и от обмоток можно, применяя в качестве каркасов обмоток профилированные рейки 1 и 2 из органического стекла, как показано на рис. 6.10. Провода первичной и вторич-  Рис. 6.10. Поперечное сечение стержня с обмотками на профилированных рейках  Рис. 6.11. Коническая обмотка со слоистой изоляцией ной обмоток 3 и 4 наматываются непосредственно на рейки, механическая прочность обмоток обеспечивается за счет натяга проводов. Профильные канавки вдоль реек служат для удлинения пути поверхностного разряда. При больших напряжениях для усиления изоляции целесообразна установка барьеров 5 из пластин органического стекла или электрокартона. В таком ИТ обмотки и МС свободно омываются маслом, благодаря чему создаются хорошие условия для теплоотвода. Данная конструкция трансформатора целесообразна при напряжении 50 ... 100 кВ, когда размеры изоляционных промежутков достаточно велики для применения реек. В конструкции ИТ на рис. 6.9 легко реализуется обмотка конического типа. Для этого межслоевая изоляция накладывается таким образом, чтобы толщина ее плавно увеличивалась по длине намотки с увеличением напряжения, как показано на рис. 6.11 и 6.12. Обмотка на рис. 6.11 целесообразна при относительно небольшом напряжении, когда влияние краевого эффекта ослабляется некоторым увеличением размеров изоляционных промежутков". Обмотка на рис. 6.12 с вводом посредине целесообразна при напряжении до 100 кВ, когда увеличение изоляционных промежутков существенно увеличивает длину намотки и размеры ИТ. Если позволяет длина стержня, то и при меньших напряжениях всегда целесообразна обмотка с вводом посредине, так как она позволяет принимать минимальные размеры изоляционных промежутков и благодаря этому уменьшать объем МС. Раскрой полос трансформаторной бумаги или электрокартона для реализации конических обмоток (рис. 6.11 и 6.12) показан на рис. 6.13, а и б соответственно.  При напряжении более 100 кВ целесообразно применение чисто масляной изоляции и обмоток с вводом посредине. Достоинства чисто масляной изоляции реализуются только тогда, когда в соответствующих изоляционных промежутках отсутствуют конструктивные элементы, на которых может возникать поверхностный разряд. Конструкции обмоток, удовлетворяющие этому требованию, приведены на рис. 6.14 и 6.15. Здесь первичные обмотки 2 накладываются на МС 1 одним из описанных ранее способов. Вторичная обмотка 3 в ИТ с цилиндричес- кой обмотками (рис. 6.14) накладывается на сборный каркас из четырех пластин 4, снабженных со стороны торцов пазовыми замками. Верхняя и нижняя пластины крепятся на стержне МС при помощи опор 5, боковые пластины устанавливаются в пазовые замки верхней и нижней пластин и фиксируются в них натягом вторичной обмотки. Наиболее целессообразный материал пластин — органическое стекло, обладающее хорошими изоляционными свойствами и легко поддающееся механической обработке. В ИТ с коническими обмотками (рис. 6.15, позиции — те же, что на рис. 6.14) каркас вторичной обмотки также выполняется из пластин с пазовыми замками, но форма пластин более сложная, пластины изгибаются в средней части. В такой обмотке концы пластин опираются непосредственно ча каркас первичной обмотки или на стержень МС. За счет изгиба пластин каркасу придается дополнительная механическая прочность. Относительно сложный раскрой пластин каркаса поясняется рис. 6.16. Как видно из рис. 6.14 и 6.15, в изоляционных промежутках между первичной и вторичной обмотками нет никаких крепежных деталей,
Рис. 6.14. Цилиндрическая обмотка с масляной изоляцией и вводом посредине
Рис. 6.15. Коническая обмотка с масляной изоляцией и вводом посредине а значит, отсутствуют пути для поверхностных разрядов. Именно благодаря этой особенности конструкции, в ней обеспечивается высокая электрическая прочность и восстанавливаемость изоляции после единичных пробоев или искрений в аварийных режимах работы ИТ. При тща- тельном исполнении пластин каркасы легко собираются й разбираются и имеют достаточную механическую прочность. Как важное обстоятельство отметим, что описанные конструкции ИТ позволяют применять в качестве главной изоляции не трансформаторное масло, а элегаз. При использовании злегаза под давлением более 0,3 МПа электрическая прочность этих конструкций выше, чем при использовании трансформаторного масла. Однако при элегазе затрудняется теплоотвод и требуются баки высокого давления.  Рис. 6.16. Раскрой пластин каркаса конической обмотки с вводом посредине 6.3. МОЩНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ШИХТОВАННОЙ МАГНИТНОЙ СИСТЕМОЙ КРУГОВОГО СЕЧЕНИЯ В различных электрофизических установках необходимы электрические импульсы большой энергии и напряжения при длительности импульса более 100 мкс и форме, возможно более близкой к прямоугольной. Для получения таких импульсов обычно применяются генераторы с искусственной формирующей линией в режиме полного разряда с коммутаторами типа мощных водородных тиратронов или тиристоров. Такие генераторы вследствие малых рабочих напряжений коммутаторов обеспечивают генерацию импульсов большой энергии, но напряжением не более 20 кВ, и возникает необходимость применения ИТ в составе импульсной установки — для повышения напряжения до требуемого. В качестве примера рассмотрим основные этапы проектирования мощного ИТ при следующих исходных данных: энергия импульса 100 кДж; первичное напряжение 20 кВ; вторичное напряжение 400 кВ; полярности первичного и вторичного напряжения противоположны; длительность импульса 200 мкс; длительность фронта импульса 10 мкс; общая неравномерность вершины импульса, включая выброс напряжения на фронте, не более 3%; частота повторения импульсов 5 Гц; нагрузка линейная, емкость нагрузки 0,001 мкФ; индуктивность монтажа 148 первичной и вторичной цепей по 2 мкГн; емкость монтажа первичной цепи 0,1 мкФ; форма импульса генератора практически прямоугольная (это принимается и во*, всех последующих примерах расчета); режим работы импульсной установки — длительный; скважность импульсов 1000. Вследствие большой длительности импульса можно ожидать, что потери в МС на вихревые токи и дополнительные потери в обмотках будут небольшими, и поэтому на первом этапе расчета ими можно пренебречь. С учетом этого из исходных данных следует, что мощность ИТ равна 500 МВт, ток нагрузки 1250 А, ток первичной обмотки 25 кА, приведенное к числу витков первичной обмотки сопротивление нагрузки 0,8 Ом, коэффициент трансформации 20. Проектирование ИТ производится в приводимой ниже последовательности. Прежде всего устанавливается возможность реализации ИТ с заданными параметрами искажений формы фронта импульса при заданной индуктивности и емкости монтажа и нагрузки. С этой целью рассчитываются электромагнитные параметры схемы замещения трансформаторной цепи в соответствии с методикой, изложенной в § 3.7. Согласно исходным данным выброс напряжения на фронте импульса недопустим. По этой причине коэффициент затухания трансформаторной цепи должен быть не менее единицы. В данном случае - для линейного согласованного генератора, когда а =0,5, оптимальный коэффициент затухания, обеспечивающий минимальное удлинение фронта импульса и отсутствие выброса напряжения на фронте, равен единице. В связи с этим принимается коэффициент затухания трансформаторной цепи 5 = 1. Согласно графику на рис. 3.11 Тф = 3,2 при 5 = 1 и а = 0,5. Тогда расчет электромагнитных параметров схемы замещения трансформаторной цепи по формулам (3.45), (3.46) и аналогичных параметров схемы замещения ИТ по формулам (3.48), (3.49) дает следующие значения: 21,2 10 ■ 10~6 ■ 0,8(1 ±\/12 +0,5 - 1) 1,2ТфСс~3,2 • 0,5 = 8,55 мкГн; 1,47 мкГн1; С - ф -гфД 2Glt2 = -10-10 ,6- - = 2,29 мкФ; 13,40 мкФ; 3,2-0,8(1 ± VI +0,5-1) 1 Здесь н далее первый результат расчета соответствует знаку "+", а второй -знаку "-" перед радикалом. В той же очередности эти значения вводятся в последующие формулы. 0 ... 21 22 23 24 25 26 27 ... 35
|
