tehnologia de fabricare a miezului feromagnetic la transformatoare electrice

Click here to load reader

Post on 04-Aug-2015

228 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

referat

TRANSCRIPT

C U P R I N S

CAP 1. Generaliti 2 CAP 2. Miezurile magnetice pentru maini electrice rotativ..8 CAP 3. Miezurile magnetice pentru transformatoare electric......21 CAP 4. Miezurile magnetice pentru aparate electric30 CAP 5. N.T.S.M..32 BIBLIOGRAFIE........37

1

CAP 1: GENERALITI

1.1. CLASIFICAREA MIEZURILOR MAGNETICEMiezurile magnetice se pot clasifica dup mai multe criterii. Dup natura fluxului magnetic, se deosebesc: miezurile magnetice pentru flux variabil n timp; miezurile magnetice pentru flux constant n timp. Se cunosc dou cazuri de variaie a fluxului magnetic (corespunztoare celor dou feluri de magnetizri),- i anume: fluxul variabil in timp cu frecvena curentului alternativ care-l produce - magnetizare ciclic - ca la transformatoare i aparate de c.a. ; flux variabil (n miez), ca urmare a rotirii miezului ntr-un cmp magnetic constant n timp sau invers magnetizare de rotaie ca la mainile electrice rotative. Dup forma materialului din care se confecioneaz, se deosebesc: miezuri magnetice din tole (pentru flux variabil i constant) - miezuri magnetice masive (numai pentru flux constant). Dup forma miezului magnetic, pot fi : miezuri magnetice compacte ; miezuri magnetice divizate, din pachete cu canale de rcire ntre ele.

1.2. MATERIALE UTILIZATE N CONSTRUCIA MIEZURILOR MAGNETICESe tie c la trecerea fluxului magnetic prin miez prezint importan dou elemente i anume : solenaia, care produce cmpul magnetic; pierderile ce apar n miezul magnetic. n construcia miezurilor magnetice trebuie ca solenaia necesar producerii unui flux magnetic s fie ct mai mic (consum de energie redus) chiar pentru fluxuri mari. Pentru o anumit seciune a miezului (SFe), flux magnetic mare nseamn inducie magnetic (BFe) mare. n acest caz, pentru a obine o solenaie mic, trebuie ca dup curba de magnetizare a materialului din care este confecionat miezul B = f(H) - care este o caracteristic a materialului - pentru inducia din fier BFe s rezulte o intensitate a cmpului magnetic H mic (curba 1, fig. 1.1).2

Fig. 1.1. Curba de magnetizare B= f(H), a materialului. Pierderile n miezul magnetic numite pierderi principale n fier- apar numai n cazul fluxurilor variabile, datorit curenilor turbionari din tolele miezului - pierderi prin curei turbionari - i datorit fenomenului de histerezis pierderi prin histerezis. Pierderile prin histerezis sunt proporionale cu aria ciclului de histerezis (fig. 1.2).

Fig. 1.2. Aria ciclului de histerezis.

De obicei. Aceste pierderi se calculeaz global cu relaia : (1.1) n care : P10/50 snt pierderi specifice (W/kg), reprezentnd pierderile pentru 1 kg din miezul magnetic la frecvena de 50 Hz i inducia de 1T, n W/kg ; f este frecvena de variaie a fluxului magnetic din miez, n Hz; BFe - inducia magnetic n miez, n T; GFe - masa poriunii din miezul magnetic n care se calculeaz pierderile, n kg (masa net a fierului) ; kp - coeficient (tehnologic) de majorare a pierderilor n fier, datorit confecionrii miezului magnetic din tole. Pentru magnetizarea ciclic, f este chiar frecvena curentului alternativ care o produce, iar pentru magnetizarea de rotaie : (1.2) unde: p este numrul de perechi de poli ai mainii ;3

n turaia, n rot /min. Pierderile specifice (p10/50) i curba de magnetizare B= f(H) sunt caracteristici de material i sunt date direct de fabrica ce livreaz materialul pentru confecionarea miezului magnetic. Rezult c pentru obinerea unor caracteristici superioare ale produsului este necesar ca : - solenaia pentru magnetizare s fie mic (cmpul H mic) ; - pierderile specifice (p10/50) s fie mici, pentru flux variabil), ceea ce se poate obine prin utilizarea unui material caracterizat printr-un ciclu de histerezis cu o pant ct mai mare i o suprafa ct mai mic. n acest scop, pentru confecionarea miezurilor magnetice se folosesc materiale feromagnetice sub form de table laminate (din care se fac tolele) sau sub form masiv turnate, laminate sau forjate. Pentru reducerea pierderilor specifice, tablele pentru tole sunt din oel aliat cu siliciu (24% Si), numit i oel electrotehnic slab aliat, mediu aliat sau puternic aliat in funcie de procentul de siliciu ; grosimea lor este de 0,3 0,35 mm (pentru transformatoare i aparate electrice) i de 0.5 mm pentru maini rotative). Adaosul de siliciu reduce pierderile specifice in fier, ns mrete concomitent cmpul H, necesitnd un curent de magnetizare mai mare. n figura 1.1 este reprezentat curba de magnetizare B= f(H), procentul de siliciu fiind variabil (curba 1 cel mai mic, curba 3 cel mai mare). Tablele obinute prin metode obinuite la laminare se numesc table de oel electrotehnic (table silicioase) laminate la cald. Calitile tablei silicioase laminate la cald snt date de SI'AS 673-67. n ultimul timp se folosete tabla silicioas laminat la rece in dou variante : - cu cristale orientate in direcia liniilor de cmp magnetic (pentru reducerea lui H deci a solenaiei), utilizat, n special, la transformare i aparate electrice (unde liniile de cmp au o direcie bine stabilit) i la mainile electrice foarte mari (P> 100 MW), cu pierderi specifice p10/50=0,41,7 W/kg ; - cu cristale neorientate, utilizat la mainile electrice rotative, unde cmpul magnetic este radial, cu p10/50 =23 W/kg. Pentru evitarea creterii pierderilor prin cureni turbionari la miezul mpachetat, datorit scurtcircuitrii tolelor, acestea sunt izolate ntre ele; izolaia se aplic fie dup tanarea tolei, sub forma de pelicul de lac, n cazul tablei laminate la cald, fie direct de fabrica furnizoare sub forma unui strat subire n cazul tablei laminate la rece. Rezult c tabla laminat la rece, n comparaie cu cea laminat la cald,prezint urmtoarele avantaje: -pierderi specifice (p10/50) reduse; -solenaie de magnetizare redus; -posibilitatea izolrii tablei cu pelicule foarte subiri i uniforme.

4

1.3. INFLUENA TEHNOLOGIEI DE FABRICAIE ASUPRA CALITII MIEZURILOR MAGNETICEa. Coeficientul de umplere (de mpachetare) kFe. Pentru miezurile magnetice masive, seciunea net a fierului SFe (strbtut de fluxul magnetic) este egal cu aria geometric S, calculat cu dimensiunile miezului. Pentru miezurile magnetice confecionate din tole mpachetate (fig. 1.3),

Fig. 1.3. Seciune printr-un miez mpachetat din tole. Seciunea net a fierului SFe este mai mic dect aria geometric S, calculat cu dimensiunile miezului. Astfel: (1.3) de unde : (1.4) b i lg, sunt dimensiunile geometrice ale miezului. Din relaia(1.4) se observ c seciunii nete de fier i se poate asocia o lungime net de fier: lFe= kFelg (1.4, a) Rezult c, pentru o utilizare ct mai raional a materialelor, este necesar ca valoarea lui SFe s fie ct mai apropiat de valoarea lui S, adic coeficientul de umplere kFe, s aib valoarea ct mai apropiat de 1. Factorii de care depinde kFe sunt: - calitatea tablei si a tanrii tolei ; - grosimea izolaiei tolelor ; - grosimea tolelor ; - fora de presare (la mpachetare) a miezului. Neuniformitatea grosimii tablei i mrimea bavurilor rezultate din tanarea tolelor influeneaz negativ valoarea lui kFe. De asemenea, mrimea bavurilor influeneaz nefavorabil i pierderile principale n fier. Cu ct, grosimea izolaiei este mai mare, cu att kFe este mai mic. Valorile lui kFe, n cazul izolaiilor uzuale, sunt urmtoarele : - kFe = 0,870,89, tole izolate cu hrtie; - kFe = 0,92...0,93, tole izolate cu lac, dup tanare ; - kFe = 0,95 ... 0,96, tole din tabl laminat la rece ; - kFe = 0,96... 0,97, tole neizolate. Coeficientul kFe crete cu grosimea tolelor si cu creterea forei de presare a tolelor la mpachetare. Fora de presare a tolelor este limitat, ns, de creterea pierderilor principale n fier i a solicitrilor mecanice n elementele de consolidare a miezului.5

b. Coeficientul de majorare a pierderilor n fier kp. Experiena de fabricaie a artat c, orict s-ar respecta tehnologia la miezurile magnetice mpachetate din tole de tabl silicioas, pierderile principale n fier, reale, sunt mai mari dect cele calculate numai cu pierderile specifice ale materialului (p10/50) cu o cantitate corespunztoare coeficientului de majorare kp (v. relaia 1.1). Factorii de care depinde kp sunt : - volumul i calitatea prelucrrilor tolei (tanri) : - calitatea izolaiei dintre tole ; - calitatea mpachetrii i a prelucrrii miezului mpachetat. n timpul operaiei de tanare a tolei, datorit efortului de tiere la care este supus materialul, pe o adncime de circa 0,4-0,6 mm de-a lungul conturului, se produce aa-zisul fenomen de ecruisare, adic distrugerea reelei cristaline intime a materialului i, totodat, la tabla izolat, distrugerea stratului izolant (conturul punctat din fig. 1.4). Ca urmare se produce creteri ale pierderilor principale n fiei, deoarece : - cresc pierderile specifice (p10/50) n volumul de material ecruisat; - cresc pierderile prin cureni turbionari (dup mpachetare), datorit distrugerii pariale a stratului de izolaie a tolei.

Fig. 1.4. Fenomenul de ,,ecruisarela tanarea sau tierea tolelor (n lungul conturului). Din figura 1.4 se observ c fenomenul de ecruisare are o influen mai mare n special la miezurile mici, la care adncimea de ecruisare de-vine procentul mai mare fa de latura B a tolei. De aceea, la tolele cu cristale orientate se folosete metoda de recoacere a tolei(dup tanare), care ajut la reorientarea cristalelor, n zona ecruisat, iar la cele izolate cu oxizi, chiar la refacerea stratului de izolaie deteriorat (prin recoacere n atmosfer de gaz).

Calitatea izolaiei dintre dou tole dup mpachetare influeneaz direct coeficientul de majorare a pierderilor in fier kp ; datorit acestui fapt, izolaia tolelor trebuie s satisfac urmtoarele cerine: - s fie uniform i compact (fr fisuri); - s fie ct mai subire ; - s aib rezisten mecanic i elasticitate corespunztoare : - s aib proprieti termice (limit de funcionare si coeficient de dilataie) corespunztoare. Datorit mpachetrii din tole,ntotdeauna dimensiunile finite ale miezului difer de ale tolei propriu-zise prin aa-numitul joc de mpachetare, provenit din