RU2016432C1

RU2016432C1 - Method of manufacture of butt magnetic circuit

Info

Publication number: RU2016432C1
Authority: RU
Inventors: Д.И. Петровский; Л.Д. Вислобоков; М.А. Останина; А.Н. Васильев
Original assignee: Научно-исследовательский институт измерительных приборов
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: in compliance with method upper yoke of butt magnetic circuit is put on magnetodielectric material in liquid or paste-like state applied to butt surfaces of rods and is fastened by bracing structures. Flexible material with low adhesion and low magnetic resistance with certain composition of compound is used as magnetodielectric material. EFFECT: facilitated manufacture, reduced manufacturing costs.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении стыковых магнитопроводов в силовых трансформаторах средней и большой мощности. The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of butt magnetic cores in power transformers of medium and high power.

Известен способ изготовления стыковых магнитопроводов, заключающийся в том, что на торцевые поверхности стержней устанавливают верхнее ярмо, причем предварительно при сборке между ярмом и торцевыми поверхностями накладывают магнитодиэлектрическую прокладку, выполненную из материала с низким магнитным сопротивлением. Затем всю конструкцию скрепляют стяжным устройством [1]. A known method of manufacturing a butt magnetic cores, which consists in the fact that the upper yoke is installed on the end surfaces of the rods, and previously during assembly between the yoke and the end surfaces a magnetodielectric strip made of a material with low magnetic resistance is applied. Then the whole structure is fastened with a clamping device [1].

Недостатком данного способа является то, что применяемые магнитодиэлектрические прокладки в трансформаторах со стыковым магнитопроводом не могут полностью заполнить воздушные зазоры в местах стыков, что приводит к ухудшению электромагнитных характеристик магнитопроводов. Так, если стыкуемые поверхности не подгоняются с высокой точностью и не шлифуются, что практически невозможно в серийном производстве, то согласно отраслевой документации сопрягаемые поверхности можно изготовить с точностью по 12 квалитету (ОСТ 4ГО. 010,207. Допуски и посадки гладких соединений с размером до 5000 мм). При габаритных размерах трансформаторов средней мощности колебания размеров зазоров только из-за допусков параллельности и плоскостности составляет около 1 мм, причем зазор на одном и том же сопряжении может изменяться от 0 до 1 мм (ОСТ 4ГО.010.221-81. Отклонения формы и расположения поверхностей. Допуски, назначение и применение). Магнитодиэлектрические заполнители в виде прокладок невозможно изготовить с переменной толщиной в каждом зазоре применительно к каждому конкретному сопряжению. В качестве магнитодиэлектрического заполнителя возможно применение прокладок из эластичных материалов, например, на основе каучуков, которые можно изготавливать с минимальной толщиной, равной 1±0,5 мм (ТУ 38.105376-82. Допуски на изделия из резины). Возможная деформация таких прокладок при сжатии не превышает 20% , что явно недостаточно для компенсации зазоров в сопрягаемых поверхностях магнитопроводов. The disadvantage of this method is that the used magnetodielectric gaskets in transformers with a butt magnetic circuit cannot completely fill the air gaps at the joints, which leads to a deterioration in the electromagnetic characteristics of the magnetic circuit. So, if the mating surfaces are not adjusted with high accuracy and are not ground, which is practically impossible in mass production, then according to industry documentation, mating surfaces can be manufactured with an accuracy of 12 quality (OST 4GO. 010,207. Tolerances and fit smooth joints with sizes up to 5000 mm ) With the overall dimensions of medium-power transformers, the gap size fluctuations only due to the tolerances of parallelism and flatness are about 1 mm, and the gap on the same interface can vary from 0 to 1 mm (OST 4GO.010.221-81. Deviations in the shape and location of surfaces . Tolerances, purpose and application). Magnetodielectric fillers in the form of gaskets cannot be made with a variable thickness in each gap in relation to each specific pairing. As a magnetodielectric filler it is possible to use gaskets made of elastic materials, for example, based on rubbers, which can be made with a minimum thickness of 1 ± 0.5 mm (TU 38.105376-82. Tolerances on rubber products). The possible deformation of such gaskets under compression does not exceed 20%, which is clearly not enough to compensate for gaps in the mating surfaces of the magnetic cores.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления стыкового магнитопровода, при котором верхнее ярмо устанавливают на нанесенный на торцевые поверхности стержней магнитный клей, затем всю конструкцию скрепляют стяжным устройством [2]. The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of manufacturing a butt magnetic circuit, in which the upper yoke is installed on the magnetic glue applied to the end surfaces of the rods, then the whole structure is fastened with a coupling device [2].

Применение магнитных клеев позволяет эффективнее заполнять воздушные промежутки в местах стыковок при минимальной толщине слоя клеевой композиции в зазоре. Способ-прототип имеет следующие недостатки. При необходимости ремонта трансформатора разъем магнитопровода по стыкуемым поверхностям обычно приводит к повреждениям магнитопровода и ухудшению магнитных характеристик, препятствующих его полноценному повторному использованию. Кроме того, в клеевых соединениях развиваются остаточные напряжения, которые возникают вследствие усадки полимера клеевой композиции при его структурировании, различных внешних воздействиях, а также из-за различий в коэффициентах линейного расширения клея и склеиваемых материалов. Причем, наличие адгезионных связей снижает возможность релаксации образующихся напряжений. The use of magnetic adhesives makes it possible to more efficiently fill the air gaps in the joints with a minimum thickness of the adhesive composition in the gap. The prototype method has the following disadvantages. If it is necessary to repair the transformer, the connector of the magnetic circuit along abutting surfaces usually leads to damage to the magnetic circuit and deterioration of magnetic characteristics that impede its full reuse. In addition, residual stresses develop in adhesive joints, which arise due to the shrinkage of the polymer of the adhesive composition during its structuring, various external influences, and also due to differences in the linear expansion coefficients of the adhesive and the materials to be bonded. Moreover, the presence of adhesive bonds reduces the possibility of relaxation of the resulting stresses.

Таким образом, применение клеев для заполнения зазоров в местах стыков стыковых магнитопроводов затрудняет разборку магнитной системы при ремонте, приводит к образованию механических напряжений и ухудшению свойств электротехнической стали в зоне стыка. Thus, the use of adhesives to fill the gaps at the joints of the butt magnetic cores makes it difficult to disassemble the magnetic system during repair, leads to the formation of mechanical stresses and deterioration of the properties of electrical steel in the joint zone.

Предлагаемое изобретение позволит снизить потери и токи холостого хода, обеспечить высокую ремонтоспособность, сохранить эксплуатационные свойства магнитопровода при жестких механических воздействиях в широком интервале температур. The present invention will reduce losses and idling currents, provide high maintainability, maintain the operational properties of the magnetic circuit under severe mechanical stress in a wide temperature range.

Поставленные задачи и технический результат достигаются тем, что в способе изготовления стыкового магнитопровода, при котором верхнее ярмо устанавливают на нанесенный на торцевые поверхности стержней магнитодиэлектрический материал, находящийся в жидком или пастообразном состоянии, а затем скрепляют стяжными конструкциями, согласно изобретению в качестве магнитодиэлектрического материала используют состав на основе кремнийорганического каучука с ферромагнитным наполнителем при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Каучук кремний-
органический 100-110
Катализатор 3-6
Железо карбонильное 250-450
При этом магнитодиэлектрический материал наносят на стыкуемые поверхности и в последующем стягивают верхнее ярмо и сердечник до перехода материала в эластичное состояние.The tasks and technical result are achieved by the fact that in the method of manufacturing a butt magnetic circuit, in which the upper yoke is mounted on a magnetodielectric material deposited on the end surfaces of the rods in a liquid or pasty state, and then fastened with clamp structures, according to the invention, the composition is used as a magnetodielectric material based on organosilicon rubber with a ferromagnetic filler in the following ratio of components, parts by weight:
Silicon rubber
organic 100-110
Catalyst 3-6
Carbonyl Iron 250-450
In this case, the magnetodielectric material is applied to abutting surfaces and subsequently tighten the upper yoke and core until the material transitions to an elastic state.

Выполнение магнитодиэлектрика из вышеприведенного материала позволяет эффективно заполнить зазоры при минимальной толщине слоя магнитодиэлектрического материала, обеспечив минимальное магнитное сопротивление в местах стыков верхнего ярма со стержнями сердечника. Причем, отсутствие механических воздействий на сталь в зоне стыков со стороны эластичного магнитодиэлектрика в процессе перехода материала из жидкого или пастообразного состояния в эластичное, при климатических, механических (удары, вибрация) воздействиях также снижает возможные электромагнитные потери в области стыков. The implementation of the magnetodielectric of the above material allows you to effectively fill the gaps with a minimum layer thickness of the magnetodielectric material, providing a minimum magnetic resistance at the joints of the upper yoke with the core rods. Moreover, the absence of mechanical impacts on steel in the area of joints from the side of the elastic magnetodielectric during the transition of the material from a liquid or pasty state to elastic, under climatic, mechanical (shock, vibration) effects also reduces possible electromagnetic losses in the joints.

Обеспечение высокой ремонтоспособности достигается за счет того, что магнитодиэлектрик в зазоре между верхним ярмом и сердечником обладает незначительной адгезией и позволяет без ухудшения качества магнитной системы многократно снимать и вновь монтировать верхнее ярмо, производить съем и установку катушек и других элементов трансформатора. Ensuring high maintainability is achieved due to the fact that the magnetodielectric in the gap between the upper yoke and the core has little adhesion and allows, without compromising the quality of the magnetic system, repeatedly removing and re-installing the upper yoke, removing and installing coils and other transformer elements.

Предлагаемый способ изготовления стыкового магнитопровода реализован следующим образом. The proposed method for manufacturing a butt magnetic circuit is implemented as follows.

Первоначально готовят магнитодиэлектрический материал. Для этого в емкости тщательно перемешивают до однородного состояния в течение 5-10 мин исходные компоненты в следующем соотношении, мас.ч.: Каучук СКТН 10
Метилтриаце-
токсисилан (ка- тализатор К-10С) 4
Железо карбо- нильное Р-10 300
Жизнеспособность приготовленного магнитодиэлектрика при температуре 15-35^оС составляет не более 20 мин и зависит от количества введенного катализатора.Initially, magnetodielectric material is prepared. To do this, the initial components are thoroughly mixed in a container until homogeneous for 5-10 minutes in the following ratio, parts by weight: rubber SKTN 10
Methyltriace-
toxisilane (catalyst K-10C) 4
Carbonyl iron P-10 300
Viability magnetodielectric cooked at a temperature of 15-35 ^{° C} is not more than 20 minutes and depends on the amount of injected catalyst.

Стыкуемые поверхности магнитопровода должны быть выполнены с обеспечением плоскостности, с точностью, приемлемой для производства. The abutting surfaces of the magnetic circuit should be performed with the provision of flatness, with accuracy acceptable for production.

Приготовленный состав наносят шпателем на торцевые поверхности стержней, толщина слоя 2-3 мм. Затем равномерно стягивают предусмотренными в конструкции стяжными пластинами - фиксаторами. The prepared composition is applied with a spatula on the end surfaces of the rods, the layer thickness of 2-3 mm Then they are evenly pulled together with the clamping plates provided for in the design - clamps.

Стяжные пластины выполнены из немагнитной стали 12х18Н9Т ГОСТ 5632-72, были установлены около стержней и притянуты к ним самослипающейся лентой РЭТСАР-А ТУ 38-103, 172-80. The connecting plates are made of non-magnetic steel 12x18H9T GOST 5632-72, were installed near the rods and pulled to them by a self-adhesive tape RETSAR-A TU 38-103, 172-80.

Выдавленный избыток магнитодиэлектрика удаляют. Все операции по нанесению магнитодиэлектрического материала на поверхности стержней и стяжке магнитопровода должны быть выполнены в пределах жизнеспособности материала. Полимеризация состава происходит в естественных условиях. The extruded excess of the magnetodielectric is removed. All operations on the application of magnetodielectric material on the surface of the rods and the screed of the magnetic circuit must be performed within the viability of the material. The polymerization of the composition occurs in vivo.

Механическим воздействиям (вибрациям, ударам) магнитопровод рекомендуется подвергать не ранее, чем через 24 ч (после окончания процесса полимеризации). It is recommended that the magnetic circuit be exposed to mechanical influences (vibrations, shocks) no earlier than 24 hours after the end of the polymerization process.

В настоящее время изготовлены и испытаны блоки преобразователей - трансвентили ПВ 12-24, ПВ 25-24, ПВ 31-36, ПВ 60-39 и др., каждый из которых содержит высоковольтный трансформатор и выпрямительные столбы на выходной высоковольтной обмотке. Так, трансвентиль ПВ 60-39 содержит трехфазный трансформатор мощностью 70 кВА на частоту 400 Гц, трансвентиль ПВ 25-24 - трансформатор мощностью 50 кВА на частоту 400 Гц и т.д. At present, converter units are manufactured and tested - transventiles PV 12-24, PV 25-24, PV 31-36, PV 60-39, etc., each of which contains a high-voltage transformer and rectifier posts on the output high-voltage winding. So, PV 60-39 transventil contains a three-phase transformer with a power of 70 kVA at a frequency of 400 Hz, PV 25-24 transventil contains a transformer with a power of 50 kVA at a frequency of 400 Hz, etc.

Применение в этих устройствах стыковых магнитопроводов с заполнением воздушных зазоров в местах стыков сердечника магнитопровода с ярмом новым материалом, который при отверждении образует эластичную прокладку с малым магнитным сопротивлением и низкой адгезией к стыкуемым поверхностям обеспечивает появление новых свойств в конструкции магнитопровода, а именно максимально возможное в практике улучшение электромагнитных характеристик, высокую ремонтоспособность, сохранение эксплуатационных свойств при жестких механических воздействиях в широком интервале температур (- 60...+ 200^оС). Эти данные подтверждены протоколами испытаний магнитодиэлектрического материала на основе кремнийорганического каучука и карбонильного железа и магнитопроводов с этим материалом. (Протоколы находятся в первичных материалах заявки).The use of butt magnetic cores in these devices with filling air gaps at the joints of the core of the magnetic circuit with yoke with new material, which when cured forms an elastic gasket with low magnetic resistance and low adhesion to mating surfaces, provides new properties in the magnetic circuit design, namely, the maximum possible in practice improvement of electromagnetic characteristics, high maintainability, maintenance of operational properties under hard mechanical impact tviyah a broad temperature range (- 60 ... + 200 ° ^C). These data are confirmed by test protocols for a magnetodielectric material based on organosilicon rubber and carbonyl iron and magnetic cores with this material. (Protocols are in the primary materials of the application).

Claims

METHOD FOR MANUFACTURING A BUTT MAGNETIC WIRE, in which the upper yoke is mounted on a magnetodielectric material applied to the end surfaces of the rods in a liquid or pasty state, and fastened with clamp structures, characterized in that, in order to reduce losses and no-load currents, improve maintainability, maintain operational properties under severe mechanical stress in a wide temperature range, an elastic material with low adhesion is used as a magnetodielectric her and low magnetic resistance, compound composition, parts by weight:
Silicone rubber 100 - 210
Catalyst 3-6
Carbonyl Iron 250 - 450