Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении
Материалы, применяемые для изготовления трансформаторов, могут быть разделены на активные, к которым относятся электротехническая сталь магнитопровода и обмоточные провода; электроизоляционные, которые необходимы для электрической изоляции обмоток и других токоведущих частей трансформатора, например, электроизоляционный картон, кабельная и телефонная бумага, лакоткань, гетинакс, фарфор, трансформаторное масло и др.; конструкционные, требующиеся для изготовления деталей остова, бака, охладительных устройств, различных крепежных деталей и т. д. и другие материалы, полуфабрикаты и аппараты.
Для изготовления магнитопроводов применяется тонколистовая легированная электротехническая сталь. Эта сталь бывает горячее- и холоднокатаная.
Первоначально применялась горячекатаная сталь, допускавшая индукцию В до 1,4—1,45 тл. Хотя качество этой стали в части уменьшения удельных потерь (вт/кг) постепенно улучшалось, однако в последние годы горячекатаная сталь стала вытесняться появившейся в 40-х годах холоднокатаной текстурованной сталью. Холоднокатаная сталь имеет удельные потери, в 1,5—2 раза меньшие, чем у горячекатаной стали, и значительно большую магнитную проницаемость. Она позволила повысить индукцию до 1,6—1,7 тл. По мере обеспечения трансформаторостроения холоднокатаной сталью будет осуществлен полный переход на эту сталь взамен горячекатаной.
Снижение удельных потерь в стали имеет весьма большое значение для уменьшения расхода активных и конструкционных материалов (а следовательно, и стоимости трансформатора) и повышения коэффициента полезного действия трансформатора.
Основным материалом для изготовления обмоток трансформаторов является обмоточная медь (или алюминий), представляющая собой изолированный медный (или алюминиевый) провод круглого или прямоугольного сечения. Размеры и марки проводов см. в § 12.2.
Электроизоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении, должны обладать определенными свойствами, из которых наиболее важными являются электрическая и механическая прочность, гигроскопичность и нагревостойкость.
Одним из основных изоляционных материалов является электрокартон толщиной от 0,5 до 3 мм. Он обладает хорошими электрическими характеристиками, повышенной масловпитываемостью и механической прочностью. Электрокартон применяется для изготовления различных изоляционных деталей (см. гл. XII—XIV).
Кабельная бумага толщиной 0,12 мм применяется как изоляция между слоями обмоток и для изолирования концов обмоток и отводов.
Лакоткань шелковая и хлопчатобумажная применяется для изолирования концов обмоток и отводов, а также для усиления изоляции отдельных мест обмоток, например в местах паек проводов.
Хлопчатобумажные ленты, киперная и тафтяная, применяются для механической защиты изоляции и вообще как вспомогательный крепежный материал.
Бумажно-бакелитовые цилиндры и трубки применяются в качестве каркасов для намотки обмоток (цилиндры) и для изолирования стяжных шпилек магнитопроводов и отводов (трубки).
Гетинакс листовой толщиной до 50 мм используется для изготовления изолирующих досок и панелей, а также деталей конструкции переключающих устройств.
Фарфор применяется для изготовления проходных изоляторов (вводов) и некоторых изоляционных деталей сухих трансформаторов.
К электроизоляционным материалам относятся также различные лаки и эмали. Лаки № 202 и 302 печной сушки служат для лакировки пластин магнитопровода. Лаки ГФ-95 и 447 печной сушки служат для пропитки обмоток масляных (ГФ-95) и сухих (447) трансформаторов. Лак БТ-99 воздушной сушки и эмаль ГФ-92 печной сушки создают прочную влагостойкую наружную пленку и применяются для покрытия обмоток и других частей сухих трансформаторов, работающих в среде повышенной влажности.
Следует отметить, что в современных конструкциях обмоток масляных трансформаторов, обеспечивающих их механическую прочность, на ряде заводов полностью отказались от их пропитки.
Трансформаторное масло служит одновременно двум целям: для повышения электрической прочности изоляции трансформатора и для улучшения условий его охлаждения. Применение трансформаторного масла дало возможность, с одной стороны, повысить электромагнитные нагрузки (индукцию и плотность тока) на активные материалы и тем самым уменьшить их расход и, с другой стороны, строить трансформаторы большой мощности и на высокие напряжения.