"
МАЛО И
"'......_
-
мощности --

Р. Х. БАЛЬЯН
ТРАНСФОРМАТОРЫ МАЛОЙ
мощности
ГОСУДАРСТВЕННОЕ СОЮЗНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
СУДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Ленинград
1961

:Книга освещает вопросы теории, расчета, консгрун­
рования и технологии изготов"1ения силовых трансфор­
маторов малой мощности нормальной и повышенных
частот, выходных трансформаторов специальных гене­
раторов повышенной и ультразвуковой частот и транс­
форматоров для питания схем заряда емкостных нако­
пителей, применяемых в различных областях приборо­
строения, радиотехники, автоматики, ультразвуковой
техники и т. д.
:Книга предназначена для инженерно-технических
работников промышленности и научно-исследователь­
ских организаций, занятых проектированием и эксплуа-
1 ацией подобных трансформаторов и аппаратуры, в ко­
торой эти трансформаторы применяются
:Книга можеr быть также использована в качестве
учебного пособин студентами институтов и техникумов
соответствующих специальное~ ей

ОТ АВТОРА
В настоящей книге обобщен опыт разработки трансформато­
ров малой мощности, находящих применение в радиоэлектро­
нике, автоматике, приборостроении и т. д. При этом основное
внимание уделено новым, прогрессивным приемам конструиро­
вания и изготовления трансформаторов с использованием совре­
менных магнитных и электроизоляционных материалов. В этом
направлении в отечественной технике благодаря усилиям боль­
шоrо коллектива инженеров и техников достигнуты значитель
ные успехи.
Теоретическая часть книги основывается, главным образом,
на работах автора. Ряд результатов в области технологии из
готовления и выбора магнитных материалов получен в процессе
работы, проведенной под его руководством.
Автор выражает глубокую признательность А. И. Клюсс и
М. В. Лукьянову, взявшим на себя труд просмотреть отдельные
главы рукописи, К. Г. Бирагову, выполнившему существенную
часть рисунков, Л. М. Гарткевич и другим своим сотрудникам,
участвовавшим в проведении экспериментальной и расчетной
работы, а также всем тt:>м лицам, которые помогли ему ценными
советами и сведениями.
1*

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
БТ - броневой трансформатор
В - выпрямитель
ВТ - выходной трансформатор
ВТН - настраиваемый: выходной
трансформатор
ВТНН - ненастраиваемый выходной
трансформатор
4
П - поверхность охлаждения
Пк - поверхность охлаждения
катушек (на фа~у)
П~ - полная наружная поверх­
ность катушек (на фазу)
Пс - поверхность охлаждения
сердечника
СТ - стержневой трансформатор
1СТ - однокатушечный: стержне­
вой: трансформатор
Т - трансформатор
ТП - трансформатор питания
ТТ - тороидальный трансформа­
тор
ЗТ - трехфазный: трансформатор
Ц - стоимость активных мате­
риалов
Э - обобщенный: экономический
показатель (вес, объем или
стоимость в общем виде)
к 1 - вспомогательный коэффи-
4,44 х 10-б
циент: к1 = -----
n
к1 - коэффициент, учитываю-
щий падение напряжения
в первичной обмотке
к 11 - то же для вторичных обмо­
ток
Ка - коэффициент заполнения
окна алюминием
к 8 - коэффициент, учитываю-
щий вид схемы выпрямле­
ния при приведении вторич­
ного тока к первичной об­
мотке
Квып - коэффициент выпучивания
при намотке катушек
Кк - коэффициент учета уравни­
тельных токов в обмотках
катушек выходного транс­
форматора
Км - коэффициент запоJшения
окна медью
Кну - коэффициент, отражающий
наличие
неучитываемых
потерь в выходном транс­
форматоре
Кок - коэффициент заполнения
окна магнитопровода про­
водниковым материалом
Кс - коэффициент заполнения
сердечника магнитопрово­
дящим материалом
Кт - коэффициент трансформа­
ции (от большего числа
витков к меньшему)
к~- то же, но в обратном по­
рядке
Кукл - коэффициент укладки при
намотке катушек
кц - коэффициент геометрии по
стоимости
к 9 - коэффициент геометрии в
общем виде (по объему,
.
весу или стоимости)
к 9 - его промежуточное значе-
ние
Кре - коэффициент зависимос1·и
между В и Н_ на линей­
ном участке кривой намаг­
ничивания
кg - коэффициент геометрии по
весу
к1 - коэффициент увеличения
габаритной: мощности вы­
ходного трансформатора
против мощности вторич­
ной обмотки

кj- коэффициент, учитываю-
щий распределение провод­
ников в катушках высоко­
вольтных
тороидальных
трансформаторов
кр- коэффициент нарастания
мощности ряда трансфор­
маторов
кр - коэффициент увеличения
потерь в готовом сердеч -
нике по сравнению с поте­
рями исходного материала
кро - коэффициент роста потерь
в сердечнике при введении
зазора
Ки - коэффициент, учитываю-
щий падение напряжения
в обмотках
Kv - коэффипиент геометрии по
объему
к 3 - коэффициент необходимого
увеличения расчетного за­
зора в сердечнике ВТН
из-за явления выпучивания
т. м. м. - трансформатор малой мощ­
ности
ц- удеJ1ьная стоимость ма1ери­
алов трансформатоrа
:1 - удельный
экономический
показатель в общем виде
(удельный объем, вес и с го­
имость)
В - магнитная индукция
Вхх - индукция в сердечнике при
холостом ходе трансформа­
тора
8 0 - индукция, отсекаемая про­
должением линейного уча­
с1ка кривой намагничива­
ния на оси ординат (по
рис. 80)
8 1 - произвольное значение ин­
дуtщии
Вп - ее фиксированное зн;~чение
8 7 - остаточная индукция
С - емкость накопи·rеля
D.- наружный
диаметр торои­
дального сердечника; баро­
метрическое давление окру­
жающей среды
D 0 - фиксированное
значение
давления
Dcp - средний диаметр тороидаль­
ного сердечника
Е - действующее
значение
э.д.с.
Еа-iэлект~ическая прочиос'П!
изоляционных материалов
в действующих зна 11ениях
G - вес трансформатора
Gc - вес магнитного материала
сердечника (на фазу)
Gк - вес проводникового мате­
риала катушек (на фазу)
Gиз - вес изоляции (на фазу)
Н_
-
действующее значение на-
11ряженности намагничива•
ющего магнитного поля (на
переменном токе)
1 - приведенное к первичной
обмотке действующее зна­
чение вторичного тока (на­
грузочная составляющая
первичного тока); в гла­
Вf' VI-дсйствующее зна­
чение тока во вторичной
обмотке
13 - действующее значение тока
в зарядном сопротивлении
In - полный ток намагничива­
ния в номинальном (рабо­
чем) режиме; в главе VI-
средний ток через накопи­
тель за время заряда
1Охх -- полный ток намагничива­
ния при холостом ходе
1па -- активная со1:тавляющая
полного тока намагничива­
ния в номинальном (рабо­
чем) режиме
1Оμ - его реактивная (намагни­
чивающая) состав:hяющая
1Оμ - то же при холостом ходе
хх
трансформатора
/1- ток
первичной обмотки
(действующее значение)
1dl - выпрямленный ток нагруз­
ки i-той обмотки (среднее
значение)
/ 1 - ток i-той (вторичной) об­
мотки (действующее значе·
ние)
1т - максимальный ток в цепи
во время заряда накопи­
теля
/ тт - то же во время начального
включения схемы заряда
/ т - допустимый максимальный
ДОР
ток для выпрямителя
L1 - индуктивность цервичной
обмотки
N - число обмоток трансформа -
тора
5

Р - электромагнитная мощ-
ность трансформатора
Pr - габаритная
мощность
трансформатора
Pro - характерная
габаритная
мощность выходного транс­
форматора (при характер­
ной частоте в непрерывном
режиме)
Р3 - мощность зарядного сопро­
тивления
Р о. е. - электромагнитная мощ-
ность трансформатора в от­
носительных единицах
Рт - габаритная мощность типо­
размера сердечника
Рто - габаритная мощность типо­
размера сердечника (при
характерной частоте в не­
прерывном режиме)
Р0 - полная мощность намагни­
чивания в номинальном
(рабочем) режиме
Р 0а - ее активная составляющая
Роμ. - ее реактивная (намагничи­
вающая) составляющая
Р 1 , Р 1 - полная мощность первич­
ной обмотки трансформа­
тора (первичная мощность)
6
Р 11 - полная вторичная мощ-
ность трансформатора (сум­
ма мощностей вторичных
обмоток)
Р 8 - граничная мощность, раз·
деляющая зоны выбора ин­
дукции из различных ус­
ловий
Pre - составляющая
мощности
намагничивания, приходя­
щаяся на тело сердечника
р l - ПОJIНая мощность i-той вто­
ричной обмотки трансфор­
матора
Pj - граничная мощность, раз­
деляющая зоны выбора
плотности тока из различ­
ных условий
Р 8 - составляющая мощности
намагничивания, приходя­
щаяся на воздушный зазор
в сердечнике
Q - удельная мощность намаг­
ничивания магнитного ма­
териала; скважность (для
повторно-кратковременнь1х
режимов)
R - величина полного сопро­
тивления цепи заряда на­
копителя
R3 - величина зарядного сопро­
тивления в схеме заряда
накопителя
Rн - сопротивление н1грузки
трансформатора
R~ - то же, приведенное к пер­
вичной стороне
Ror - величина ограничительного
сопротивления в схеме за­
ряда накопителя
Т - тепловая постоянная на­
грева трансформатора
И -- действующее значение на­
пряжения
ЛИ - абсолютная величина пол­
ного падения напряжения
в трансформаторе
l!исп - испытатеJ1ьное напряжение
обмотки
Иuбр - обратное напряжение на
выпрямителе
Ипр - пробивное напряжение для
электрической изоляции
Ир - расчетное напряжение об­
мотки для определения
И исп. учитывающее влия­
ние величины И~
Ис - напряжение питающей сети
(действующее значение)
И di - выпрямленное напряжение
нагрузки i-той обмотки
(среднее значение)
иi - напряжение i-той (вторич­
ной) обмотки (действующее
значение)
Иок - конечное напряжение на
накопителе (после оконча­
ния заряда)
И01 - начальное напряжение на
накопителе (после его раз­
ряда на нагрузку)
И 1 - напряжение первичной об­
мотки (действующее значе­
ние)
и_ - постоянный
потенциал,
приложенный к обмотке
V - объем, занятый трансфор­
матором (габаритный)
V к - объем катушек (на фазу)
V с - объем сердечника (на фазу)
а - ширина несущего стержня
сердечника (рис. 90)
Ь - толщина сердечника (рис.
90)

с - ширина окна сердечника
(рис. 90); удельная тепло­
емкость
Сиз - удельная теплоемкость изо­
ляции
Ск - то же для проводникового
материала
Се - то же для сердечника
d - внутренний диаметр торо­
идального сердечника
е - мгновенное значение э. д. с.
f - частота (и знак функцио­
нальной зависимости)
g - удельный вес трансформа­
тора
lz- высота окна сердечника
(рис. 90)
i - мгноненное з11ачение тока
i11 - относительная величина то­
ка намагничивания в но­
минальном (рабочем) режи­
м!"; в главе VI - среднее
значение тока во вторичной
обмотке трансформатора за
полупериод
ie11- действующее значение тока
во вторичной обмотке
трансформатора за полупе­
риод
j - плотность тока
it - то же в i-той обмотке
l- линейный размер в общем
виде
lк - длина среднего витка об­
мотки в катушке трансфор­
матора
z~ - длина средней магнитной
линии
ls - длина путей потоков рас­
сеяния
т - число фаз трансформатора
т' - число стержней сердечни­
ка, несущих обмотку
п - расчетный коэффициент:
n=l+~
пс - число сЕ>рдечников в груп­
пе ряда
р -- потери мощности
~ р - суммарные потери в транс­
форматоре
Рдоп - допустимые потер~
Рдопу- учитынаемые допустимые
ПОТЕ'РИ в выходном транс­
фnр~•аторе
Рк - потери в катушках тра11с­
форматорз (на одну фазу)
Ре - полные потери в сердечни­
ке (на одну фазу)
P1u - удельные потери в готовом
с&рдечнике при индукции
10000 гс
.
р 10 - удельные потери исходного
магнитного материала при
индукции 10 ООО гс
Pi - удельные потери в готовом
сердечнике при некоторой
индукции Bt
.
Pt - удельные потери исходного
магнитного материала при
некоторой индукции Bt
р~ - то же при фиксированной
индукции Вп
q - сечение провода
r - активное сопротивление пе­
ременному току
r 8 - сопротивление выпрямите­
лей
rк - активное сопротивление ко­
роткого замыкания транс­
форматора
r....i - сопротивление
вторичной
обмотки трансформатора
r~1 - сопротивление первичной
обмотки трансформатора,
приведенное ко вторичной
r ~ -- активное сопротивление по­
стоянному току
ri - сопротивление i-той обмот­
ки трансформатора
r; - сопротивление обмоткw од­
ной стороны трансформа­
тора, приведенное к его
другой стороне
s0 - геометрическое сечение сер­
дечника
s0к - геометрическое сечение ок­
на (на фазу)
t- время
t и - длительность рабочего пе­
риода (импульса) при пов­
торно-кратковременном ре­
жиме работы
tn - длительность паузы между
рабочими периодами
tц - длительность цикл.а (рабо­
чего периода с паузой)
и - мгновенное значение на­
пряжения
Аи - относительная величина
полного падения напряже­
ния в трансформаторе
7

ик - напряжение короткого за­
мыкания трансформатора
(в относительных Е:диницах)
lfкa - его а1<тивная составляющая
Uкх - его реактивная составляю­
щая
и0 - мгновенное значение на­
пряжения на накопителе
Ua1· Ua2- части Uка. приходящиеся н11
первичную и вторичные об­
мотки
8
v - удельный объем трансфор­
матора
w - число витков обмотки
w1 - число витков первичной
обмотки
wi - то же i-той вторичной об­
мотки
х - ширина окна в ОТНОСИТРJIЬ­
с
ных единицах: х = --
а
Хк - реактивное сопротивле11111:'
короткого замыканив
xi - реактивное сопротивление
i-той обмотки трансформа­
тора
у - толщина сердечника в от­
носительных единицах у
ь
а
z - высота окна сердечника в
относительных единицах:
h
z= --
а
Zк - полное сопротивление ко­
роткого замыкания
д - символ изменения, разли­
чия уровней; толщина ма­
териала; толщина изоляции
между обмотками транс­
форматора
д1 - голщина первичной обмот­
ки транс.форматора (рис.
67)
д2 - толщина вторичной обмот­
ки трансформатора (рис.
67)
Л' - расчетный параметр по (21)
ЛИ - падение напрвжения в
трансформаторе (абсолют
ная величина)
ди - падение напряжения в
трансформаторе (относи-
тельная величина)
д't - перегрев над температурой
окружающей среды
д'tк - перегрев катушек над тем·
пературой окружающей
среды
д-r0 -- то же для некоторых фик­
сированных условий
'i.p
-
суммарные- потери в транс·
форматоре
а - удельный
коэффициент
теплоотдачи; в главе VI -
отношение конечного и на­
чального напряжений на
накопителе
ак - удельный
коэффициент
теплоотдачи для катушки
а0 - то же- для некоторых фик­
сированных условий
~ - соотношение поверхностей
охлаждения сердечника и
А__ Пс
катушек: ~
Пк
"fa - удельный вес алюминия
"fк - удельный вес проводнико­
вого материала катушки
"(м - у дельны!\ вес меди
"(с - удельный вес матер11~.11а
сердечника
о - воздушный зазор в с<>рде 1 1-
нике на одну сторону
о 0 - воздушный зазор, шюд11-
мый в сердечник RTH
Е - основание логарифмов
Ер - коэффициент допустимо~ о
увеличения потерь в П()В­
торно-краrковременном ре­
жиме
в - угол отсечки выпрямляе­
мого тока
Вк - угол отсечки в последний
полупериод заряда нако­
пителя
61 - угол отсечки в первый по­
лупt'риод заряда накопи­
теля
Вп - то же в произвольный по­
.11упериод заряда
'Х. - стеnенной показатель за­
висимо,сти удельных по­
терь р, и р1 от частоты
μ - магнитная проницаемость
материала
μ0 - начальная магнитная про­
ницаемость материала
/imax - максимальная
магнитная
проницаемость
/iэфф - эффективная магнитная
проницаемость сердечника
у - соотношение потерь в сер­
дечнике и катушках транс·
форматора

" 1 0 - оптимал•ное значение со­
отношения потерь
р - удельное
сопротивление
проводникового материала
обмоток (в горячем состоя­
нии)
р20о- тожепри20°С
't: -
абсолютная температура
(0С); в главе VI - посто­
янная времени заряда кон­
денсатора выпрямленным
током
'!:окр - температура окружающей
среды
't:c - постоянная времени заряда
конденсатора постоянным
током
" 1) - к. п. д. трансформатора
'Рк - безразмерная функuия, за­
висящая от геометрии сер­
дечника и определяющая
через ширину стержня сер­
дечника а величину Vк
'Рн - фазовый угол нагрузки
'Рок -- безразмерная функция, за­
висящая от геометрии сер­
дечника и определяющая
черРз ширину стержня сер­
дечни1<а а величину Sок
'Рпк - то же для величины Пк
'?~к - ТО Же ДЛЯ В!.'ЛИЧИНЫ п;<
'fпс - то же для величины Пс
'Ре - то же для величины Vс
'Рц - то же для величины Ц
'Рэ - то же для величины Э
<р в - безразмерная функция, оп­
ределяющая зависимость
от геометрии трансформа­
тора допустимо!! индукции
в сердечнике при повы­
шенных частотах
'Рк - безразмrрная функция,
зависящая от геометрии
сердечника и определяю­
щая ч!.'рез ширину стержня
сердечника а величину G
' ?i - безразмерная
функция
в общем виде, зависящая
от геометрии сердечника и
определяющая через ши·
рину стержня сердечника
а различные геометриче­
ские и экономические по­
ка~атели трансформатора
' Pj - безразмерная функция,
определяющая зависимость
от геометрии трансформа­
тора допустимой плотности
тока в !.'ГО обмотках
' Pl - безразмерная функция, за­
висящая от геометрии сер­
дечника и определяющая
через ширину стержня сер­
дечника а величину ~
'Ps - то же для величины sc
'Pv - то же для величины V
<р11 - безразмерная функция,
определяющая зависимость
от геометрии трансформа­
тора его к. п. д.
'Р. - коэффициент, отражающий
режим работы трансфор­
матора по (78)
'fv=I-тожепри"1 = 1
оо - угловая частота
Индексы при буквенных
обозначениях
а - алюминий
доп - допустимая величина
к - катушки
м-медь
о - оптимальное значение
с - сердечник
хх - режим холостого хода
О - токи и мощности намагни­
чивания; среднее значение
i - одна из обмоток; некоторое
значение данной величины
т,
max - максимальное значение
mln-- ми11имальное значение
п - фиксированное значение
данной величины
р - потери; потери в сердеч­
нике
fl - намагничивающая (реак-
тивная) составляющая

ВВЕДЕНИЕ
Трансформаторами малой мощности (т. м. м.) принято счи­
тать трансформаторы, габаритная мощность которых не превос­
ходит величины в несколько тысяч вольт-ампер (ва). Роль по­
добного класса трансформаторов неизмеримо выросла за послед­
ние годы, когда бурное развитие радиотехники, автоматики,
приборостроения потребовало широкого применения т. м. м. дл~
питания накальных и анодных цепей электронных п ионных при­
боров, схем магнитных усилителей, полупроводниковых выпря­
мителей, обмоток реле, различных устройств индикации, для
согласования •Сопротивлений в разных схемных звеньях, элек­
тронно-.т1амповых генераторов с нагрузкой ('в частности, с лока­
ционными антеннами) и т. д. Таким образом, т. м. м. могут
выполнять самые различные функции. Масштабы применяемости
их •В технике можно охарактеризовать, на!Пример, тем фактом,
что в США ·произ•водство т. м. м. достигло в последнее время
50 млн. штук в год.
Наиболее широкую и распространенную группу из них со­
ста·вляют силовые трансформаторы, обеспечивающие питание
различных электрических цепей (около 70% всех т. м. м.). Эт:1
группа т. м. м. ра·ссматривается ·в книге с наибольшей полно­
той. Рассматриваются также отдельные вопросы из области
специальных т. м. м. Это - весьма близкие к силовым, однако и
специфичные по характеру работы трансформаторы для пита­
ния выпрямительных схем заряда емкостных накопителей им­
пульсных генераторов, применяемые в импульсной технике. Это
также выходные трансформаторы специальных генераторов,
применяемые в гидролокации, технике ультразвука и в ряде
других случаев. Подобные трансформаторы часто работают
в импульсных режимах. Выходные трансформаторы во многих
случаях лишь условно могут быть отнесены к т. м. м" поскольку
их мощность в им1пульсе может достигать больших величин.
Однако средняя за период мощность, определяющая габариты
и конструкцию трансформатора, ка~ правило, не превыщает
указанных выше зщ1ченF1й.
·
·
10

Перечисленные виды трансформаторов, как трансформаторы
малой мощности. имеют много общего в конструи;ции, что и по­
зволяет рассмотреть их в рамках одной книги. Соответственно
главы, пос1вященные вопросам конструкции, технологии изготов­
ления и применяемым материалам, носят общий характер как
для этих, так и других видов т. м. м. (например, импульсных).
Что касается вопросов теории и расчета, то даже силовые
т. м. м., при всей общности их теории с теорией мощных сило­
вых трансформаторов, требуют к себе несколько особого под­
хода в еилу целого ряда специфических обстоятель·ств.
Необходимо отметить, что вопросы теории, конструирования
и расчета т. м. м. очень слабо освещены •В литературе. Это
можно объяснить тем, что т. м. м. относятся к сравнительно мо­
лодоi'1 и быстро прогрессирующей области трансформаторо­
строения. Здесь, в частности, особенно быстро внедряются новые
магнитные и электроизоляционные материалы, что при1вело к по­
явлению принципиально новых конструкций т. м. м. и техноло­
гии их производства и необходимости разработки новых мето­
дик инженерного расчета.
Из1востную специфику вызывает широкое использование
т. м. м. на повышенных ча1етотах -- 400 гц и выше. Большую
роль в определении тенденций развития т. м. м. играет требова­
ние снижения их ·весов и габаритоs, поскольку особое распро­
странение эти трансформаторы нашли в областях специальной
техники.
С учетом сказанного при изложении материала основное
внимание уделено особенностям т. м. м. Общая жr теория транс­
форматоров предполагается известной читателю из курсов элек­
трических машин.

ГЛАВА 1
КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
МАЛОЯ МОЩНОСТИ (Т. М. М.)
Помимо перечисленных во введении, можно указать также
такие виды специальных т. м. м., как пиковые, измерительны<' и
различного рода согласавывающие (выходные трансформаторы
являются частным случаем последних). Теория и расчет этих
видов трансформаторов в книге не рассматриваются. Вопросам
проектирования импульсных и пиковых трансформаторов посвя­
щены работы д-ра техн. наук Н. П. Ермолина и д-μа техн. наук
Я. С. Ицхоки, согласовывающих трансформаторов - работы
л-ра техн. наук Г. С. Цыкина. Не рассматриваются также т. м. м
с подмагничиваемым шунтом, разработанные под руководством
д-ра техн. наук А. М. Бамдаса. Классификация т. м. м. может
быть произведена по ряду признаков.
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
По мощности. По величине номинальной мощности (в преде­
лах рассматриваемой категории трансформаторов малой мощ­
ности) удобно выделить три группы трансформаторов: малые.
средние и большие. Таким образом, термины «большой транс­
форматор малой мощности» или, что то же, «т. м. м. большой
мощности» не должны казаться курьезом.
К малым т. м. м. можно отнести трансформаторы мощностью
в единицы и немногие десятки вольт-ампер, к трансформаторам
средней мощности - мощностью от нескольких десятков до не­
ско.льких сотен вольт-ампер и I< большим т. м. м.- ат не.сколь­
ких сотен до не,скольких тысяч вольт-ампер.
По системе тока. Т. м. \1. в пода·вляющем бо.льшинстве cлy­
чtt~JJ делают однофазными. Однако в последние годы начинают
f!аходить ~применение также и трехфазные трансформаторы.
По рабочей частоте. Это один из важнейших признаков, ха­
рактеризующих трансформатор. По частоте питания трансфор­
маторы можно разбить на четыре группы:
нормальной частоты - 50 гц,
~повышенной частоты - 100-10 ООО гц,
12

удьтразвуkовой частоты - свыше 10 ООО гц,
высокой частоты - овыше 100 ООО щ.
Т. м. м. последней группы в книге не рассматриваются
Особое место занимают импульсные трансформаторы, транс-
формирующие импульсы напряжения и тока определенной
формы.
По напряжению. Этот признак характеризует величину наи­
высшего напряжения, на которое должна быть рассчитана изо­
лsщия какой-либо одной, нескольких или всех обмоток транс­
форматора. По этому приз·наку т. м. м. можно разделить на
низ·ковольтные и высоковольтные. К первым относятся транс­
форматоры низкого на1пряжения, у которых рабочее напряже­
ние ни одной из обмоток не превышает 1000-1500 в. Говоря
о трансформаторах ~высоковольтных, надо выделить два прин­
ципиально различных случая.
В первом случае какие-либо обмотки трансформатора имеюr
высокое номинальное напряжение (выше 1000-1500 в). Это
предопределяет необходимость выполнения надежной изоляции
между отдельными обмотками трансформатора, между каждой
обмоткой и корпусом, а также и слоевой изоляции в самих вы­
соковольтных обмотках.
Во втором случае рабочие напряжения обмоток сами по себе
невысоки, но в силу схемных особенностей высокие напряжении
существуют между обмотками или по отношению к корпусу.
Поскольку в этом случае требуется выполнение высоковольтной
изоляции между обмотками или корпусной (или и той и дру­
гой), трансформатор следует отнести к высоковольтным. Однако
слоевая изоляция здесь будет низковольтной, ~поэтому подобные
трансформаторы рационально выделить как трансформаторы
с ·высоким потенциалом.
Может встретиться и такой случай, когда высокий потенциал
на обмотках трансформатора нормально отсутствует, но может
возникнуть при каком-либо предусматриваемом аварийном ре­
жиме схемы. Подобный трансформатор также необходимо отне­
сти к разряду высоковольтных.
§. 2 . КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ДРУГИМ ПРИЗНАКАМ
По типу конструкции. Конструктивных особенностей, отли­
чающих различные трансформаторы, может быть очень много.
В частно·сти, важным моментом является способ изготовления
сердечника, о чем подробно будет сказано в гл. 11. Однако ос­
новным фактором, определяющим характер конструкции транс­
форматора, я•вляется тип конструкции или, точнее, конфигура­
ция сердечника. Однофазные трансформаторы выполняют бро­
невыми, стержневыми и тороидальными. Сердечники этих трех
типов конструкций изображены на рис. 1.
13

l<атушка у броневого трансформатора рtt.·сполагается на
среднем стержне. У стержневого трансформатора катушки на­
ходятся на обоих стержнях. В отдельных случаях применяются
и стержневые трансформаторы с одной катушкой, сидящей на
одном из стержней и заполняющей все окно. У тороидального
трансформатора обмотки наматываются непосредственно на сер­
дечник равномерно по окружности. Каждый из этих типов
трансформаторов имеет свои достоинства и недостатки, опре­
деляющие целесообразность их применения. Вопрос этот будет
рассмотрен далее.
Сердечник трехфазного трансформатора (см. рис. 1) 'Внешне
напоминает броневой сердечник однофазного трансфо_рматора,
0)
d(Q)J ?J -
--
~~-:-
,
-
OJ
Рис. 1. Сердечники различных типов т. м. м. (наборные из пла­
стин): а - броневой (Ш-образный); б - стержневой (П-образ­
ный); в - тороидальный (О-образный); г - трехфазный (Е-образ-
ный).
однако ·сходство это чисто формальное. По существу же это
сердечник стержневой. Три катушки (три фазы) располагаются
здесь каждая на ·своем стержне. Говоря далее «стержневой
трансформатор», мы будем всегда иметь в виду трансформатор
однофазный, именуя же стержневой трехфазный трансформа­
тор, с.тюво «стержневой» будем опускать.
По режиму работы. Т. м. м. могут быть продо.11жительного,
кратковременного, повторно-кратковременного режимов работы 1
а также разово·го действия. Следует отметить, что среди повтор­
но-кратковременных режимов особое место занимают импульс­
ные режимы работы, когда время паузы во много раз (десятки
и сотни) превышает время работы, т. е. продолжительность
включения составляет проценты и доли процента. Такие режимы
распространены в радио- и гидролокационной технике, причем
работа может происходить либо импульсами спец1Иальной формы
(импульсные трансформаторы), либо на повышенных и ультра­
звуковых частотах.
При отсутствии оговорок речь в·сегда будет идти о трансфор­
маторах продолжительного режима, т. е. такого режима работы,
когда за один цикл в·ключения трансформатор достигает уста·
новившегося теплового состояния.
По областям применения тран,сформаторы малой мощности
также необходимо разграничивать, поскольку для разных усло-
14

вий устанавливаются различные сроки службы, величины рабо­
чих температур, механичеС'кой прочности, экономических показа­
телей и т. д. Например, для массовой радиовещательной и теле­
визионной аппаратуры при малом весе и габаритах требуется
возможная дешевизна трансформа11ора. Расширение экономи­
ческих связей со странами Африки и Азии потребовало разра­
ботки аппаратуры, годной к использованию в тропическом кли­
мате с присущими ему высокой влажностью, повышенной тем­
пературой и активной микробиологической (грибковой) флорой.
Дальнейший прогресс авиационной техники требует непре­
рывного повышения теплостойкости аппаратуры ,вплоть до тем­
ператур 500-600°. * Бурно развивающиеся области науки и тех­
ники по использованию в мирных целях атомной энергии ну­
ждаются в изделиях, выдерживающих интенсивные радиоактив­
ные облучения. Подобные ~примеры могут быть продолжены и
далее.
Не имея возможности привести здесь полную классифика­
цию трансформаторов по рассматриваемым признакам, выде­
лим два важнейших обстоятельства, влияющих как на кон­
струкцию, так и на расчет трансформаторов,- срок службы и
температуру окружающей среды (следствием этих факторов
является величина допустимого перегрева).
В этом отношении необходимо ·выделить следующие основ­
ные группы т. м. м.: трансформаторы общего применения (гра­
жданская промышленность); трансформаторы авиационной аппа­
ратуры; трансформаторы судовой аппаратуры; трансформаторы
наземной аппаратуры специального назначения. Ориентировоч­
ные сроки службы и значения температуры окружающей среды
для этих групп трансформаторав приведены для обычных усло­
вий в табл. l. В отдельных случаях эти величины могут быть
и существенно иными.
Области применения т. м. м.
Таблица 1
Наибольшая
Область применения
Срок службы, температура
час.
окружающеА
среды, 0С
Бытовая аппаратура
100000
60
Наземная аппаратура специального на- 1О000-40 ООО
50-70
значения
Судовая аппаратура
20 000-1 О ООО
'70
Авиационная аппаратура в обычном нс-
300-500
80
полнении
То же в теплостойком исполнении
300-500
150
* Температура по всей книге указывается в градусах Цельсия.
15

Американские нормы устана1вливают для t. м. м. военной
аппаратуры три градации по сроку службы: не менее 10 ООО час.,
не менее 2500 час., 500 час. и менее с конкретным указанием
срока.
ГЛАВА JJ
КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОЙ
мощности
§ З. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ
Основу любого трансформатора составляют магнитные и
электрические цепи, т. е. сердечник (магнитопровод) и катушки.
Неизбежными элементами его являются также конструктивны~
детали, служащие для крепления сердечника и установки транс­
форматоров •в блоках аппаратуры,.и выводы катушек В высоко­
вольтных трансформаторах, в зависимости от способа выпол­
нения изоляции, может появляться и дополнительный эле·
мент- металлический бак (корпус). Особенности конструкций
т. м. м. рассмотрим по их отдельным элементам.
Сердечники. Сердечники мощных трансформаторов набираюr
(шихтуют) из отдельных прямоугольных пластин трансформа­
торной стали. Для т. м. м. этим способом изготовляют сердеч­
ники редко - только для больших трансформаторов. В боль­
шинстве случаев применяют принципиально отличные конструк
ции - либо наборные сердечники из штампованных пластин,
называемые в дальнейшем для простоты наборными штампа·
ванными сердечниками, либо ленточные сердечники .. Штампо­
ванные сердечники уmердились в практике относительно давно.
Ленточные .сердечники появились лишь в последние годы, бла­
годаря своим преимуществам они широко входят в жизнь. Для
т. м. м. высокой частоты и импульсных находят применени~
прес·сованные сердечники из специальных материалов.
Важным технически!tf показателем для сердечника является
степень использования его полного сечения чисто активным маг­
нитопроводящим материалом, т. е. коэффициент заполнения
сердечника Кс.
Наборные штампованные сердечники. Подоб­
ный сердечник шихтуется из ~пластин той или иной конфигура­
ции, в зависимости от типа набираемого сердечника - броне­
вого, стержневого, тороидального или трехфазного.
На рис. 1 были показаны такие сердечники. ПреимуществоУI
их перед собранными из отдельных прямоугольных пластин яв­
ляется уменьшение числа стыков или перекрытий пластин, т е.
16

повышение качества сердечника, а также возможность приме­
нения прогрессивной технологии - штамповки вмес10 резки ли­
стов на 'Пластины. Однако с ростом мощности, т. е. размеров
трансформатора, штампы становятся громоздкими и значительно
удорожаются. Кроме того, применяемость унифицированных п:э
размерам сердечников с ростом мощности снижается. В силу
этих причи1н при мощностях свыше неско.11ьких сот вольт-ампер
(на частоте 50 гц) применение штамповки становится экономи­
чески неоправданным.
Возможна различная сборка штампованных броневых и
стержневых сердечников - в стык или вперекрышку (рис. 2).
~,~:
)l~!-~J~
7
г;
Рис. 2. Виды штампованных 11ластин сердечников и их сбор­
ки: а, б - пластины с нормадьным ярмом; в, г - пластины
с уширенным ярмом; а - сборка вперекрышку; б - сборка
в стык; в - разъем по ярму; г - разъем по стержню.
1 - Ш-образные пJ1астины, 2 - замыкающие; 3 - отверстия под
шпильки.
Второй способ предпочтителен, ибо при его использовании от­
сутствуют непосредственные зазоры в магнитной цепи. Сами
пластины также могут быть различной формы - с линией
разъема по стержню или по границе между стержнем и ярмом.
Пластины тороидальных сердечников представляют собой замк·
нутые кольца. Пластины для броневых сердечников часто назы­
вают Ш-образными, ибо их форма напоминает букву Ш, пла­
стины для стержневых трансформаторов - П-образными, длq
тороидальных трансформаторов - О-образными, для трехфаз­
ных трансформаторов - Е-образными. Так же называют и сер­
дечники. Ярма у Ш-, П- и Е-образных пластин могут быть либо
нормальными, когда индукция в стержне и ярме одинакова, либо
\'Ширенными, когда индукuия в ярме меньше, чем в стержне.
бJ1агодаря чему общее магнитное сопротивление магнитного
пути уменьшается. В первом случае ширина ярма у П- и Е-об­
разных пластин равна ширине 1стержня, а у Ш-образных пла­
стин - половине ширины стержня, ибо здесь по ярму проходит
лишь половина общего магнитного потока, созда'ваемого катvш­
кой (у Ш-образных пластин ярмом являются и крайние стерЖни,
не несущие обмоток). Во втором случае ширина ярм увеличи­
вается на 15-25% от нормальной ширины. У О-образных пла­
стин ярмо отсутствует.
В отечественной технике из наборных штампованных сердеч­
ников наибольшее распространение получили броневые. При
2 Р. Х. Вальян
17

э1ом для трансформаторов наименьшего веса обычно приме­
няют пластины с нормальным ярмом ·ПО междуведомственной
нормал·и НО.777.000; для трансформаторов наименьшей стоимо·
сти при ча•стоте питания 50 гц - пластины с уширt::нным ярмо::v1
по нормали НИО. 777.001, замени·вшие применявшиеся ранее
пластины с нормальным ярмом по нормали СТ-ЗбОА. Размеры
пластин по всем этим нормалям позволяют осуществить такой
раскрпй заготовки, при котором после штамповки не остаетс.1
никаких отходов. Поэтому пластины получИJlИ название «пла­
стин безотходной штамповки».
Стяжка отдельных пластин в единый пакет осуществляется
либо изолированными стяжными шпильками, пропускаемыми
Рис. 3. Замкнутые ленточные сердечники: а - броневой: б­
стержневой; в - тороидальный; г - трехфазный.
через ·выштампованные в пластинах отверстия (см. рис. 2), либо
наружными элементами, служащими иногда одновременно для
крепления трансформатора к шасси (см. рис. 23, 24).
Л е нто ч н ы е сердечник и. Ленточные сердечники изго­
товляют из узкой ленты э.ТJектротехнической стали или специаль­
ного сплава той и.ТJи иной толщины. Ленточные сердечники мо­
гут использоваться в виде броне'вых, стержневых, тороидаль­
ных и трехфазных. По аналогии со штампованными наборными
сердечниками они могут быть наз·ваны соответстве.-нно Ш-, П-.
0-, Е-образными. Пр1и этом каждый из них в ·Принципе может
быть как замкнутым, так и разъемным.
Замкнутые ленточные сердечники легко получаются 1Путем
на1вивки ленты на металлических оправках требуемых размеров.
Тороидальные сердечники навиваются на круглую оправку,
остальньiе - на прямоугольную. Броневой сердечник получается
сдваиванием одинаковых стержневых. Для получения трехфаз­
ного сердечника сдвоенные стержневые сердечники дополни­
тельно охватываются по наружному контуру ленточным ярl\ю:-.1
той же ширины, что и стержень стержневого сердечника.
Замкнутые ленточные сердечники всех типов показаны на
рис. 3. Достоинством замкнутых сердечников является высокое
качество магнитопровода, обеспечивающего малое магнитное
сопротивление потоку, проходящему вдоль лент сердечника.
18

Использование замкнутых сердечников встречает, однако,
серьезные затруднения, вызванные необходимостью вматывать
в них катушки, что малопроИзводительно и нетехнологично. По­
этому и ~появились разъемные сердечни~и. Разъемные сердеч-
l/
oJ
Рис. 4. Разъемные ленточные сердечники: а
-
броневой (Ш-образ­
ный), б - стержневой (П-образный); в
-
тороидальный (О-образ-
ный); г - трехфазный (Е·образный).
ники могут быть получены путем резки навитых замкнутых
сердечников на две половины. Возможно также непосредствен­
ное изготовление каждой половинки (полусердечника) отдельно.
Разъемные сердечники всех типов показаны на рис. 4. Цельные
половинки разъемных ленточных сердечников иногда называют
С-образными или U-образными сердечниками. Разъемная кон-
Рис. 5. Сердечник
из гофрированной
ленты.
Рис. 6. Трехфазный
разъемный ленточный
сердечник особой кон·
струкции.
струкция сердечника позволяет наматывать катушки трансфор­
матора отдеJ1ьно и вста'Влять затем в них заготовленные полу­
сердечники. Однако при этом в магнитную цепь в·водится неиз­
бежный воздушный зазор.
В США и ФРГ находят применение желобчатые сердечники,
изготовленные из гофрированной ленты (рис. 5). Используя
свойство ломаной линии, незначительным увеличением ширины
2*
19

стержня можно существенно увеличить поверхность охлаждении
сердечника, что ·важно при повышенных частотах. Подобные
сердечники обладают, кроме того, большей жесткостью. На
рис. 6 :показана своеобразная конструкция трехфазного состав­
ного сердечника, нашедшая применение •в США.
Кроме рассмотренных, возможны и другие модификации
ленточных сердечников (см. ниже).
Монолитность ленточных сердечников, их механическая проч­
ность обеспечиваются различными путями при помощи лаков
или клеящих эмалей. С гяжка половинок разъемных ленточных
сердечников в единую конструкцию осуществляется при сборке
трансфор'Матора (см. § 4).
Прессо·ванные сердечники. Прес·сованные сердеч­
ники изготовляют из порошковых материалов. Прессовать можно
как цельные сердечн1ики, так и их отдельные половинки. Прессо­
ванные ·сердечники могут быть всех рассмотренных типов.
Катушки. Конструкцию катушек определяют три основных
фактора: способ укладки, размещения каждой обмотки .транс­
форматора; взаиморасположение отдельных обмоток; спо·соб
выполнения изоляции. Определенную роль 1при этом играет так­
же и вид проводника обмоток.
Важным техническим показателем для катушки являетсн
степень использования ее активным материалом окна сердеч­
ника, т. е. коэффициент заполнения окна Кои·
Пр овод ни к и обмоток. В большинстве случаев в т. м. м.
применяют медные провода, поставляемые кабельной промыш­
ленностью ·С готовой витковой изоляцией провода. Провода, как
правило, круглые. При больших сечениях могут применяться
и провода прямоугольного сечения. В отдельных случаях, напри­
мер для трансформаторов ультразвуковой частоты l:· большим11
токами или для накальных трансформаторов с особенно боль­
шими токами, 1приходит~я применять неизолированную медную
ленту соответствующей толщины. Иногда применяется также
тонкая медная фольга как для экранов между обмотками, так
и для самих обмоток. Во всех этих случаях витковая изоляция
(обычно волокнистые материалы) накладывается заблаговре­
менно или в процессе намотки катушек. Марка провода или вид
накладываемой изоляции .выбирается в за·висимостl-1 от условий
работы трансформатора и предъявляемых к нему требований
надежности (см. § 6 и 7).
Большой интерес проявляется в последние годы к алюминию,
к2к ·весьма перспективному проводниковому материалу для
т. м. м При этом алюминий целесообразно применять только
в виде фольги, но не в виде обычных проводников (см. § 18).
Витковая изоляция на алюминиевую фольгу наносится перед
изготовлением катушек.
Работы по использованию алюминия в т. м. м. ведутся бы-
20

стрыми темпами и можно ожидать появления подобных «алю­
миниевых» трансформаторов в самое ближайшее время.
Конструкции отдельных обмоток. Существуют
два 1принципиаJ1ьно различных способа выполнения обмоток
т. м. м. Наиболее распространенный способ - это многослойная
обмотка, непрерывно наматываемая до получения заданного
числа витков и распr1лагаемая вдоль 'Всей длины стержня маг­
нитопровода (или его части, отведенной для данной обмотки)
Такие обмотки назовем цельными.
Разновидностью цельной обмотки является секционирован­
ная обмотка; обмотка при этом раз·бивается на ряд секций, каж­
дая из которых занимает часть длины стержня, но все вместе
они составляют единое конструктивное целое. Каждая секция
JJ
oJ
-
Рис. 7. Виды обмоток т м. м по способу выполнения: а - цельная
обычная обмотка; б- цельная секционированная обмотка; в -
rадетная обмотка.
1 - секция; 2 - галета.
выполняется обычным образом, между собой секции соеди­
няются последовательно или параллельно. Секционирование
применяется обычно для высоковольтных обмоток. В этом слу­
чае секции друг от друга надежно изолируются.
Второй способ, практически разработанный в СССР под ру­
ководствам А. Л. Харинского,- это выполнение обмотки в виде
совокУIПности отдельных элементов, галет, каждая из которых
представляет собой полностью законченную конструктивную
деталь. Галеты нанизываются на стержень магнитопровода одна
за другой по всей его высоте и соединяют,ся между собой элек­
трически тем или иным образом. Отдельные галеты могут изго­
товляться совершенно независимо одна от другой. Подобные
обмотки получили название галетных обмоток.
Цельные и галетная обмотки изображены на рис. 7. По имени
обмоток название галетных получили и сами трансформаторы,
в которых использованы такие обмотки. Галетные обмотки на­
шли применение в низковольтных трансформаторах. Их можно
применять для всех типов трансформаторов - БТ, СТ, ТТ, ЗТ.
Преимуществом галетных трансформаторов является высокая
степень унификации галет. Путем комбинации их последова­
тельно-параллельных соединений можно получать разнообраз­
ные электрические параметры обмоток по токам и напряжениям.
21

Особенно перспективными становятся галетные трансформа­
торы с применением для обмоток алюминиевой фо.11ьги: галета -
наиболее приемлемая форма для выполнения таких обмоток.
Взаиморасположениеобмоток. Какидлямощных
трансформаторов, для г. м. м. применяют два основных вида
обмоток по их взаиморасположению- концентрические и чере­
дующиеся обмотки. Концентрические обмотки располагаются
одна внутри другой (рис. 8). Чередующиеся обмотки разби­
ваются :на отдельные части, причем части разных обмоток рас­
полагаются вдоль стержня одна за другой, занимая всю ши­
рину окна ·каждая и непрерывно чередуясь.
6/
--
z
Рис. 8. Виды обмоток т. м. м. по их взаиМt)­
расположению: а - концентрические; б - чере­
дующиеся.
1 - первичная обмотка; 2 - вторичная обмотка; З -
ИЗОЛЯЩIОННЫЙ буртик.
Чередующиеся обмотки бо:11ее сложны, но обладают мень­
шим рассеянием. Поэтому они могут применяться для выход­
ных, импульсных трансформаторов и в других специальных слу­
чаях. Для силовых же т. м. м., у которых рассеяние не играет
сколько-нибудь существенной роли (см.§ 13), такое расположе­
ние обмоток не применяrтся. Однако 1по этой ~причине для сило­
вых т. м. м. ·возможны такие варианты взаимора·оположения об­
моток, которые недопустимы для мощных трансформаторов из­
за увеличенного рассеяния. Первый из этих вариантов является
в какой-то мере частным случаем чередующихся обмоток:
обмотки располагаются рядом вдоль магнитопровода, но не чере­
дуются. Такое расположение может быть удобным для высоко­
вольтных трансформаторов, особенно при большом Числе вто­
ричных обмоток (рис. 9). Подобные обмотки назовем разделен­
ными обмотками.
Второй ~вариант является частным случаем концентрических
обмоток и может применяться при наличии двух и более вторич­
ных обмоток. В этом варианте каждая ·вторичная обмотка рас­
полагается концентрически но отношению к первичной, но за­
нимает лишь часть ее длины и по длине стержня расположена
рядом с другой вторичной обмоткой. Подобные обмотки назовем
неполноконцентрическими. Неполноконцентрическими являются.
в частности, обмотки галетных трансформ аторо!i.
22

Выбор взаиморасположения обмоток производится при про­
ектировании трансформатора расчетчиком и конструктором в за­
висимости от требований по раосеянию трансформатора и с уче­
том удобства конструктивного размещения обмоток.
И з о л я ц и я. О витковой изоляции проводников говорилось
выше. Здесь, раздельно для низковольтных и высоковольтных
трансформаторов, рассмотрим выполнение корпусной, слоевой и
межобмоточной изоляции катушек.
Изоляция катушек низковольтных трансформаторов. Корпус­
ная изоляция осуществляется ·при помощи изоляционных карка-
О/
2
!
J
,
2
J
4
Рис. 9. Разновидности обмоток т. м. м. по их взаиморасположе­
нию: а - разделенные обмотки; б - неполноконцентрические об
мотки.
1- первичная обмотка; 2, 3 , 4 - вторичные обмотки.
сов либо без них, с помощью изоляционных гильз или слоя лака
(рис. 10, 27). Соответственно и конструкция катушек называется
каркасной или бескаркасной. Каждая из этих конструкций имеет
свои достоинства. Как правило, каркасная конструкция более
надежна в эксплуатации, бескаркасная же конструкция техно­
логичнее в массовом проиэводстве (см.§ 12). Каркас или гильзз,
выполняя функции корпу:сной изоляции, является одновременно
той основой, на которой !Покоятся обмотки.
Каркасы могут быть цельными или сборными из отдельных
деталей - боковых стенок и щек. Сборные каркасы (рис. 11)
изготовляют из электротехнического картона, текстолита, гети­
накса толщиной 1-1,5 .мм. Отдельные детали склеивают или
сочленяют при помощи замков. Щели, неизбежно остающиеся
по углам сочленяемых деталей, до намотки катушек перекры­
вают изоляционной бумагой или тканью.
В последние годы находят все более широкое применение
цельные прессованные или литые каркасы (рис. 12). Они обла­
дают лучшими механическими и электрическими свойствами и
дешевле в крупносерийном производстве. Толщина стенок таких
23

каркасов в малых размерах может быть уменьшена до 0,3-
0,5 мм. Прессовку и .Тiитье каркасов производят из пресс-порош­
ков и других прессовочных и литьевых материалов. Прессован­
ные и литые каркасы можно делать и пс частям с последующей
сборкой их в единую конструкцию.
Гильза выполняется из электротехнического картона, изоля­
ционных бумаг и т. п. По краям гильзы из тех же материалов
~!акладывают буртики для изоляции обмоток от Я!)Ма сердеч­
ника (см. рис. l О).
Необходимость в
буртиках
може1
быть исключена, ес­
ли для заделки тор­
цов катушек приме­
нять
специальные
изо.r~яционные
па­
сты.
Рис. 10. Бескаркасная ка- Рис. 11. Сборные каркасы для катушек
тушка т. м. м.
т.м.м.
1 - сердечник; 2 - изоляционна~
rильза; 3 - изоляционный буртик
(от ярма); 4 - то же (межобмо-
точный); 5 - слоевая изоляция.
Слоевая изоляция прок.ТJадывается при намотке катуше!-::
либо через каждый слой, либо через несколько слоев. Через
каждый слой изоляция прокладывается в случае применения
провода ·С низкокачественной витковой изоляцией (см. § 7), при
диаметрах провода свыше 0,4-0,5 м.11t, или 'В особо ответствен­
ных случаях. Прокладку через несколько слоев применяют при
намотке катушек проводами с высокопрочной эмалью или при
наличии д:ополнительной наружной оплет.ки, причем суммарное
нг.пряжение в неизолированных слоях соста'вляет 20-30% от­
электропрочности витковой изоляции провода.
В качестве слоевой изоляции используют изоляционные ма­
териалы толщиной в нееколько сотых до.лей миллиметра - бу­
маги, тканевые материалы, синтетические пленки. В тороидаль­
ных трансформаторах применение бумаг затруднительно из-за
24

11х недостаточной механической прочности и эластичности и пло­
хой пропитываемости. Выбор материала определяется рабочей
температурой трансформатора, условиями пропитки, требуемой
надежностью, а число слоев изоляции- испытательным напря­
жением между слоями.
Обычно изоляция укладывается в один слой. У краев слоя
изоляция иногда подворачивается таким образом, чтобы не
Рис. i2. Литые и прессованные каркасы для катушек т. м. м.
могло произойти западания витков из слоя в слой, как это по­
казано на рис. 10. С той же целью применяют подк.r1ейку витков
провода. При намотке на каркас каждый слой укладывают
вдоль всей длины (,высоты) каркаса. При бескаркасной намотке
во избежание сползания витков намотанные слои скрепляют
нитками, причем каждый верхний слой делается обычно не­
сколько короче низлежащего.
У галетных обмоток напряжение внутри галеты достаточно
мало, что позволяет обойтись совсем без слоевой изоляции.
В случае применения для обмоток ленты или фольги, занимаю­
щих всю высоту окна трансформатора или отдельной галеты.
25

понятия 1витковой и слоевой изоляции сливаются между собою.
Межобмоточная изоляция принципиально выпоJ1няется так
же, как слоевая, но укладывается обычно в несколь·ко слоев,
число которых зависит от испытательного напряжения между
обмотками. Во избежание пробоя по поверхности корпусной
изоляции края соседних обмоток часто смещают относительно
друг друга, заполняя свобол:ное прострааство ·буртиком из изо­
ляционного материала (см. рис. 8, 10, 27). У галетных транс­
форматоров изоляция между первичной обмоткой и галетами
вторичных обмоток. а также между отдельными галетами осу­
щес11вляется слоем лака или компаунда.
Изготовленную катушку (или намотанный трансформатор)
прошtтывают изоляционными лаками или компаундами. Про­
питка преследует цель заполнить все поры в изоляции и между
проводниками, вытеснить из катушек ~воздух и тем самым повы­
сить влагостойкость, а также теплопроводность катушек. Про­
питка повышает нагревостойкость изоляционных бумаг, цементи­
рует катушки. В малоответственных случаях пропитка может от­
сутствовать. При повышенных требованиях по влагостойкости
торцы катушек, во избежание проникновения через них влаги
внутрь катушек, целесообразно заделывать специальными изо­
ляционными замазками (пастами). С той же целью катушки
покрывают специальными покровными составами.
Изоляция катушек высоковольтных трансформаторов. На­
дежная изоляция катушек высоковольтных трансформаторов
представляет сложную задачу. Долгое время эта задача ре­
шалась путем применения трансформаторного масла или термо­
пластичных (например, битумных) компаундов. При наrпряже­
ниях до 3-5 кв можно применять и сухие трансформаторы, вы­
соковольтные обмотки которых, как пра·вило, секционированы.
Конструкция масляных т. м. м. повторяет в миниатюре кон­
струкцию мощного масляного трансформатора без радиаторов:
обмотки при помощи изоляционных распорок отделены от сер­
дечника и друг от друга и помещены в бак с маслом, которое
играет роль корпусной и межобмоточной изоляции. Бак жела­
тельно иметь герметичным во избежание утечки, увлажнения и
зс~грязнения масла. Изоляторы закрепляют на крышке бака
В последнее время некоторое применение нашли литые баки и.i
дюралюминия. Масляным трансформаторам присущи серьезные
недостатки - большие габариты, пожароопасносrь, трудность
надежной герметизации и контроля качества масла в условиях
работы С1пециальной аппаратуры и, как следствие, недостаточ­
ная надежность в работе. Много недостатков и у трансфор­
маторов, бачки которых заполнены пластичными компаундами.
За границей разработаны трансформаторы с наполнением
баков инертными газами, свободные от многих из этих недо­
статков.
26

Однако радикальное улучшение конструкции произошло в по­
следние годы, когда на смену масляным пришли сухие транс­
форматоры с изоляцией на основе термореактивных ·смол, т. е.
смол, затвердевающих необратимо и не распла·вляющихся при
повышенных температурах. Выдающимися электроизоляцион­
ными, влагозащитными и механическими свойствами обладают
компаунды на основе высокомолекулярных органических мате­
риалов - эпоксидных смол. Высокими свойствами обладают н
полиэфирные компауцды. Переход к таким конструкциям дает,
помимо прочих преимуществ, уменьшение веса в 1,2-3 •раза и
более, а также .снижение трудоемкости изготовления в 1,5-
З раза. В дальнейшем из высоковольтных рассматриваются
только ·сухие трансформаторы.
Возможны два принципиально различных способа изоляции
катушек с помощью термореактивных ком·паундов - способ об­
волакивания и опособ заливки •В форму (метод опрессовки как
менее распро·страненный не рассматривается). Способ обвола­
кивания ·применяют при относительно невысоких рабочих напря­
жениях - до 7-10 кв. Катушка выполняет·ся так же, как и бес­
каркасная низково.тiьтная. Во из·бежание западания витков каж­
дый последующий ·слой часто делают короче низлежащего. Для
корпусной и слоевой изоляции применяют бумаги или стекло­
ткань. Катушка тщательно пропитывается, а затем обволаки­
вается снаружи слоем КО!'vl'Паунда. Толщина слоя составляет от
долей миллиметра до нескольких миллиметров и зависит от вре­
мени и чи·сла погружений. Такая катушка достаточно надежно
изолирована от корпуса и защищена от воздействия влаги воз­
духа. Этот способ безусловно целесообразен для трансформато­
ров с малым сроком службы (500-1000 час.), возможность его
использования при изготовлении т. м. м. с большим сроком
службы требует дополнительного исследования.
Способ зал'Ивыи является наиболее надежным и качествен­
ным способом выполнения сухой высоковольтной изоляции, но
он сложнее предыдущего.
Подготовленная :катушка устанавливается в специальную
заливочную форму необходимых размеров и конфигурации и
в этой форме заливается жидким компаундом, за1полняющим все
пустоты в форме. В результате последующего проведения опре­
деленного термического режима компаунды твердеют, .приобре­
т<~ют механическую прочность и обеспечивают необходимую
электрическую изоляцию между отдельными частями трансфор­
матора. По окончании режима залитая катушка извлекается из
·Формы.
Рас-смотрим, как должна бь!,Ть подготовлена к заливке ·высо­
ковольтная катушка и как она конструктивно выпо.11няется. Воз­
можные варианты •весьма разнообразны. Как слоевую и межоб­
моточную, так и корпусную изоляцию в принципе можно выпол-
27

нять либо при помощи изоляционных бумаг и стеклоткани, либо
при помощи твердых прокладок из различных изоляционных ма­
териалов и слоя заливочного компаунда, заполняющего при за­
ливке специально созданные прокладками воздушные каналы
между частями катушки и между катушкой и стенками формы
Возможно как применение одного из этих ·вариантов, так и
комбинация их обоих. Необходимо, однако, иметь в виду, что не
все твердые материалы с равным успехом сочетаются с заливоч­
ными компаундами. Следует обращать внимание на величины
коэффициентов линейного расширения (к. л. р.) материалов
в Сl)Поставлении с их значениями у компаундов, так как чем
больше отличие этих величин, тем вероятнее опасность поя·вле­
ния трещин в конструкции после заливки. Важное значениё
в этом отношении имеет и выбор соответствующей конфигура­
ции прокладок. Кроме того, залитая конструкция не должна
иметь острых углов. Радиусы закругления должньт составлять
нс менее 1,5-3 мм. Из различных конструктивных типов менее
подвержен растрескиванию залитый тороидальный трансфор·
матор.
Во всех случаях, когда в конструкции используются бумаги
или стеклот·кань, катушка до заливки ком1паундом предвари­
тельно подвергается вакуумной пропитке также термореактив­
ным компаvндом.
Из разЛичных бумаг наилучшей пропиточной способностью
обладают :v~икалентная, пропиточная и крепированная. С это~\
точки зрения нх применение предпочтителыно, хотя они и обла­
дгют меньшей механической прочностью, чем другие сорта изо­
ляционных бумаг (в первую очередь это относится к микалент­
ной бумаге). Особенно желательно применение хорошо пропи­
тываемых бумаг для изоляции катушек тороидальных транс­
форматоров, у которых пропитка не может осуществляться через
торцы катушек, как у броневых и стержневых трансформаторов.
Хорошо пропитывается также стеклоткань.
Для создания твердых прокладок можно использовать такие
материалы, как термопластичные и термореактивные пласт­
массы, теплостойкое органическое стекло, в отдельных случаях
высококачественный гетинакс. Прокладки можно отлИ'вать так­
же :предварительно в формах из того же компаунда, который
предусмотрен для залиюш. Последний опособ является наилуч­
шим с точки зрения качества заливки (адгезии компаунда к про
кладкам и соответствия величин к. л. р.). Практически на.иболее
удобно корпусную и межобмоточную изоляцию создавать слоем
компаунда, а слоевую - бумагой (стеклотканью). Однако при
очень больших напряжениях между слоями (несколько кило­
вольт) часто приходится и слоевую изоляцию обеспечивать слоем
компаунда. При этом бывает целесообразным и секционирова-­
ние высоковольтной об~ютки.
28

Рис. 13. Каркасы для сердечников 11 ме)hс,1освые прокладки для высо­
ковольтных залитых тороидальных трансформаторов.
Рис. 14. Высоковольтный за.1итый тороида.~ьный трансформатор
в процессе изготовления. Первичная обмотка секционирована, с.~ое·
ваr. нзолнция отсутствует. Фиксация межобмоточного расстояния
прессованной прокладкой.
29

30
Рис. 15. Высоковольтный тороидальный трансформатор. Фиксация
расстояний межцу слоями и между обмотками литыми кольцами
Г-образной формы сечения.
Рис. 16. Высоковольтный залитый тороидальный трансформатор
с секционированной первичной обмоткой. Слоевая и межобмоточная
изоюшия - бумагой.

При конструировании высоковольтных трансформаторов на
замкнутых ленточных сердечниках, в частности, тороидальных,
приходите.я предусматривать каркас, являющийся основой кату­
шек и предохраняющий сердечник от воздействия заливочной
массы. Каркас можно изготовлять из тех же материалов, что и
твердые прокладки. Электрическая прочность его стенок должна
быть рассчитана на напряжение внутреннего слоя обмотки.
Рис. 17. Высоково:1ыный залитый стЕ>ржневой трансформахор с секциониро
ванной обмоткой на специальном каркасе. С.~оевая изоляция отсутствует
а в случае секционированной внутренней обмотки - на ее пол­
ное напряжение. Амортизация сердечника в каркасах обеспечи­
вается заполнением специальным компаундом, прокладками илrt
бандажированием.
При нескольких вторичных обмотках и отсутс1вии жестких
требований по рассеянию удобно применять неполноконцентри­
ческие или разделенные обмотки (см. рис. 9). Особенно удобно.
это для трансформаторов с высоким потенциалом, например
нгкальных.
Различные способы конструктивного выполнения высоко­
вольтных катушек, предназначенных для заливки термореак.
тивным компаундом, показаны на рис. 13-19.
В настоящее время высоковольтные трансформаторы с по­
добной изоляцией разработаны на напряжения до 20-30 кв
31

с..:>
t,j
Рис. 18. \ЗыLо~-.оволыные ~<~литые стержневые трансформаторы с катуш~-.ами на специальных каркасах. Межобмо-
1очн,1я 1воляция - .-омпаундом. Слоевая изоляция-· бумагой.

(рабочие), а высокопотенциальные трансформаторы - на по­
стоянное напряжение до 100 кв.
Необходимо отметить, что в т. м. м. при напряжениях в не­
сколько киловольт возможно возникновение короны - иониза­
ция 'Воздушных включений внутри катушки или промежутков
между изоляцией и заземленными близрасположенными элемен­
тами, в частности магнитопроводом трансформатора (особенно
в местах его заострений). Корона приводит к постепенному раз­
рушению изоляции. Особенно благоприятны условия для разви-
Рис. 19. Катушки высоковольтного стержневого трансформатора, подготов-
ленные в форме к заливке эпоксидным компаундом.
тия короны на высоте, при разреженной атмосфере. Корониро­
вание усиливается с повышением частоты питания, особенно
в ультраз·вуковом диапазоне частот. Менее подвержены корони­
рованию трансформаторы с высоким потенциалом.
Для борьбы с наружным коронированием поверхность кату­
шек покрывается тонким заземленным полупроводящим или
проводящим слоем. Это способс'Гвует выравниванию электриче­
ского поля в зазорах и ликвидации короны. Во избежание обра­
зования короткозамкнутого витка вокруг сердечника противоко­
ронирующий слой выполняют с разъемом (рис. 20). Для вырав­
нивания поля у краев слоя принимают определЕ::нные меры
Вместо покрытий возможно также применение фольговых или
сеточных экранов, заливаемых вместе с катушкой, а также тща­
тr.11Ьная заделка всех щелей изоляционными составами. Внут­
ренняя ионизация в катушках может быть предотвращена лишь
правильным конструированием и строгим выполнением необхо­
димых технологических требований, в частности тщательнейшей
пропиткой.
3 Р. Х. Вальян
33

При длительном развитии внутренней ионизации, а также
при аварийных режимах у ·катушек, залитых термореактивными
компаундами, возможно разложение компаунда, сопровождаю­
щееся иногда опасными разрывами катушек. Для ослабления
силы разрыва целесообразно ·применять для заливки эластич­
ные компаунды, а также создавать по поверхности заливаемой
катушки барьер из пропитанной компаундом стеклоткани.
Следует сказать, что ввиду
необходимости
обеспечения
малых габаритов сухих вы­
соковольтных т. м. м. их кон­
струирование
представляет
сложную инженерную задачу
==::::;;;;;;;=:;;;:::=== -·/ и встречает большие трудности.
Эти трудности усугубляются
j новизной вопроса, недостаточ-
.
ной изученностью свойств за-
--+--11---~ ливочных компаундов, техно-
г-+-- '1- . ' 1 логическими сложностями. Тем
1·
не менее совместными трудами
конструкторов, химиков, техно­
логов и электриков задача эта
уверенно решается, накапли­
вается ·необходимый опыт, и
такие трансформаторы вес
шире внедряются в практику
трансформаторо·строения.
Рис. 20. Противокоронирующее по­
крытие высоковольтной сухой зали­
той катушки.
1 - протиаокороиирующиil c11oil; 2 - его
разъем; З - катушка; 4-:- канавка, запива­
емая изо11яциои110А массой, для выравни­
вания по11я у краев с11оя; 5 - сердечник.
Выводы катушек. Соедине­
ние обмотки с собственно выводом можно осуществлять либо
тем же проводом, которым намотана катушка, либо специаль­
ным припаиваемым проводом. Эти выводные концы заключаются
в изоляционные трубки, а у литых высоковольтных катушек изо­
лируются бумагой или тканью. Сами выводы у низковольтных
трансформаторов делаются как в виде специальных изоляторов,
например прессованных (см. рис. 24), так и в виде штампован­
ных лепестков. Лепестки требуют меньше места и их применение
позволяет сократить габариты трансформаторов. Поэтому такой
способ нашел в последние годы преимущественное распростра­
нение в специальном приборостроении. Лепестки можно заде­
лать путем бандажирования под наружную изоляцию катушек
(рис. 31), либо развальцевать или армировать в специальных
гнездах прессованных каркасов или плат (см. рис. 28). У транс­
форматоров радиотехнической аппаратуры выводы очень часто
располагают снизу для осуществления нижнего монтажа при­
боров. У галетных катушек выводы, армированные в приклеива­
емых к галетам контактных колодочках, находятся на боковой
поверхности катушек (см. рис. 28).
34

Особую сложность составляет проблема выводов у высоко­
вольтных трансформаторов. Расстояние между открытыми вы­
водами и между 'Выводом и корпусом необходимо обеспечивать
из расчета не менее 2 MAt на киловольт испытательного напря­
жения по воздуху и 3 мм на киловоль1 1по поверхности.
У масляных трансформаторО'В выводы выполняются обычно
в виде фарфоровых изоляторов. Герметизация 'Выводов (как и
Рис. 21. Сухие высоковольтный 11 высокопотенциальный трансформаторы
на высокое напряжение с протяженными выводами.
бака) обеспечивается или их пайкой в крышке или путем рези­
новых упло1нений.
У 1рансформаторов с литой термореа·ктивной изоляцией вы­
воды можно делать высоковольтными гибкими проводами, не­
посредственно «вли1ыми» в основную изоляцию катушек
(см. рис. 17, 18). Однако не все такие провода имеют адгезию
к компаундам. Поэтому в ряде случаев (например, для прово­
дов резиновых) перед заливкой вывода компаундом его основа­
ние вулканизируют специальной резиной, имеющей такую
адгезию.
Для катушек с литой изоляцией применяют 1акже и ме;ал­
лические выводы (штыри), оформляемые при заливке в виде
изоляторов из того же компаунда (см. рис. 14, 16). Подобные
изо.11яторы можно изготовлять и отдельно ·С последующим сочле­
нением с катушкой в процессе заливки. При сравнительно невы­
соких напряжениях можно сблизить выводы, разделив их барье­
рами, отливаемыми из компаунда в процессе заливки или
35

приклеиваемыми после предварительного изготовления (см.
рис. 15). При весьма высоких напряжениях во избежание про­
боя и коронирования выводы приходи'l'ся выполнять достаrочно
протяженными (рис. 21).
Выводы гибкими проводами требуют меньших расстояний и
позволяют уменьшить габариты трансформаторов, однако их
широкому применению мешает недостаточно высокое качество
таких проводов. Перспективны разработанные в последнее время
специальные экранированные изоляторы из эпоксидных ком­
паундов.
§ 4. ТРАНСФОРМАТОР В СБОРЕ
Наиболее прост 'В конструктивном отношении низковольтный
тороидальный трансформатор на замкнутом сердечнике. После
наложения на сердечник катушек трансформатор крепится к шас­
си прибора путем пропускания болта в центральное отверстие,
Рис. 22. Ряд тороидальных трансформаторов.
остающееся после намотки катушек, либо с помощью наружной
о:хватывающей гибкой ленты. На рис. 22 ,показана ~ерия торои­
дальных трансформаторов с подобным креплением. Первые ра­
боты по широкому применению в отечественной технике силовых
тороидальных трансформаторов были проведены под руковод­
ством В. Л. Бреймана.
Рассмотрение остальных типов т. м. м. целесообразно диф­
ференцировать по ряду признаков. При эrом необходимо иметь
в виду, что в каждом случае возможно одно из трех исполнений
трансформатора: открытое, когда не предпринимается никаких
мер для защиты катушек и сердечника (рис. 23, 28), защищен­
ное, когда катушки частично закрыты специальными элементами
конструкции (рис. 24), закрытое, когда весь трансформатор по­
мещен в закрытый кожух (рис. 25). Все эти исполнения могуг
предусматривать меры по влагозащите. Закрытое исполнение
может быть герметичным.
36

Трансформаторы на штампованных наборных сердечниках.
Броневые и стержневые т. м. м. собираются путем шихтовки пла­
стин магнитопровода в предва­
рительно изготовленные ка·
тушки. Крепление трансфор­
матора к шасси прибора осу­
ществляется с помощью об­
жимной скобы с лапками (см.
рис. 23) либо с помощью спе-
t
Рис. 23. Т. м. м. открытого исполне- Рис. 24. Т. м. м. защищенного испол-
ния с обжимной скобой.
нения со специальными щеками д.'IЯ
1 -- скоба; 2 - катушка; з - сердечник
крепления.
циальных щек с полками для крепления (см. рис. 24), либо с по­
мощью констрvктивных уголков или защитного кожуха (см.
Рис. 25. Т. м. м. в закрытом исполнении.
рис. 25). В первых двух случаях скоба и щеки одновременнn
спрессовывают сердечник, в последнем - сердечник стягивается
шпильками.
Очень малые, так называемые миниатюрные трансформа­
торы, размеры которых не превосходят 1-3 см, могут крепиться
37

за щеки прессованных или литых каркасов, сердечник же скреп­
ляется при помощи склейки пластин лаком (рис. 26).
Такое крепление при помощи клея БФ-2 может применяться
при тонких пластинах и для обычных сердечников.
Рис. 26. Ряд миниатюрных трансформаторов.
Трансформаторы на ленточных сердечниках. Рассмотрим
конструктивные особенности этих трансформаторов.
Способы сочленения магнитопровода и ка­
т ушек. Наиболее просто осуществляется сочленение магнито-
г
J
4-
Рис. 27. Вставка ра:~ъемноrо ленточного сердечника в катушку.
1 - каркас катушки; 2 - первичная обмо1·ка; З-изоляциою1ыА буртик; 4-вто­
ричная обмотка.
провода и катушек в случае применения разъемных сердечни­
ков. Когда разъем имеет каждый стержень магнитопровода,
сборка трансформатора осуществляется ·простой вставкой поло­
винок сердечника в заранее подготовленные катушки (рис. 27).
В случае галетных катушек отдельные галеты поочередно нани-
38

зываются на сердечник. На рис. 28 изображен в сборе галетный
стержневой, а на рис. 29- галетный тороидальный трансформа­
тор. В первом случае на галеты разбита только вторичная об­
мотка, первичная же обмотка является цельной, во ~втором слу­
чае на галеты разбиты обе обмотки.
Конструкция с разъемными сердечниками нашла наиболее
широкое применение для броневых, стержневых и трехфазных
трансформаторов. Для тороидальных трансформаторов, как пра-
Рис. 28. Галетный стержневой трансформатор, его первичная
обмотка и галета вторичной обмотки.
вило, применяются замкнутые сердечники. Некоторое распро­
странение получила для броневых трансформаторов конструк­
ция сердечников с одним разъемом (с одним резом), разрабо­
танная под руководством Л. Н. Габай и Н. И. Змиевского. Та­
кой сердечник получается путем резки ·верхнего ярма в месте
его сопряжения со средним стержнем магнитопровода (рис. 30).
Для сборки трансформатора необходимо с некоторым усилием
отвести боковые стержни в стороны от среднего и на. средний
стержень надеть катушку, после чего боковые стержни возвра­
щаются в исходное положение. Достоинством такого способа
сборки являеrся легкость обеспечения монолитности всей кон­
с1 рукции, существенными недостатками - затрудненность сбор­
ки, невозможность выполнения стержневых и трехфазных
39

трансформаторов и ограниченность технологических приемоа
изготпв.ТJения сердечника (см. гл. IV). Кроме того, расположе­
ние зазора (стыка) вне катушки увеличивает внешнее магнитное
рассеяние.
Рис. 29. Галетный тороидальный
трансформатор.
1 ·-сердечник; 2 - га,1ета катушки; 8 -
стяжной бандаж; 4 - клеммная плата; 5 -
••золяционная щека rалеты; 6 - выводвоl
конец.
При использовании замкну­
тых сердечников катушки на­
матывают на них либо вруч­
ную, либо путем использова­
ния принципа вращающейся
катушки. Суть его состоит в
следующем. Стержень транс­
форматора (квадратного сече­
ния) охватывается с разных
сторон двумя половинами кар­
каса (рис. 31). Половинки со­
единяют в замок, · склеивают
или, в случае использования
капроновых каркасов, свари­
вают путем прогрева места
стыка половинок. Используя
фрикционное зацепление при­
водного валика намоточного
устройства и щеки каркаса,
последний можно привести во
вращение вокруг стержня. Для
улучшения сцепления щеки
могут иметь зубчики. При вращении каркас сматывает на себя
с бобины обмоточный провод. Намотка производится весьма про­
изводительно (до 5000 об/мин). Описанная конструкция примени-
111
Рис. ЗО. Броневой трансформатор на ленточном сердечнике с одним резv~•
и его сборка.
40

тельно к силовым т. м. м. на ленточных сердечниках практически
разработана под руководством канд. техн. наук Е. И. Кисселя.
Трансформатор с вращающейся катушкой (т. в. к.) в различ­
ных стадиях изготовления изображен на рис. 31. Этот способ
пригоден для изготовления трансформаторов всех типов, кроме
тороидальных. Преимуществом такой конструкции является про­
с1ота изготовления магнитопровода и его высокое качество.
Серьезные недостатки -усложнение моточных paбctr, трудность
выполнения выводов, необходимость применения сердечников
только квадратного сечения. Имеет место тан:же увеличени<:
средней длины витка катушки из-за несоответствия форм сече-
Рис. 31. Броневой трансформатор с вращающейся катушкой (т. в. к.).
ння сердечника и каркаса. Вследствие этих недuстатков т. в. к.
не получили широкого распространения.
Кроме перечисленных возможны также способ непрерывного
вматывания ленточного сердечника в готовые катушки (так на­
зываемый спиракор) и сборка сердечника в катушках последо­
вательно 'Вставляемыми отдельными лентами. Основным недо­
статком первого способа является его сложность и невозмож­
ность отжечь сердечник после вматывания. Второй способ
сборки примыкает к способу шихтовки пластинчатых сердеч­
ников (см. гл. IV). Оба эти способа следует считать уста·
ревшими.
С по с об ы стяжки сердечник а. Проблема стяжки воз­
никает только для разъемных сердечников. Стяжка половинок
сердечника должна обеспечить конструктивную цельность маг­
нитопровода, его механическую прочность. Необходимо также
свести к минимуму воздушный зазор, неизбежно появляющийся
в месте стыка половинок, с целью снижения шума трансформато­
rа и уменьшения магнитного сопротивления сердечника. Послед­
нее необходимо для обеспечения приемлемых величин намагни­
чпвающего тока. Как показывают расчеты и опыт, для малых
СИЛ()ВЫХ трансформаторов можно считать приемлемым зазор на
41

каждый стержень до 10-15 мк, для больших - до 30 -50 мк.
Для трансформаторов, к которым предъявляется требова­
ние большой индуктивности обмоток, этот зазор не должен пре-
Рис. 32. Стяжка разъемного броневого сердечника лентой по наружному
обводу (для двух разных положений трансформатора).
вышать нескольких микронов, особенно при использовании д.ля
сердечника материалов с высокой магнитной проницаемостью
(типа пермаллоя). Для мощных импульсных трансформаторов
желательно соблюдение оптимального зазора. Его величина за-
5J
Рис. 33. Стяжка разъемного сердечника прижимными планками: а -
со стяжными планками (трехфазный трансформатор); б - со стнж­
ными лентами.
висит от ряда факторов. Для микросекундных импульсов при
реализации значительных приращений индукции эта величина
·Составляет ориентировочно (2-6) Х 10-4 от длины средней ли­
нии магнитной индукuти.
Применяют два основных способа стяжки: металлическим
бандажом (лентой), охватывающим с определенным натягом
обе половинки сердечника, и прижимными планками со стяж-
42

ными винтами или стяжными лентами. Очень часто стяжные
элементы используют одновременно для закрепления трансфор­
матора на плате, тогда они воспринимают все усилия, которые
воздействуют на трансформатор 1в процессе его эксплуатации.
Это является нежелательным, поскольку может привести к не­
которой нестабильности зазора. Целесообразнее поэтому, осо­
бенно при тяжелых условиях эксплуатации, разделить между
элементами конструкции функции стяжки ,сердечника и крепле­
ния трансформатора.
Рис. 34. Способы стяжки разъемного сердечника лентой: а, б, в -
для малых т. м. м.; в - дЛ>I средних т. м. м.
1 - винт натяга; 2 - опорная колодочка.
Способы стяжки лентой ·показаны на рис. 27, 32, 34, 35, план­
ками - на рис. 33. Стяжка планками и стяжка лентой броне­
вого ·сердечника по наруЖ'ному обводу позволяют избежзть вве­
дения конструктивных элементов внутрь катушки. Это несколько
уменьшает среднюю длину витка катушки и позволяет избежать
добавочных ~потерь на вихревые токи и гистерезис ·в этих эле­
ментах. Последнее особенно важно для трансформаторов ультра­
звуковых и высоких частот. Если в этих случаях используется
лента, пропускаемая внутрь катушки, желательно, чтобы она
была из немагнитного материала. В остальных случаях мате­
риалом ленты может служить обычная сталь Ст. 10. Толщина
ленты 0,2-0,6 мм, .в ·за'висимости от веса сердечников.
СтяЖ'ка лентой по сравнению со стяжкой планкаМ'и при про­
чих равных условиях обеспечивает лучшие результаты, особенно
когда лента охватывает контур сердечника по всему обводу.
В частности, при стяжке планками возможно некоторое смеще­
ние половинок сердечника в перпендикулярном к оси стержня
направлении, что 'Приводит к повышенному шуму при работе
трансформатора.
С целью уменьшения эффективного зазора между половин­
ками и повышения прочности сочленения торцы сопрягаемых
43

псловинок сердечника при сборке можно склеивать специальной
пастой, например смесью эпоксидной смолы с карбонильным
железом. Для малых сердечников склейка может полностью
исключить необходимость механической стяжки пшювинок.
Рис. 35. Стержневой трансформатор на
разъемном ленточном сердечнике с раз­
делением функций стяжки сердечника н
крепления трансформатора между раз-
личными элементами констру[{ции.
Крепление транс-
форматора. Опоройсер­
дечника, несущего на себе
катушки, является, как пра­
вило, литая. штампованная
или иным образом изготов­
ленная металлическая плата
или рамка, при помощи ко­
торой весь трансформатор
крепится к шасси прибора.
При использовании элемен­
тов стяжки одновременно
цля закрепления трансфор­
матора на плате возможны
конструкции, представлен­
ные на рис. 32-34 и 17-18.
Стяжка половинок произ­
водится при окончательной
сборке трансформатора пу­
тем натяга ленты, закреп­
ляемой на плате. В случае
разделения функций стяжки
и крепления' для маленьких
грансформаторов возможно
применение такой же об­
жимной скобы, как было
показано на рис. 23, или кре-
пление .за каркас, как на
рис. 26. Более универсальный вариант показан на рис. 35.
Совершенно новые воз!'.южности крепления высоковольтных
трансформаторов открылись с применением для их изоляции
эпоксидных компаундов. Такие трансформаторы можно крепить
не за сердечник, а за катушку. С этой целью в форме при за­
ливке катушки компаундом армируют металлические буксы
с резьбой. С помощью винтов, ввинчиваемых ·в эти буксы, и осу­
ществляется крепление трансформатора. Как показали испы­
тания, этот способ обеспечивает исключительную стойкость к тя­
желым механическим воздействиям -ударам, вибрации и т. д.
Тороидальный трансформатор такой конструкции показан на
рис. 15, 16.
Серии стержневых и броневых трансформаторов на разъем­
ных ленточных сердечниках показаны на рис. 36 и 37.
44

~
01
Рис. 36. Серия стержневых трансформаторов на разъемных ленточных сердечниках.
Рис 37 Серия броневых трансформаторов на разъемных ленточных сердечниках

Специальные конс1·рукции трансформатороэ
Помимо рассмотренных вариантов основных конструкций БТ и
3Т, базирующихся на сердечниках, конфигурация которых по­
казана на рис. 4, возможны специальные конструкции, обладаю­
щие рядом новых качеств.
Броневой трансформатор. К. Г. Бираговым и А. Я. Финкель­
штейном 'Предложена конструкция с кольцевой цилиндрической
катушкой и радиально расположенными по ее периметру П-об­
Рис. 38. Броневой трансформатор с радиаль­
но расположенными ленточными сердечни·
ка ми.
разными
разъемными
.т1енточными сердечника­
ми (рис. 38). Достоин­
ством такого трансфор­
матора является сильно
развитая поверхность ох­
лаждения сердечника, что
позволяет lf!НТенсивно ис­
пользовать его магнит­
ный материал на повы­
шенных и ультразвуковых
частотах. Этим целиком
окупается некоторая по­
теря окна катушки, т. е.
снижение коэффициента
заполнения Кс. При боль­
ших мощностях габари­
ты и вес такого транс­
форматора меньше, чем
при обычном исполнении.
Конструкция отлИtчается
также компактностью. Особые преимущества она приобретает
при применении ее для высоковольтных сухих трансформаторов.
Трехфазные трансформаторы можно выполнять на трех
стержневых ленточных ,сердечниках, сечения которых распола­
гаются по вершинам ра,вностороннего треугольника. Соседние
стержни 'Вставляют в каркас, которому придается соответствую­
щая форма (рис. 39). Для такого трансформатора ~проще изго­
товить сердечник, при этом обеспечивается компактность кон­
струкции, полная симметрия трех фаз и некоторая экономия
стали, однако изготовление каркасов несколько усложняется.
увеличивается средняя длина витка катушек и при отсутствии
продува ухудшается охлаждение внутренних частей катушек.
Компактная конструкция группового трехфазного трансфор­
матора, состоящего из трех однофазных броневых трансформа­
торов на фигурных разъемных ленточных сердечниках, раз­
работана А. К. Цыпкиным (рис. 40). Треугольные сердечники
расположены по кругу вплотную друг к другу. Разъем делается
по краям наружного ярма. Три катушки, имеющи(' ,в попереч-
46

нике форму окна сердечника, надеваются ·каждая на свой стер­
жень, после чего каждый однофазный сердечник или наружный
периметр всего трансформатора охватывается стягивающим..t
лентами. В ряде случаев благодаря своей компактности и пол­
ной симметрии трех фаз такой трансформатор ~при нормальной
частоте может оказаться наиболее приемлемым.
Рис. 39. Симметричный трехфазный
трансформатор на трех разъемных
ленточных сердечниках.
1 - сердечник; 2 - катушки.
1
Рис. 40. Групповой трехфазный
трансформатор на фигурных разъ-
емных ленточных сердечниках.
1 - сердечник; 2 - обмотки; 8 - межоб­
моточ11ая изоляция; 4 - лента с суха­
риками и винтом для стяжки сердеч-
ника.
2
Заключительные замечания. Рассмотренные 'выше принципы
выполнения конструкций применимы, за некоторыми оговорен­
ными· исключениями, ко всем типам трансформаторов. Отдель­
ные из них имеют, однако, те или иные особенности, которые
следует дополнительно рассмотреть.
Для двухкатушечного стержневого трансформатора ,важно
обратить внимание на порядок расположения обмоток по
47

с1ержням. Чтобы избежать недопустимо большого расстояния
между обмотками, первичную обмотку всегда нужно разбивать
11а две равные части, располагаемые на двух стержнях и соеди-
1
Схема соединений
Z)ll
Рис. 41. Стержневой трансформатор с двумя накальными обмотками.
/ - первичная обмотка; 2, 8 - иакальяые обмотки.
няемые последовательно или параллельно (см. также ниже,
§ 17). То же в общем случае справедливо и для каждой вто­
ричной обмотки. Однако если этих обмоток две и более, можно
каждую обмотку располагать целиком на одном стержне, так
Рис. 42. Однокатушечные стержневые высоковольтные
трансформаторы с изоляцией термореактивным компаун
дом.
группируя их, чтобы суммарные мощности .вторичных обмоток
на каждом стержне были приблизительно одинаковы. Это упро­
щает конструкцию трансформатора. Стержневой тр<~нсформатор
с двумя одинаковыми накальными обмотками показан на рис. 41.
Это положение используется, в частности, в галетных трансфор­
маторах. Заметим, что хотя принципиально галетные трансфор-
4g

м аторы можно изготовлять и в броневом исполнении, практиче­
ски такие трансформаторы изготовляют обычно как стержневые,
так как желательно разместить ка·к можно большее число галет.
Если ·Сравнить в конструктивном отношении разные типы
однофазных трансформаторов, то можно сказать, что простей­
шим из них является однокатушечный стержневой трансформа­
тор, особенно при использовании ленточных сердечников. По­
этому его применение рационально в ряде случаев для высоко­
вольтных трансформаторов, где вопросы простоты конструкции
выступают на первый план. Высоковольтные однокатушечные
стержневые трансформаторы показаны на рис. 42. Из броневых
и д'Вухкатуше·чных стержневых т. м. м. при штампованных на­
борных сердечниках предпочтения заслуживают первые; при
ленточных сердечниках вопрос усложняется: БТ проще вслед­
ствие использования одной катушки, вместо двух у СТ, но тре­
буют двух сердечников (см. рис. 3, 4) с соответствующим у·слож­
нением конструкции. Тороидальный трансформатор достаточно
прост с точки зрения крепления, но здесь затруднено выполне­
ние надежной слоевой и межобмоточной изоляции. Подробное
сравнение различных типов т. м. м. по ряду признаков прове­
дено ниже, в § 22.
Для применения в качестве высоко·вольтных и высокопотен­
циальных каждый из этих ТИIПОВ трансформаторов может ока­
заться лучшим в за·висимости от конкретных условий. В част­
ности, в высокопотенциальном ТТ из-за отсутствия открытого
корпуса облегчено выполнение корпусной изоляции. Так, без
принятия ·специальных мер удается 1выполнять некоронирующие
сухие залитые ТТ с потенциалом до 25 кв.
В заключение отметим, что конструкции современных т. м. м.,
нредназначенных для использования в специальной аппаратуре,
рассчитаны на высокие требования .в части механических и кли­
матических воздеЙС11ВИЙ (удары, тряска, вибрации, влажность,
мороз, высотность и т. д.).
ГЛАВА 111
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОП МОЩНОСТИ
§ 5. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Магнитный материал сердечника имеет две основные харак­
теристики: химический состав, определяемый маркой материала,
и толщину листа или лепты. Выбор того и другого зависит от
предъявляемых к трансформатору требований - габаритных по­
казателей, экономичности, стоимости. Так, для снижения потерь
4 Р. Х. Бапьян

в сердечнике на вихревые токи выбирают материал меньших
толщин. В настоящее время находят применение материаль1
очень широкого диапазона значений толщины - от 0,5 мм до
0,02 мм. Снижение потерь в сердечнике может быть достигнуто
и применением соответствующих марок мптериала.
От выбранной марки зависит также величина необходимой
намагничивающей силы (н. с.), т. е., в конечном итоге, тока
холостого хода. Применение качестненных материалов поз,воляет
выполнить при заданной мощности трансформатор меньших га­
баритов и веса или с большим к. п. д. (в ряде случаев это при­
водит к увеличению стоимости трансформатора).
Длительное время для изготовления сердечников силовых
т. м. м. использовали исключительно трансформаторные стали
горячей прокатки с различным содержанием кремния. Подоб­
ные ~стали широко применяют и сейчас. Это стали марок Э41,
Э42, Э4:3, Э44 (по ГОr::Т 802-58). Из них первые три цредна­
значены преимущественно для частоты 50 гц, а с1 аль Э44 - длн
частот 400 гц и выше. Они выпускаются в листах с размерами
сторон от 600 Х 1500 мм до 1000 Х 2000 мм.
В последние годы отечественная промышленность освоила
выпуск холоднокатаных трансформаторных сталей марок «Э»
(распространенное название ХВП). Эти стали обладают по­
ниженными удельными потерями, высокой индукцией насыще­
ния и относительно высокой магнитной проницаемостью в сред­
них и сильных полях, т. е. при больших индукциях. Это особенно
ценно для силовых трансформаторов. Получены лолодноката­
ные стали и ,с повышенной магнитной проницаемостью в слабых
полях (для входных трансформаторов и ряда других случаев).
Особенностью холоднокатаных сталей является наJ1ичие магнит­
ной текстуры, т. е. преимущественность магнитных свойстз
в определенном направлении, именно вдоль направления про­
ката. Поэтому их применение полностью оправдывает себя лишь
в тех случаях, когда конструкция сер.:.~.ечника обеспечивает
совпадение направлений магнитного потока и магнитной те1<­
стуры вдоль всей длины :магнитной линии. Это обстоятельство
и ~вызвало, в частности, к жизни конструкции ленточных сер­
дечников.
Холоднокатаные стали выпускают как в листах, так и в виде
длинных рулонов или лент. Отечес11венные стали холодной про­
катки получили по ГОСТ 802-58 наименования Э310, Э320, ЭЗЗО
в толщинах 0,35-0,5 мм, Э340 - в толщине 0,2 мм. По проекту
ГОСТ на ленточную холоднокатаную сталь последняя именуется
как Э31, Э32, Э33 в толщинах 0,35-0,5 мм; Э31 · - Э3 4
-
в тол­
щине 0,2 мм; Э34, Э35, Э36 - в толщинах 0,05-0,15 мм. Лента
выпускается в стандартных ширинах: 5; 5,6; 6,3; 6,5; 7, 1;
8; 9; 10; 11,2; 12; 12,5; 14; 15; 16; 18; 20; 22,4; 25; 28; 32; 35,5; 40;
45; 50; 56; 64; 71; 80; 90; 100 мм.
50

Разработана прецизионная холоднокатаная сталь ЗСТА, тре.:
бующая усложненной технологии, но обладающая улучшенными
свойствами. В зарубежной литературе холоднокатаную сталь
часто называют гайперсил.
Внедрение холоднокатаной стали в области т. м. м. идет бы­
стрыми темпами. Поскольку стоимость холоднокатаной стали
лишь немного превосходит стоимость горячекатаной, а при боль­
ших масштабах производсТtва может стать даже ниже, условия
для ее распространения весьма благоприятны.
Для трансформаторов повышенных частот, а также различ­
ных входных, выходных, импульсных находят применение в виде
листов и лент специальные ·сплавы железа и никеJ1я ·С различ­
ными присадками марок БОН, 80НХС, 79НМ и др. Первый из
них имеет наивысшую индукцию насыщения, второй и третий -
минимальные удельные потери. Новый сплав ЗЗНКМС хорошо
сочетает оба эти качества. Перспективен благодаря своей деше­
визне и достаточно ·высоким магнитным свойствам на повышен­
ных и ультразвуковых частотах, особенно в части магнитной
проницаемо·сти, сплав железа с алюминием - алфенол. Сочета­
нием высокой начальной и максимальной магнитных проницае­
мостей отличаются сплавы 74НМД (50Х 103/IБОХ 103) и супер­
маллой (105/106 ).
Для импульсных трансформаторов могут использоваться так­
же железоникелевые ·сплавы с высоким электросопротивлением
~)8НС, 42НС, 50НХС. Все перечисленные здесь и выше сплавы
являются материалами нетекстурованными.
На высоких частотах используют магнитодиэлектрики и ок­
сидные ферромагнетики, называемые обычно оксиферами или
ферритами. Последние ·начинают применять также для импульс­
ных трансформаторов.
Основные свойства отожженных магнитных материалов на
переменном токе, необходимые при расчете различных т. м. м.,
приведены в табл. 2-5. Для полноты в таблицах указаны и от­
дельные характеристики на ·постоянном токе. Для выражения
приведенных в таблице величин удельных н. с. Н _ через намаг­
ничивающую мощность Q (ва/кг) и наоборот можно пользо­
ваться ·зависимостью
Q=4,44/ lо- 5н_в -1
,
lc
(1)
где '\'с -удельный ,вес материала, г/см 3•
Табл. 2-5 составлены по материалам: ГОСТ 802-58, проекту
I ОСТ на ленточную сталь, техническим условиям на ленточную
сталь, на железоникелевые сплавы, а также по результатам
проведенных ис·следовательских работ и литературным данным.
4*
51

~
Свойства трансформаторных craлeil на частоте 50 гц
Таблица Z
Свойства на
1
Сталь
постоянном токе
Свойства на переменном токе при 50 гц
Индукция В, гс Началь- Напряженность в действу- Удельные потери р;.
Тол-
ная маг- ющих значениях Н - , а/см
вт/кг
Вид
.Мар- щина, НаWяженность
нитная
ка
11рони-
в, гс
в, гс
мм
=• а/см
цаемость
10125
!J.o, гс/з
10000 1 15ООО 1 17ООО 10000 115ООО117ООО
341 10,5 1
1
J 350-400 J
1
1
1
1,55
1
3,5
1
0,35 13000 14600
1,7
11
-
1,35
3,0
-
Э4210,5 1
1
14 500 J 350-4oo 1
1
1
1
1,4
1
3,l
1
Горячекатаные
0,35 12 900
l,7
11
-
1,2
2,8
-
(уд. вес "(с=7,55) Э43 1 0,5 1
12 900 1 14 400 1350-400 J
1
1
1
1,25
1
2,9
1
0,35
1,7
11
-
1,05
2,5
-
Э43а10,5 1
1
14 400 J 35n-400 J
1
1
1 1,15
1
2,7
1
1
0.35 12900
1,7
11
1
0,9
2,2
-
Э3!0, 0,5 16000 17 500
1
1,1
1
2,45 3,2
Э31 0,35 16000 17500
500
1
0,7
2.5
6
0,8
1,75 2,5
Холодно-
0,2
14500 17000
-
1,5
2,2
катаные
1300-7001
1
1
{уд. вес lc=7,65) Э330, 0,5 1
17000 18500
0,8
1,75 2,5
0,35 17000 18500
0,5
1,8
4
0,6
1,3
1,9 :
Э33 0,2 16500 18200
-
1,2
1,8
Лучшие партии ro-1
рячекатаной стали - 10,351
-
1
-
1
-
11
1
7
1-
1
0,95
1
2,2
1-
Лучшие партии
1
1о,35 /
1
1
1
1
1
1
0,45
1
1
холоднокатаной
-
-
-
1500
0,3
0,6
2,5
1,0
-
стали

Таблица 3
СвоАства трансформаторных сталеА на частоте 400 гц
1
Сталь
Свойства на посто-
Свойства на переменном токе при 400 гц
янном токе
Индукция В, гс
Напряженность в деАствующих
Удельные потерн
Мар- Тод-
значениях Н-, а/см
р;, вт/кг
Вид
ка
щи на, Напряженность
в, гс
в. гс
мм
н=. а/см
1()125
751)0 1 10000 1 15000 1 17000 7500 110ООО115ООО
Горячеката-
0,35 13000
14000 1
1
1
1
10,7
1
19
-
Э44 0,2
12900
14200
2,8
5
18
-
7,2
12,5
30
Н!IЯ
0,1
12800
14000
1
6
10,5
-
0,2
16000
17 ООО
11
23
0,15 14 500
17000
10
23
Э34 0,1
14500
17000
-
0,7
2,8
6,5
-
10
22
0,08 14500
17000
10
22
0,05 14 500
17000
10
21
Холодно-
о, 15
9
20
катаные
Э35 0,1
8,5
19
рулонные
0,08 15500
17 500
--
0,6
2,6
6
-
8,5
19
0,05
1
8,5
19
1
О, 15
8
19
Э36 0,1
16 500
18200
-
0,5
2,5
5
-
7,5
17
0,08
7,5
17
0,05
7,5
16
Лучшие партии
0,1 1
1
0,35
1
холо,n:ноката-
-
-
-
-
0,7
2,8
-
6
14
ной стали
~
С1р11ыечан11 е. Стаяь ЗСТА имеет потери на 15-20% меньшие, чем стаяь Э36.

Своikтва различных магнитных материалов на
Материал
1
Общие
1
Свойства иа nеременно\1
свойстnа
'
400
:;;
J
"!
и"'
~
Удельные потери,
"'
""'
"'
"!
:с-
:с"'
вт/к2
·=
,.;
"'"'
~-
:;;
§С1:1
μ,, μmax•
В, 2С
:с
:с
....
"'
"~
"'
=
"'"
a:t:: гс/э ?С/3
"'
3'
»=
"
~~ ""
"'
"'"'
c:i."
isooo i10 ооо
:::
~~ "'
о
"'"'
"'~
3000
~
:s: 3'
о•.
~
с-
::<:и
--
1
Сталь
0,05
2,7
7
25
7,55
-
-1 9 ООО -1,2
300
1
-
1·орячекатаная
Э44 0,1
-1
350
-
1,2
3
10,5
1
0,2
0,25
900 7 ООО 1,0
2,4
9,5
Сталь
0,15
0,33
800 6 800 0,9
2,3
9
холоднокатаная
7,65 Э35 0,08
- 21 ООО 0,35
600 б 500 0,8
2,1
8,5
0,05
0,40
500 6 200 0,8
2,1
8,5
0,02
0,5
450 5 100 1,2
2,6
10
-
1
1
0,15
0,20
1
3500 11ООО 0,6
1,5
5,5
8,2 50н
15 ООО
0,05
0,25
2500 14ООО 0,5
1,3
5
1
Сплавы
с никелем
u~ 0,10
0,04
20 ООО 60 ООО 0,2
0,5
-
8,5
><:i:: 0,05 7000- 0,05
20 ООО 52 ООО 0,15 0,45
-
:i::cn
С,._
0,02
-7500
0,06
12 500 43000 0,2
0,55
-
00
Сплав алфенол
-
Ю-16 0,2
7000
0,05
3000 30 ООО -
-
-
-- --
~
Оксидный
....
4,6
:::
2300
0,8
ферромагнетик
""
-
-
-
-
-
-
""
"'
е-
П р и м е ч а н и я. 1. Сrаль 3СТА имеет потери на 25-40% меньшие, чем сталь Э35.
2. Сплав 33НКМС при большой индукции насыщения имеет потери
54

Таблица 4
повышенных и ультразвуковых частотах
токе при частотах, гц
1000
1
2400
Удельные потери,
Удельные потери,
вт/кг
вт/кг
μ.,,,
μmax•
в. гс
μ,,, гс/а
tJ.max'
в, гс
гс/а
гс/а
гс/а
3000
1
5000 j 10 ООО
3000
1
5000 j 10 ООО
~
300
-
9
26
102
300
-
22
65
250
350
-
4,3
11
38
350
-
17
41
145
700
5 ООО
4,5
11
43
-
-
20
50
200
600
4 800
3,8
9,5
38
-
-
15
37
150
500
4 600
3
7,5
30
450
3 200
12
30
120
450
5 200
2,6
6,5
26
420
4 500
10
24
95
400
5 ООО
3,5
8,0
31
380
4 600
11
25
96
3 100
6 ООО
2,1
5
20
2 500
3 500
8,5
20
81
2 400
12 ООО
1,6
4
14
2 300
7 ООО
4,7
11
45
------------
15 ООО'
35 ООО
0,7
2
-
8 ООО
10000
3,5
9,5
-
18 500
36 ООО
0,6
1,6
-
16 ООО
20 ООО
2
6
-
12 300
39 ООО
0,5
1,3
-
12 ООО
30 ООО
1,3
4
-
--
·-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
лишь несколько большие, чем сплав 80НХС.
-

Материал
Общие свойства
Свойства на
"
~
"'
"'
"'
"
"'
"'
1
';;;-
s
"'
z
u
и
~
u
о:
"
"'
"'
Вид
"'
~
"'
"
""
"
""'
P.max•
.;
"
"'
:!!
"
"'
"
zс/э
zс/э
"'
=
"
"
"'
"'
"'"
="
"
"
s
>." '
g.•
QJ
с.
"'
"(
.
"
"'
о
""
о"
»
~
!-
:s:~
:.:~
-
Сталь
-
0,05
- 1,2
300
-
1орячекатаная
7,55
- 19000
Э44
0,1
-1
350
-
0,2
0,25
-
-
Сталь
0,15
0,33
-
-
холоднокатаная
7,65
Э35
0,08
-21ООО
0,35
400
1 200
0,05
0,40
400
2 500
0,02
0,5
360
2 900
1
0,15
0,20
1 ООО
1ню
8,2
50Н
15 ООО
0,05
0,25
2 ООО
4 ООО
С11ла11ы
с никелем
80НХС, 0,10
0,04
3000 3 ООО
8,5
79НМ
0,05
7000
0,05
8ООО 8ООО
0,02
-7500
0,06
10 500 19 ООО
Сплав алфенол
-
Ю-16
0,2
7000
0,05
-
-
Оксидный
4,6 Феррит-400
2300
0,8
ферромагнетик
-
-
-
1

Продолжение табл. 4
переменном токе при частотах, гц
-
10000
50000
Удельные потери, вт/ К?
Удельные потери, вт/кг
---
в, гс
μ'(), гс/з
в, гс
!ООО
1
3000
1
5000
1
--
10 voo
1
\ООО
1
3000
1
5000
12
92
230
-
250
240
1
2200
-
16
126
зrо
\ООО
220
-
1
-
-
--
-·--
20
200
530
2100
-
-
-
-
16
160
370
1500
-
-
-
-
11
110
250
1000
-
--
-
-
8
75
190
750
-
90
1000
2400
7
70
170
700
-
60
650
1600
--------
-- ----
-----·
11
92
220
НбО
5()0
-
-·
-
4
1
42
8fi
300
1200
55
350
750
--
--
1 3,3
22
100
-
\ООО
-
-
1
1,6
15
42
-
2500
16
160
600
1
9
;)()
--
7000
3,:J
9()
270
1
--
1
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
400
130
-
-
57

~
Таблица 5
Свойства маrнитодизлектриков и ферритов
Материал
1
Свойства
1
Максимальная Поrранич-
1- '- max• Bs•
Вп
Название
Марка
11-0 , гс/э
гс/э гс
гс
Нс,Э рабочая темпе- ная часто-
ратура, 0С
та, кгц
Карбонильное
"'
же.11езо
8
82000-
-
-
103
CLI
1•"'°
~:s:-=
:а
О:<: ;aLO
""
ТЧ-60
60
60 2000
120
10
CLI
-
-
...
:s:=-
-8'
ВЧ-30
30
30 2000
120
50
:s:f;- . a "f
:s:
-
-
=:.: =:
"'
ВЧ-15
15
15 2000 -
-
120
100
:;; CL1 CLILO
=:
:::;: =: !:{ -
<
"' ;>."<t"
~
1
2000 1800-2400 6500 2500 1200 О, 1
70
200
"'
"'
6
1000
800-1200 3000 3200 1500 0,25
110
500
:.:
CLI
:.:
600
500-800 1300 3100 1400 0,4
120
1х10а
~ ltl
:с
'
i o:s:
:s:
500
400-600 1100 2800 1300 0,5
120
2х1оз
~ :аС'!_
::r
400
350-500 800 2300 1200 0,8
120
5х1оз
.а
:s: ··=Ll)
=:
200
180-250 300 1800 1000 1,5
120
10x10s
""~~ 1
CLI-
"""" CLl<O
:.: С11
И-4
150-200 800 4200 2000 0,8
250
lXIOэ
ёCLI !:{ •
:s: :а
И-5
100-150
700 4800 2200 1,2
360
>IOXl03
- 8' ;:....,.
Xia
.ii
~CLI
м 6000 5000-7000 9000 4700 1200 0,1
120
100
:a.:;juC'I
CLI :l\
м 4000 3000-5000 7000 4500 1300 0,1
120
250
'"'CLI !:{ CLI •
:с ltl
[~:»=j
С!1 о
м 3000 2500-3500 5500 3500 1500 0,15
120
400
....
:.:
Q. С) ,.:..::,ас11
""=
м 2000 1500-2500 3500 5000 1400 0,2
180
600
CLl:t::a:a~
С!1 :s:
м 1000 1000-1200 1700 3700 1100 0,35
180
1х10з
о&~о.=""'
:::;: ::r
Пр и к е ч а и и е. Пограничная частота - частота, выше которой начинается падение магииrиой проницаемости. Ниже этой частоты
р.,, и μшах практически постоянны.

Для наглядности кривые намагничивания различных мате­
риалов на переменном токе и кривые их удельных потерь при
различных частотах приведены на pFc. 43 и 44.
Свойства текстурованных материалов определены в направ­
лении проката. На рис. 45 для сравнения даны значения Н _ в на-
правлении, перпендикулярном к текстуре, для отечественной
стали ХВП. Увеличение потерь составляет примерно 50 %. По
американским данным, pocr
Н _ в этом направлении
больше в несколько раз,
а рост потерь - в три
раза. В последние годы соз­
дана новая прецизионная
сталь кубической текстуры,
у которой свойства вдоль
и поперек отличаются весьма
мало.
Поскольку т. м. м. при­
ходится выполнять в на­
стоящее время на самые
различные частоты, необхо­
димо располагать характе­
ристиками материалов в
широком диапазоне частот.
При этом основной интерес
представляют удельные по­
тери. Во многих случаях не­
8,rc
z
6 8 10 IZ н_.а/сн
Рис. 43. Кривые намагничивания
трансформаторных сталей на перемен­
ноы токе при различных частотах.
обходимо также знание начальной магнитной проницаемости.
Зависимости этих величин от частоты в широком диапазоне ее
изменений приведены для различных материалов на рис. 46 и 47.
Кривые уде.Льных потерь приведены при некоторых фиксирован­
ных индукциях Вп. При необходимости пересчета величины по­
терь на другие значения индукциИ В можно с достаточной
для практики точностью для большинства материалов и частот
пользоваться квадратичной зависимостью потерь от индукции
р; =p:(:Jz,
(2)
где р /-искомые удельные потери при индукции В;
р~ -удельные потери при индукции Вп.
Гораздо сложнее найти зависимость между удельными поте­
рями и частотой. Поскольку с ростом частоты уси.пивается влия­
ние вихревых токов, то чем толще материал и выше рассматри­
ваемый диапазон частот, тем сильнее с ростом частоты растут
потери в материале. Зависимости эти, кроме того, различны для
ра:цичных материалов. Например, дJIЯ стали ХВП уде.лы~ый
59

вес потерь на вихревые токи значительно выше, чем для горяче­
катаных сталей,- 80% против 60% (при частоте 50 гц и тол­
щине 0,35 мм).
P;,~6m/xr
5Uru,
lfOU гц
15.....___....._
10000
15000
8,rc
fOOOO
f5000 В.гс
Pi,6m....!к.._r_....,..__~_Z_lf_U_U~гц_~-~
1500
3()0
ZOOO *ООО 6000
2000
1/000 8, ГС
Рис. 44. Удельные потери различных. магнитных материалов при различ­
ных частотах.
---
холоднокатаные ста.ли и сп.лавы;
-----
-
горячекатаные ста.ли
В общем случае можно записать
'
/х
Р;= .
(3)
Примерные аначения частотного коэффициента потерь х дань~
в табл. б.
60

Таблица 6
Ориентировочные значе11ия частотноrо козффицие11та потерь '1- -
'1 -- для материалов
Диапазон частот,
Э35 (ХВП)
1
&ОН 1 80НХС
гц
при толщине, мм
о'2 1о.151о.081о.051о.021о'151о.051 о'1 1о.02
400-1500
1,7 1.6 1,55 1.211.2 1,4 1,15 1,75 1,2
IБОО-5000
1.7 1,6 1,55 1,4 1,3 1,5 1,2 1,75 1,3
Свыше 5000
1,7 1,6 1,6 1,6 11,4 1,6 1,4 1,75 1, 4
Для приближенных расчетов при применении холоднока rаноИ
стали можно принимать х = 1,5, т. е.
121----+-- -+---+--l ' ---- I
10
91----+---+---++---Н
6
*t----+---+---,.-+--,~
2
8,гс
Рис. 45. Кривые намагничива­
ния холоднокатаной стали
Э330 0,35 мм на переменном
токе. Частота 50 гц.
1 -- nonepeк nроката; 2 - вдоль про­
ката.
ГС/
fо•П~--~----.----.
20000 1--"""""',_!l"'-------j
15000
10000 L-=:~=t~~~o....:-~
(4)
5000 ~~~~~~~
1000
10000
100000 (,гц
100
Рис. 46. Зависимость начальной маг­
нитной проницаемости различных маг­
нитныл материалов от частоты
Однако достоверные результаты можно получить только
определением потерь на данной частоте. По величине потерь
для каждой частоты существует оп"Гимальная толщина мате­
риала. Применение более тонкого материала может не дать сни­
жения потерь, но привести даже к их росту. Происходит это
потому, что с уменьшением толщины наряду со снижением по­
терь на rвихревые токи растут потери на гистерезис. Суммарные
потери достигают миниму.ма при некоторой определенной ТОJI­
щине. На рис. 48 приведена зависимость потерь от толщины
при постоянных индукциях для холоднокатаной ленточной ста­
ли Э35 и сплава 50Н.
Проведенные исследования позволили определить оптималь­
ные толщины материалов для различных частот. Выбирая
61

62
а)
р: 6т/кr
1000
100
10
~о
00
10
ао
00
80~
j000000
4
300
00
о~---
о
60
JO
40
и
.о
oi--ЗJD
1
э
71!-
i~ .JOH
1,
··'--
/
/~
1/~
J~11
,
"
"
////
(/// /
V/1
!/
~r,
-v
,V
"
"
"'·:,,,
"'
~~~-~
~~/о/
·~
~~<:,;
1
п
/
~
1i
/
'·
1/11'
,
1,
,
~lf
1/.
1
11
11
"":/,
,
1
,
J
1
11
/
jll'
1,
1)
[/ 11
1'11
"
O,Z о.з 0,11 0,6 0,8 1 1, 2/ J Ч,\б78ЗIО
7П .1П ID.106070 90
J
iJ
80 10
z
<..' ° ,) //1'
1
lй //
~
1~эз~-
1,
!11
-- +-
<..'°
~
6-
<::;,<;,">А
"'-- -8 0 нхс )74-
Рис. 47. Зависимость удельных потерь различных магнит­
ных материалов от частоты.
---
холоднокатаная сталь Э35 (ХВП),
-
··--
железоникелевые сплавы.
6)
р,' 8т;кr
50000rц
B=IOOOOrc
100
ЧООrц 10
1,0 ,___...._..._ _...._,_ _ _._ _. _ _...J
О,/О ЦОZ 0,01/ О.Об 0,08 О, 1 Ц12 Цfl/л,мм
0,0 .J
O,l!i
0,21' ,1 1.' f
Рис. 48. Зависимость удельных потерь магнитных материалов от тол­
щины при различных частотах: а - сплав БОН; б - сталь Э35 (ХВП)

С1>
с;.,
1
Таблица 7
Рекомендуемые толщины магнитных материало;: для различных частот
----
Рекомендуемш~ для примен!'ния толщины, мм
Матrриал
Частота, гц
Импульсные трансформаторы при д.1ителы.остях
1400-50011000-2500 12500-100000
импульса,* мксек
50
1
! 0,25-0,5 1
----
>1
0,5-1
<0,25
Э41-Э1-3
0,35-О,5 -
-
-
-
-
1
-
1
-
Эl\4
-
О, 1-0,2
о,1
0,1
0,1
-
1
-
-
ЭЗ4-Э36 (ХВП) 0,2-0,5 О, 15-0,2 0,05-0,1 0,02-0,05
1
50Н; 3СТА
0,35;0,5
0,1
0,05-0,1
0,05
80НХС; 79НМ; О,35; 0,5
0,1
0,05
0,02-0,05 0,05-0, 1 0,04-0,08 0,02--0,08 0,01-0 03
ззнкмс
50Н ХС; 79НМА;
-
-
-
-
1
1
38НС
1
f
1
1
1
1
1
1
* Данные ориентировочные.

толщину материала, следует учитывать также, наскольkо важна
иметь минимальные потери в сердечнике. Например, длят. м. м.
на частоту 50 гц потери в сердечнике начинают играть суще­
ственную роль только при больших мощностях - свыше 300-
1000 ва. В то же время сердечник из тонкого материала дороже.
С учетом сказанного, ориентируясь на освоенную отечественной
промышленностью номенклатуру, приводим 'В табл. 7 оптималь­
ные толщины различных материалов для использования на раз­
личных частотах. Первой в каждой графе поставлена толщина,
предпочтительная для трансформаторов больших, вто1.юй - для
трансформаторов меньших мощностей. Прочерки в графах озна­
чают ~ежелательность применения данного материала на соот­
ветствующих частотах.
Заметим, что на практике для т. м. м. на частоту 400-500 гц
широкое распространение получила холоднокатаная сталь тол­
щиной 0,08 мм. Как видно из приведенных по результатам ис­
следований характеристик и из табл. 7, это ничем не оправ­
дано.
Без всякого ущерба для качества можно перейти к гор<1здо
более дешевым и технологичным сталям толщиной 0,15-0,2 м.м.
Такой переход и осуществляется в настоящее время.
Дополнительно к данным табл. 7 напомним, что для транс­
форматоров высокой частоты наиболее рационально применение
магнитодиэлектриков и особенно ферритов. Применение первых
выгодно в тех случаях, когда при невысокой величине магнит­
ной проницаемости требуется ее независимость от величины ин­
дукции.
Важно подчеркнуть, что при частотах вплоть до 100 кгц
удельные потери ферритов выше, чем у лучших никелевых спла­
вов при малой толщине, и лишь при частотах 200-300 кщ и
более потери у ферритов становятся меньшими.
§ 6. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для современных т. м. м. используют изоляционные мате­
риалы всех классов нагревr>стойкости. Нагревостойкость, т. е.
способность непрерывно работать при данной температуре в
течение ряда лет, определяется по ГОСТ 8865-58 следующими
данными:
Класс наrревостойкости . . . . . .
АЕВFНС
Длите ~ьная рабочая температура, 0С . . . 105 120 130 155 180 > 180
Во многих случаях данный материал с различными пропи­
тывающими составами может относиться соответственно к раз­
личным классам нагревостойкости. При меньшей, чем несколько
лет, продолжительности службы данный материал может рабо­
тать при более высокой темпе~атуре.
64

Из используемых материалов для слоевой и межобмоточной
изоляции т. м. м. бумаги наиболее дешевы и широко распро­
странены. Они обладают хорошей электропрочностью, но усту­
пают другим материалам по механической прочности. Все бу­
маги относятся к классу нагревостойкости А (после пропитки).
Из бумаг применяются: кабельная марки К, телефонная КТН,
пропиточная ИП, крепированная, намоточная, микалентная,
конденсаторная (КОН I и КОН II). Последняя наиболее ка­
чественна.
Из тканевых материалов применяются: в качестве изоля­
ции 1клаоса А лакоткани на хлопчатобумажной основе - свет­
лая ЛХ, черная ЛХЧ и на шел1ювой основе - ЛШ, ЛШС; в ка­
честве изоляции классов В, F, Н - стеклоткань, стеклолента,
стеклолакоткань, класса Н - стекломикалента и др.
Из пленочных материалов, приходящих на смену традицион­
ным бумагам, используют: триацетатную пленку (класс А),
высокопрочную механически полиэтилентерефталатную пленку
лавсан (класс Е), пленку фторопласта-4 (класс С). Обладая
повышенной влагостойкостью и теплостойкостью, пленки по­
зволяют одновременно снизить толщину изоляции. Следует
иметь в виду, что конструкции, использующие пленки, плохо
пропитываются. Недостатком пленок является также их пло­
хая адгезия к компаундам.
Из материалов, применяемых для сборных каркасов, тек­
столит не должен использоваться в условиях повышенной влаж­
ности. Для прессованных и литых каркасов применяют пресс­
порошки К-21-22, К-114-35, К-211-3, ФКПМ-15 и др" литьевые
материалы на основе полиамидных смол (поликапролактам,
продукт No 68), в качестве изоляции классов В, F, Н - стекло­
текстолит СТК, СВФЭ, СКМ-1, классов С, Н-термостойкие
пресс-порошки АГ-4, К-41-5. Недостатком пресс-порошков марок
К является недостаточная стабильность их свойств, а поли­
амидных каркасов - появление с течением времени хрупкости,
что в ряде случаев недопустимо.
Для создания изоляционной -среды в герметизированных
высоковольтных трансформаторах кроме обычного трансфор­
маторного ма1сла перопекти1вны кремний-органические и фтор­
органические жидкости, а из инертных газов - азот и элегаз
(шестифтористая сера).
Для пропитки и обволакивания используют лаки и компаун­
ды: для изоляции классов А, Е, В- масляно-битумные лаки
No 447, 458 и 462, маелостойкий глифтале-масляный лак No 1154;
новые прогрессивные материалы - водноэмульсионный лак
No 321-Т, полиэфирные компаунды МБК. (класс А, Е), К.ГМС
(класс Е), эпоксидные компаунды на основе смол ЭД-5, ЭД-6,
Э-37 (классы В, Е). Д.тiя изоляции классов F и Н применяют
кремний-органические лаки ЭФ-ЗБСУ, К.-47, К-55, К-57. Эти
5 Р. Х. Баяьаи.
65

лаки отличаются очень высокими качествами, в частности, вы­
сокой влагостойкостью. Из них лак ЭФ-3БСУ наименее дефици­
тен, но несколько менее нагревостоек.
Наиболее распространенным пропиточным лаком является
J1ак No 447. Однако в последние годы он интенсивно вытесняется
водноэмульсионным лаком, который не требует дорогостоящих,
токсичных и пожароопасных растворителей, не воздействует на
эмаль обмоточных проводов и хорошо цементирует катушки.
Недостатком его является несколько худшая влагостойкость.
Этого недост~тка лишены новые термореактивные алкидные лаки
ФЛ-98 (АРБ-1) и АФ-17, обладающие всеми достоинствами
лака 321-Т. Кроме того, они хорошо высушиваются по всей тол­
щине катушки. Особенно перспективным для широкого приме­
нения следует считать лак ФЛ-98, являющийся достаточно де­
шевым. Однако этот лак вредно действует на эмаль проводов
ПЭВ и с ними применяться не должен. Начинает успешно при­
меняться для пропитки лак lООАСФ (ВТУ КУ 393-54), отли­
чающийся хорошими свойствами и особой дешевизной. Пропи­
танные им катушки обладают повышенной теплоотдачей,
тропикоустойчивы. Лак, однако, воздействует на эмаль прово­
дов. Перечисленные материалы могут работать по классу В,
а кратковременно (до 1000 час.) - при 150° и даже выше.
Высокое качество пропитки обеспечивают компаунды КГМС,
МБК и особенно эпоксидные. Исключительно перспективными
представляются новейшие компаунды КП-10 и КП-18, разрабо­
танные под руководством советского специалиста А. К. Варден­
бурга. Это диметакриловые эфиры, смешанные с полиэфирной
смолой, являющейся продуктом конденсации малеинового и
фталевого ангидридов с этиленгликолем и касторовым маслом.
Компаунды употребляются в готовом виде (вязкость 30-60"
по ВЗ-4). Они обладают высокой электропрочностью, способно­
стью чрезвычайно быстро просыхать в толстом слое, высокой
цементирующей способностью. Теплостойкость-как у алкид­
ных лаков. Влагостойкость компаундов изучается. Тропико­
устойчивость пропитанных компаундами катушек может быть
обеспечена специальными покрытиями. По совокупности свойств
предпочтение может быть отдано компаунду КП-10.
В качестве нагревостойкого (до 2000) и морозостойкого
пропиточного компаунда разработан стирольно-кремний-орга­
. нический
компаунд К-33. Для пропитки катушек из алюми­
ниевой фольги может применяться кремний-органический лак
КМ-17.
Наружное покрытие трансформаторов осуществляют покров­
ными лаками (IООАСФ, СБ-lс, 976-1 и др.) и различными эма­
лями, например серыми эмалями воздушной сушки СВД или
печной сушки СПД, кремний-органическими эмалями ПКЭ, эпо­
ксидными эмалями Э-4071, ОЭП-4171-1 и др. Последняя (не-
66

прозрачная) заметно усиливает лучеиспускание с rtоверхности
катушек.
Заливочные компаунды используют с различными наполни­
телями - пылевидным кварцем, маршалитом, тальком, слюдя­
ной мукой, окисью алюминия и др" иногда вводят небольшие
добавки стекловолокна. Наполнитель удешевляет компаунд,
повышает его теплопроводность, улучшает технологические
свойства, снижает величину коэффициента линейного расшире­
ния, способствуя повышению стойкости конструкции против
растрескивания, но несколько снижает его электрическую проч­
ность. Для пропитки применяются
компаунды без наполнителя. EJriк\>"51_"'-"'--=--.-----,.----....,
Хорошими свойствами обла­
дают эпоксидные компаунды: вы­
сокой адгезией к большинству ма- zo i----+ - - - -<1-----l -3 . .. _ - - - 1
териалов, малой усадкой (1-
2 %), хорошей склеивающей спо­
собностью. Высоки и их электри- 10
ческие свойства. Компаунды хи-
SO
100
1~0
ZООт:,•С
мически-, бензо-, масло- и влаго­
стойки и наряду с электропроч­
ностью обеспечивают надежную
герметизацию катушек.
Для высоковольтной изоляции
наиболее пригодны компаунды
Рис. 49. Зависимость пробивной
электрической прочности эпоксид­
ного компаунда от температуры.
на смолах Э-37, ЭД-6, чешской Э-2000. На смоле Э-37 вы­
пускаются компаунды КЭП-1 и наиболее качественный- КЭ-2.
На рис. 49 приводится зависимость электрической прочности
одного из эпоксикомпаундов от температуры. Можно видеть,
что достаточно высокая прочность сохраняется вплоть до тем­
ператур 150-200 °, при которых можно использовать компаунд
в течение десятков и сотен часов. Длительно с соответствую­
щими наполнителями эпоксикомпаунды могут использоваться
в классе В. Однако полностью исходные свойства (в рабочем
состоянии изоляции) сохраняются до 105-110°. По зарубеж­
ным данным созданы эпоксидные компаунды, работающие при
150° в течение 10 ООО час.
Имеется положительный опыт использования эпоксидных
компаундов при повышенных и ультразвуковых частотах, од­
нако вопросы электропрочности и изменения других характе­
ристик в этих условиях еще мало изучены. По предварительным
данным надежная работа эпоксидной изоляции на ультразву­
ковых и близких к ним частотах возможна лишь в импульсных
режимах или при пониженных температурах.
Эпоксидные компаунды легко комбинируются с различными
материалами, приобретая весьма разнообразные свойства. На-
5*
67

пример, в смеси с кремний-органической смолой они обеспечи­
вают высокую нагревостойкость (обволакивающий компаунд
ЭК-20 и др.).
Недостатками эпоксидных компаундов являются токсич­
ность, большие усилия усадки и известная трудность обеспече­
ния морозостойкости в конструкции. Тем не менее удается полу­
чить трансформаторы с залитыми катушками, выдерживающие
температуры -50° и даже -60°. Ведутся работы по созданию
эластичных эпоксикомпаундов.
Большей эластичностью и меньшей токсичностью обладает
компаунд МБК. Его свойства близки к свойствам эпоксиком­
паундов, но при температурах 90-120° начинается (без потери
конфигурации и электрических свойств) заметное механическое
размягчение компаунда. Кроме того, МБК не стоек по отноше­
нию к маслу и бензину, а при заливке - и к канифоли. Этот
компаунд химически активнее, чем эпоксидные, и вредно дей­
ствует на ряд проводов и материалов, совместно с которыми
не может применяться: провод ПЭЛ, резины, лакоткань, клей
БФ и ряд других.
С точки зрения лучшего сочетания в отношении коэффи­
циента линейного расширения, который составляет для эпокси­
компаундов с наполнением около 30 Х 10-6 , а для МБК-
50 Х 10-6 , наиболее подходящими для применения в конструк­
циях с заливкой нвляются детали из пресс-порошков и
теплостойкого оргстекла.
В последнее время разработан стирольный пропиточно­
залщючный компаунд КИ, обладающий совокупностью высо­
ких свойств, близких по многим показателям к свойствам
эпоксидных компаундоJЭ, но значительно более эластичный и
обеспечивающий лучшую пропитываемость волокнистой изоля­
ции. Однако его компоненты взрывоопасны. Некоторое распро­
странение для заливок получил в первое время после появления
полиэфирный компаунд КГМС, однако в конструкциях он
сильно подвержен растрескиванию.
В настоящее время ведется интенсивная работа по созданию
новых заливочных компаундов, удовлетворяющих разнообраз­
ные требования. Среди вновь разработанных компаундов -
Т-58, АФ, К-30, К-31, РГ Л-450, КГМС холодного отверждения
и др. Перспективными для применения на повышенных часто­
тах могут оказаться стирольные компаунды КС, обладающие
высокими электрическими свойствами.
Для герметизации (влагозащиты) и защиты от грибковой
плесени применяют эпоксидо-полиэфирные компаунды К-168,
К-293. Для лакировки пластин магнитопровода применяют бес­
цветный нитролак, бакелитовый лак и теплостойкие кремний­
органические лаки К-47 и К-71.
Для выполнения различных бандажей и разделки концов
68

при намотке катушек применяют нитки хлопчатобумажные,
шелковые, капроновые, а для теплостойкой изоляции - стек­
лянные. Для изоляции выводных концов применяют трубки
линоксиновые марок А, Б, Н, П (электропрочность 300 в), ре­
зиновые, полихлорвиниловые (по ТУ МХП 1357-47), а в каче­
стве теплостойкой и тропикоустойчивой изоляции - стеклолако­
чулки АСЭ-4 (по ТУ МЛП 1503-48) и ТКС (по ВТУЭИ 1-58).
1
-
-ко.в
1-- _
...
ктн
--
--
--
-
--
-- ;;;-
КQB
-"""'
/r
zo
КТН ,/
у
15
/•о1нпо,21 1. ......
~-
/ --;:::;~
fO
1
5
4
5 Уисло слое6
Рис. 50. Зависимость пробивиоrо напряжения бу·
маr и стеклоткани с пропиткой эпоксидным ком­
паундом от числа слоев при температуре 105° (для
стеклоткани - при 150°)
--
-
для образцов тороидальных;
---· -
-
для образцов с прямоугольными катушками;
1 - стеклоткань 0,1 мм; 2 - микалентная бумага 0 ,03 мм.
Электропрочность стеклочулков в исходном состоянии состав­
ляет 4 кв, а после нескольких перегибов - l кв.
Для трансформаторов жаростойкого исполнения (500°)
лучшие результаты в качестве основной изоляции показывают
слюда и слюдяная бумага. Эти материалы достаточно стойки
и по отношению к радиоактивному облучению. Интересен заме­
няющий слюду тонколистовой эластичный материал минераль­
ного нроисхождения палигорскит, испытанный в СШ'А на тем­
пературу до 900°.
Основные характеристики изоляционных материалов с ука­
занием ГОСТ или ТУ приведены в табл. 8 и 9. Ed в табли­
цах дается в действующих значениях. В дополнение к данным
таблицы на рис. 50 приведена зависимость пробивного напря­
жения Ипр бумаг и стеклоткани, пропитанных эпоксидным
компаундом, от числа слоев материалii. Пользуяс!:> табщщами
69

Своllства бумаг, пленок,
Материал
Электри
1 ::i;
Класс
Название
Марка ГОСТ (Г) Толщина, мм ~ нагрева-
или ТУ
::i;
СТОЙКО·
о:(
о
сти
=
i>
tQ
Q..
Кабельная
к
г 645-59 0,08; 0,12; 0,17
-
Телефонная
ктн г 3553-60
0,05
-
С про-
питкой-
класс А
Конденсаторная кон 11 г 1908-57 0,005; 0,01;
-
0,012; 0,015;
0,022
"'r..
"'
Микалентная
-
г 6500-53
0,02
-
:е
>о
l.Q
Пропиточная
ИП
г 3441-55 0,09; 0,11; 0,13
-
Электрокартон эв.эвт г 2824-56
0,1-3
-
Пленкоэлектро-
-
ВТУ МЭП 0,16; 0,2; 0,3; 101 ~
картон
ОАА
0,4
503-002-52
Лакоткань
лх г 2214-46 0,15; 0,17; 0,2; 1011-
А
0,24; 0,3
1012
То же
лхч г 2214-46 0,2; 0,24; О, 17 1011
А
:аt;
ЛШ-2 г 2214-46 0,08; О,!; О, 12; 1011
А
"'
lt lt
=
0,15
с:>.
QJ
f-
"'
lt lt
ЛШ-1 г 2214-46 0,08; 0,1; 0,12; 1011
А
:е
О, 15
QJ
:а
г 4514-48 0,12; 0,16; 0,22
. i Ленты хлопчато-
-
-
А
QJ
=
бумажные
"':.:
!--<
Стеклоткань
-
г 8481-57 0,025; 0,04; 101~ F,H,C
ВТУ 215-53 0,06; 0,08; 0,1
70

1
тканеА и твердоА изоляции
ческие свойства
Пробивная электрическая прочность Ed,
кв/мм
~1:s:
При оо:s:
><(.):>: ~с1,"3
толщине, u ::. о: u о."'
мм :s:о~оQ):s:
C:O::i:ut::~ ...
О, 16
20
4
0,1
30
5
0,044
50 30
-
-
-
0,036
5
4
0,3
11
8
0,2
20 14
любо А >5
4
)
>10
9
)
>6
5
)
>28
20
-
-
-
-
4
-
При других условиях
испытаний
После пропитки ЭПО·
ксикомпаундом, 100
в конструкции при
температуре 100° 170
(поперек слоев)
-
Тоже (поперек слоев) 150
) ) (вдоль
) )5,5
"
» (поперек ) ) 44
) » (вдоль
)
)7
-
-
После растяжения
по диагонали
4
По~ле растяжения
по диагонали
7,5
После растяжения
по диагонали
11
После растяжения
по диаrонаJIИ
11
-
-
Тропико­
устойчи­
в ость
1
1
Таблица 8
Специальные
свойства
2
1
3
Только Пропитыва-
со специ- ющая способ­
альными ность в числе 1
пропит-
слоев
J
ками по Г 2256-43 )
250
50
Нет Водопоr лощае-
мостьза24час.10%
)
То же
за 24час. 10%
)
То же
за 24час. 8%
)
То же
за 24 час. 8%
)
-
Да Хорошая про-
питываемость
71

-
Материал
Электри
:i;
Класс
Название
Марка ГОСТ (Г) Толщина, мм ~
нагрева-
или ТУ
:i;
стойко-
r:f
о
СТИ
:s:
1
1
f,
со
Q..
-
Стеклолента
-
ВТУ
0,12; 0,15 10 11
н
липкая
мэсэп
ОАА
:а
503-004 -53
t;
"'
Стекло-лакоткань ЛСЭ-1
-
0,15; 0,17; 0,2; 101з
А
:s:
с..
0,24
а.>
То же
ЛСК-7 ВТУ МЭП 0,11; 0,15
}012 F,H
!--
"'
ОАА
::.!
а.>
503-022 -53
:а Рези но-стекло- РСЛК-1 ВТУ ВЭИ 19 0,11; 0,15; 0,2 lQlf.
н
ID
а.>
лакоткань
:с
Стекломикален ra ЛС2ФК ТУ ОИИ 0,13;0,15;0,17; 1012
н
"'~
503-057-54
0,22
!--<
-
1
Триацетатная
-
ТУ 16-76 0,025; 0,04: 101&
А
:s:
0,07
~
1
:с
Лавсан
-
Не стандартизован
1011.
Е
а.>
t;
i:::
Фторопласт
Ф-4 ТУМ 549-56 0,01-0, 1 lQ16
с
1
Гетинакс
В, Ав. г 2718-54 ОтО,2 и выше 1011 А,Е
Вв. Гв
о:
:s:
t:!
Текстолит
А, ВЧ г 2910-54
0,5 '
lQD
А,Е
о::
»
»
t;
о
"'
Стеклотекстолит
ст
г 2910-54 » 0,5 '
»
108
в
:s:
=
"'r:f
То же
СТК-41 ТУ ОЭПП
0,5 »
1011
н
с..
»
'
а.>
503-059-58
10" 1
ID
!--<
Оргстекло
СТ-1 ТУБУ 11-57
'
2»»
А.Е
Примечаиия. 1.аиtg~даютсяпричастоте50zц.
2. Э11ектропрочность Ed при рабочей температуре снижается на 10-50% против значений

П родолжен.ие табл. 8
ческие cвoilcтna
1
Тропико-1
Пробивная электрическая прочность Ed,
Специальные
кв/мм
устойчи-
~1=
в ость
свойства
При оо:s:
хu:I:~1
При других условиях
толщине, u "5 u ~~
испытаний
мм
:s: о""' о а.. :s:
C:O:i::ut::t:._.
любой >5
-
-
1
Да
»
>28
24 После растяжения
»
Водопог лощае-
по диагонали
16
мость 3%
»
>22
16 После перегиба при
»
Сопротивление
180°
12
разрыву 5 кГ/мм•
)
>20
20 При температуре
)
Сопротивление
200°
20
разрыву 5 кГ/мм"
»
>10
-
При температуре
»
Сопротивление
200°
15
разрыву 7 кГ/мм1
любой 100 -
-
Нет Е=3;tgo=0,01
»
170 -
-
Да
Е=3,5;
tgo = 0,008
)
30-
-
)
Е=2;
tga = 0,0003
1
1-3 33-25
-
После воздействия
Нет Е=7;tgo=0,04;
70°
16-13
марка Г - влаго-
cтoilкиif, В - для
высоких частот
>2
6.5
-
После nоэдействия
»
Марка ВЧ - для
70°
5-3,5
высоких частот
;;;.2
10
После воз действ и я
Да
Прочность на
.
70°
10
растяжение
400 кГ/см2
1
12-8
-
-
»
Е=4;tgo= 0,012,
прочность на
растяжение
1000 кГ/см1
r-2
20
-
-
)
tgo = о,о5
1
11р11 нормальной температуре.
73

Свойства эа.1ивочиых, пропиточных,
Материал
Электрические
Вид
Класс
Название
Марка
ГОСТ (Г)
нагрев о- Pv•
или ТУ
стойко- ~М·СМ
сти
Эпоксидный ком-
Д-2
ЭД-6 по ВТУ
Е;В 7Х
паунд на основе
смолы ЭД-6
м 646-55
х101с
Зал и-
Эпоксидно-
КЭП-1
Э-37 по ВТУ
Е; В J01C
вочные
полизфирныli
МХП П-47-57
ком па-
унды
компаунд на
основе смолы Э-37
Полизфирныli
МБК
ТУ ЭП 51-1-56
А; Е 1018
компаунд
Компаунд
кrмс
ТУ МЭП ОАА
504-010-53
Е
IOlC
Масло трансфор-
-
r 982-43
А
4Х
маторное
х101'
Масляно-битум-
No 447
r 6244-52
А;Е;В -
Про пи-
ныi! лак
точные
То же
No 458
r 6244-52
А
-
матери а-
лы
Масляно-глиф- No 1154
r 8018-56
А;Е;В -
талевыi! лак
(ГФ-9б)
Воднозмульсион- No 321-Т ВТУ КУ 364-54 А; Е;В 1014
ный лак
Полиэфирный
КП-10 ТУ ОАБ 504-017 А; Е; 1011
компаунд
B;F
Алкидный лак}.i АРБ-1
(ФЛ-98)
ВТУ КУ 506-57 А; Е;В IQlC
Тоiже
АФ-17
ВТУ КУ 506-57 А; Е;В 1018
Кремний-орга-
ЭФ-3 ТУ МХП 2300-57 F; Н 101'
нический лак
74

Таблица 9
прес:с:овочных материа.11ов и rasoв
свойства в нормальных условиях
Пробивная
Троп и ко-
При 50 гц
устойчи- Специальные свойства
:электрическая
в ость
1
прочность Ed
Е
tg~
при тол-1 Ed,
щине, мм кв/мм
3-4,5 0,003
2
25--30
Да
Морозостойкость в кон-
струкции -60°
6
0,03
1
40-50
»
Морозостойкость -40°
5
0,08
1-15
>13
»
То же -60°
6
0,04
1
>18
Да
Морозостойкость -60°
2,5
0,001
2
6
Нет
Гигроскопично
-
-
в плен- 55
Достаточно влагостоек
ке
Да, при
-
-
То же
55
условии
Меньшая наrрево- и
покрытия
влагостойкость
-
-
»
55
катушек
Маслостоек
тропик о-
2,5
0,06
0,3
>30
устойчи-
Пожара- и взрыво-
выми :эма-
лями
безопасность
3,7--5 0,02
1
>20
Быстрая сушка
-
-
В плен-
70
Да
Хорошая просыхае-
ке
МОСТЬ
-
-
То же
60
lt
То же
-
-
»
60
lt
Влагостоек
75

Материал
Электрические
---
Вид
Класс
Название
Марка
гост (Г)
наrрево-
Pv•
или ТУ
стойко- O..lt•CM
сти
Пропи- Кремний-орrани-
К-47
ВТУ МХП
F; Н 1012
точные
ческий лак
М-658-55
мате-
риалы
То же
К-55
ТУ КХЗ 12-56 F; Н \013
)
»
К-57
ТУ ВЭИ 26-57
С; Н IQIЗ
1
Воздух
-
-
-
Газы
Азот
-
-
Любой -
Элеrаз
-
-
-
1
1
Пресс-порошок
К-21-22
г 5689-60
Е
5Х
(фенольный)
(Э-2)
х1012
1
То же
К-114-35
г 5689-60
1
Е
5Х
(ВЧ-2)
х1011
)
)
К-41-5
ВТУ МХП
Н; с JOIO
4386-55
Пресс- Пресс-материал
АГ-4
ОМТУ 431-57
Н; С 101з
мате-
(стекловолокно)
риалы
Смола полиамид- No 68
ТУМ-617 57
А
1014
ная (гранулы)
Полиэтилен
пэ
ВТУ МХП
А
1018
(крошка)
4138-55
Фторопласт-4
-
ТУ МХП
с
1018
(крошка, гра-
м 162-54
нулы)
П р и м е ч а н н я. 1 • Электропрочность Ed при рабочей температуре снижается на 10-30%,
2. Для пресс-материалов Ed дана при испытании в конструкции, для газов-
3. Кремний-органические лаки могут кратковременно (до 500 час.) работать
4. Для пропитки могут применяться также заливочные компаунды без
76

flродолжение табл. 9
свойства в нормальных условиях
Пробивная
Тропико-
При 50 г11
устойчи- Специальные свойства
э11ектрическая
в ость
1
прочность Ed
Е
tg ·,
при тол-1 Ed•
щине, мм кв/мм
-
-
1 В плен-1 60
Да
Влагостоек
1
ке
-
-
То же
50
)
.,.
-
-
)
50
»
)
1
-
5
0,6
-
-
5
0,6
1
1
-
-
-
1
-
5
2
-
-
8
0,09
4
13
Нет
Предел прочности при
статическом изгибе
6 кг/мм3
15
0,01
4
16
Да
То же
-
-
4
2
)
)
)
1
5
0,03
4
15
)
Высокая механическая
прочность
3,5
0,04
2
22
Нет
Хорошие литьевые
качества
2
0,0002
1
40
Да
Материал высокочасто-
тен, влагостоек
2.
.f.
0,0003 Любой
25
Да
Материал высокочасто-
i
тен, влаrостоек
1
1
1
у лаков на 50% против значения в нормальных условиях.
при злектродах плоскость-стержень.
при 250-300°.
наполнителя.
77

и кривыми, не следует забывать, что при nрактичесkоМ Исполь­
зовании материалов в конструкции необходимо сохранять извест­
ный запас электропрочности. Коэффициент запаса в зависи­
мости от условий составляет 1,5-3. Для эпоксикомпаундов
и компаунда МБК, например, толщину слоя заливки надо выби­
рать из расчета 2,5-8 кв/мм в зависимости от толщины изоля­
ции, рабочей частоты, температуры, срока службы.
§ 7. ПРОВОДА И ИХ ИЗОЛЯЦИЯ
Хотя в последнее время в Чехословакии создан новый про­
водниковый материал яреал, обладающий электропроводностью
алюминия и механическими свойствами меди, последние яв­
ляются единственными материалами, находящими практическое
применение для обмоток т. м. м. Приводим их основные данные:
Удельный вес,
г/см'
Медr.
8,8
Алюминий
2,7
Удельное сопротивление
р 20., ом·мм2/м
0,017
0,028
Толщина применяемой алюминиевой фольги - от 10 до со­
тен микронов. Изолируется она тонкой оксидной пленкой (2-
4 мк). Оксидная изоляция жаростойка, теплопроводна, выдер­
живает напряжение до 100 в и выше. Ее недостатки - огра­
ниченная эластичность и гигроскопичность. Для ликвидации
последней разрабатываются специальные меры.
Применяемые для т. м. м. марки медных изолированных про­
водов с указанием областей их применения, ГОСТ и ТУ при­
ведены в табл. 10. В табл. 11 приведены стандартные размеры
и сечения проводов, а в табл. 12- толщина их изоляции.
При выборе проводов для верхнего диапазона повышенных
частот и выше следует иметь в виду возможное увеличение ак­
тивного сопротивления r из-за поверхностного эффекта. Степень
r
увеличения -- зависит от частоты f и диаметра 'Провода
,_
(рис. 51). Глубина проникновения определяется приближенно
70
как У7 мм. В катушках, особенно многовитковых и многослой-
ных, возможно возрастание r также из-за эффекта близости.
Из-за этих явлений применение на каждой частоте провода
сверх определенного диаметра нежелательно.
Из всех типов проводов наибольшее распространение полу­
чили эмалированные провода, обладающие наименьшей толщи­
ной изоляции и обеспечивающие достаточно высокую электриче­
скую и механическую прочность. Они в значительной мере
вытеснили провода с волокнистой изоляцией. Для работы при
нормальных рабочих температурах преимущественное примене­
ние находят:
78

Таблица J(J
Обмоточные прово.11.а .1..11я т. м. м. и их основные характеристики
Ха·
Класс Предельные Пробивное на· 1
пряжение изо-
рак-
Марка
Характеристика
ГОСТ (Г} наг ре- размеры сто-
ляции провода
тер
провода
провода
или ТУ
во-
рон сечения
соответствен но
Применение
изо-
стой- или диаметр,
ляции
кости
мм
росту разме-
ров, в
.-.
пэл,
С лакостойкой мае- г 2773-51
А 00,05-2,44
300-1250 При отсутствии повы-
cu
:а
ПЭЛУ
ляной эмалью
шенных требований
t:;
....
(У - утолщенная}
450-1600
по надежности и
>.
требованиях малой
а.
1С
стоимости (бытовая
1
аппаратура)
i::
ПЭВ-1 С высокопрочной од- г 7262-54 А;Е 00,06-2,44
350-1400 При несколько повы-
l:Q
нослоАной эмалью
шенных_ требовани-
(1)
вннифлекс или ме-
~ях по надежности
i::
та.1ьвин
cu
::1!
ПЭВ-2 То же с двуслойной г 7262-54 А;Е;В 00,06-2,44
450-2000 При
повышенных
о
а.
эмалью
требованиях по на-
~
дежности для ма-
...
лоrабаритной ап-
1:(
о
паратуры
са
о
пэвп То же, прямоуголь- ВТУ МЭП А;Е О,5Х2,83-
175-250
То же при необходи-
а.
а::
ный провод
646-49
1,95Х4,4
мости больших се-
cu
чений и
:а
из ко нет-
:ж:
руктивных сообра-
:ж:
...
жений
са
о
ПЭЛР-1,2 С высокопрочной по- ТУК ОММ
А
00.10 -2,44 500-1400; То же, что ПЭВ-1 •
1
р.
=
лиамидной эмалью 505-073-54
700-2000
ПЭВ-2
t:;
"'
(однослойной и
::!!
двуслойной}
1
(1)

~
Продолжение табл. 10'
Ха-
Класс Предельные Пробивное на-
пряжение изо-
рак-
Марка
Характеристика
ГОСТ (Г) нагре- размеры сто-
ляции провода
тер
провода
провода
или ТУ
во-
рои сечения
соответственно
Применение-
изо-
стой- или диаметр,
ляции
кости
мм
росту разме-
ров, в
пэт
Теплостойкий
на
г 2773-51
в
QJ0,05-2,44
300-1250 Для т. 111. м. повы-
OJ
глифталевой эмали
шенной нагрева-
:а
::с
стойкости при от-
::с "'
"' о:{
сутствии требова-
"о
оIQ
ни!t по надежности
с:>,О
:s: с:>.
пэтк с н агревостойкой
ТУК OMJI\ F,H QJ0,02-0,51
200-1000 Для теплостойких
"i::
"'
кремний- органи-
505-163-55
малогабаритных
::;;
(1')
ческой эмалью
трансформаторов
ПБД
С изоляцией двумя гост 6324-52 А
QJ0,2-5,2;
250-1000 Для
реализации
слоями обмотки из
О,9Х2, 1-5,5Х
больших сечений
хлопчатобумажной
Х14,5
при
нормальных
пряжи
и повышенных час-
o:s:
тотах и отсутствии
о
....
повышенных тре-
CJ
:s:
бований по надеж-
::с
::.:
ности
о
"
ППБО-1, -2 С изо.1яцией одним ТУК ОММ
А О,9Х2, 1-5,5Х 800, 1500
То же при большей
о
IQ o:s:
или двумя слоями
505-056 -54
Х14,5
надежности
OJ
CJ :s:
обмотки три ацетат-
"'::f
ной пленки и од-
о:{ о::
о"
ним слоем обмотки
IQо
о"'
хлопчатобумажной
1
c:>,:S:
t::
пряжи

С>
"='
>:
t;1
"':о,
""
"'=
00
.....
Ха-
рак-
тер
изо-
ляции
·=
<1>
=
::r
о::
~
о..,
=
о:
о
1--
u
=
:с
::.:
о
=:
о
<Q
и
"'с:(
о
<Q
о
с.
i::
Марка
провода
ППТБО
ППКО-1, -2
ПДА
пед
Характеристика
ГОСТ (Г)
провода
или ТУ
То же с двумя слоя- ТУК ОММ
ми пленки, одним
505-056 -54
слоем пряжи и од-
ним слоем теле-
фонной бумаги
То же с одним или ТУК ОММ
двумя слоями об- 505-056-54
мотки ИЗ шелка
капрон
с изоляцией слоем г 7019-54
дельта-асбеста с
подклейкой и про-
питкой теплостой-
ким лаком
С изоляцией двумя r 1019-54
слоями стеклово-
локна с пропиткой
теплостойким ла-
ком
Продолжение табл. 10
Класс Предельные Пробивное на-
пряжение изо-
нагре- размеры сто-
ляции провода
во-
рои сечения
Применение
соответственно
стой- или диаметр,
кости
мм
росту разме-
ров, в
А О,9Х2,1-5,5Х
4000
То же при высокой
Х14,5
электропрочности
То жо, "'" ППБО-1, 1
А О,9Х2.1-5,5Х 800, 1500
Х14,5
ППБО-2 при тре-
бовании малой сто-
и мости
в
01-5,2;
400
Для
реализации
0,9Х2, 1-5,5Х
больших сечений
XlO
провода у т. м. м.
с
нагревостойко-
стью по классу В
g0,31-5,2;
F
550
Для т. м. м. с нагре-
О,9Х2,1-5,5Х
востойкостью по
XlO
кдассу F при по-
вышенной падеж-
ности и отсутствии
требований малых
габаритов

00
!>:)
J
Ха-
рак-
тер
изо-
ляции
·=
...
:s:
::f
о::
о;
о
со
:s:
o:s:
о
1-<
С)
:s:
:х:
:.:
о
о;
о
11:1
С)
"'
l't
о
11:1
о
о.
,......
......
Марка
провода
псдк
ПЭЛБО,
ПЭЛБД
пэлшо,
ПЭЛШД
Класс
Характеристика
ГОСТ (Г) наrре-
провода
или ТУ
во-
стой-
1 кости
То же с пропиткой ВТУ МЭПОАА н
кремний-органиче-
505-024-52
ским лаком
с эмалью и одним г 6324-52
А
или двумя слоями
хлопчатобумажной
пряжи
с эмалью и одним г 6324-52
А
или двумя слоями
шелка
Продолжение табл. 10
Предельные
Пробивное на-
пряжение изо-
размеры сто-
ляции провода
рои сечения
соо1ветственно
Применение
или диаметр,
мм
росту ргзме-
ров, "
1
еЮ,31-5,2;
550
Длят.м.м.сна-
О.9Х2. 1-5,5Х
гревостойкостью по
XlO
классу Н, при по-
вышенной влажно-
сти, при необходи-
мости реализации
больших сечениii
провода при повы-
шенной надежно-
сти и отсутствии
требований малых
габаритов
g0,2-2,1
250-1000 То же, что ПЭЛ, при
g0,72-2,1
повышенной меха-
нической надеж-
ности изоляции
g0,05-2,1
250-1000 При требовании по-
вышенной механи-
ческой прочности
и отсутствии тре-
бований по деше-
виз не

сп
*
00
~
Ха-
рак-
тер
изо-
ляции
·=
<1>
:s:
::r
<>:
"
о
"'
:s:
•:S:
о
!--
(,)
:s:
:i::
:.:
о
"о
IQ
6IQ
<1>
"
"'::е
(7\
(,)
"'q
о
IQ
о
а.
i::
Марка
провода
пэлшко.
пэлшкд
пэтсо
пэтксо,
Характеристика
ГОСТ (Г)
провода
или ТУ
С эмалью и одним
г 6324-52
или двумя слоями
шелка капрон
с эмалью и слоем г 7019-54
стекловолокна
с
пропиткой тепло-
стойким лаком
То же с пропиткой ВТУ МЭПОАА
кремний-орrаниче- 505-(123-52
ским лаком
Продолжение табл. 10
Класс Предельные Пробивное на-
наrре- размеры сто-
пряжение изо-
во-
рон сечения
ляции провода
Применение
соответственно
стой- или диаметр,
кости
мм
росту разме-
ров, в
А
еЮ,05-2, 1
250-1000 То же, что ПЭЛШО(Д)
при требованиях
малой стоимости
Е
g0,38-1.81
650
Для т. м. м. повы-'
шенной наrрево-
стойкости
при
высоких требова-
ниях IIO надежно-
сти
н g0,35-1,56
500
Для теплостойких
т. м. м. при BhlCO·
ких
требованиях
по
надежности,
влажности и для
ре11лизации
ших сечений
боль-

00
""'
Ха-
рак-
тер
изо-
ляции
·=Q)
=
::j'
о::
t;
о
м
~
о
....
u
=
:i::
:<:
о
i=:
о
"'6
""
Q)
i=:
"':ii
(!')
u
"'
t:(
о
""о
с..
t::
Марка
провода
1
лэшо.
ЛЭШД
пэлво
пэмво
1
1
ГОСТ (Г)
Характеристика
провода
или ТУ
1
Многожильный гиб- ВТУ МЭП
кий провод с изо-
743-50
ляцией каждой жи-
лы эмалью 11 на-
ружной оплеткоf1
одним или двумя
слоями шелка
То же с лакостойкой ВТУ МЭПОАЛ
эмалью и хлопЧа- 505-070-53
тобумажной оп-
леткой
ВТУ МЭПОАА
То же с высокопроч-
ной эмалью
505-047 -53
Продолжение табл. 1(1
Класс Предельные Пробивное на-
наг ре- размеры сто-
пряжение изо-
во-
рон сечения
ляции провода
Применение
стой- или диаметр, соответственно
росту разме-
кости
мм
ров, в
А
1ох00.05-
-
Для т. м. м. ультра-
-49Х00,2
звуковой и высо-
кой частоты и при
больших сечениях
при необходимости
гибкости (обмотка
замкнутых сердеч-
ни ков)
А 37Х00,51-
То же для
-
реализа-
-1охею.s
ции больших сече-
ний при отсутствии
повышенных требо-
ваний по надежно-
сти
А 37Х00,51-
То же при повышен-
-
- 70X12J 0,8
ных
требованиях
по надежности

для аппаратуры народного потребления (радио- и телеприем·
ников, гражданских установок связи и т. д.) провода ПЭЛ,
для спецаппаратуры - провода ПЭВ-2. Провода ПЭВ тропико­
устойчивы.
Из оплетенных проводов рядом ценных свойств обладают
провода с обмоткой шелком капрон. Капрон значительно де­
шевле натурального шелка, имеет меньшую гигроскопичность,
лучшую эластичность, устойчив против микроорганизмов и ряда
химикатов, морозостоек. Одна­
ко его электрические свойства
не очень высоки. Высокой
электропрочностью отличаются
провода, обмотанные триаце­
татной пленкой. Наиболее рас-
r/r=
10
8
8
7
6
111
'''
111
'1/
пространен из них провод 5
/1/
/J/
ППТБО.
Значительная работа про-
ведена в СССР по разработке з
///!110,8-
///
проводов с теплостойкой изо­
ляцией. Теплостойкие провода,
марки которых приведены в
табл. 10, обладают, однако, из­
вестными недостатками: про­
вод ПЭТК недостаточно бен­
зиностоек, снижает свое про­
бивное напряжение после на­
грева и в силу технологических
затруднений не выпускается
с большими сечениями; про­
вода со стекловолокнистой
изоляцией имеют значи-
'',
!110,5_
''/
1
1
1
"
1/
"~
1000
f,кгц
Рис. 51. Зависимость коэффициента
увеличения активного сопротивления
переменному току от частоты для
проводов различного диаметра.
тельную толщину изоляции. Поэтому в последнее время
разработан ряд новых типов проводов. Получено несколько ма­
рок проводов со стеклоизоляцией существенно (в 1,5-2 раза)
уменьшенной толщины. Это провода ПСД-Т, ПЭТСО-Т (по ТУК
ОММ 505-190-56), ПСДКТ (по ТУ КП 18-58), ПЭТКСО-Т (по
ТУ КП 19-58). Их рабочие температуры не отличаются от рабо­
чих температур соответствующих проводов, приведенных в
табл. 10. Кратковременно (несколько сот часов) провода класса
Н могут работать при температурах 250-350°. К числу новых
относится провод с однослойной (особо тонкой) стеклоизоля­
цией класса Н - ПСОТ (по ТУ КП 17-58).
Из эмалированных проводов высокой нагревостойкостью
(при высокой надежности) обладают провода с эмалью на по­
лиэфирных лаках. Их длительная рабочая температура 130-
1350, кратковременно их можно использовать при температуре
дп 200°. За
границей подобные провода получили название
85

Номинальные размеры и сечения
Провода круглого сечения
1
Диа· Сечение, Диа· Сечение, Диа- Сечен не, Ширина боль-
метр,
мм2
метр,
мм2
метр,
мм2
шей стороны,
мм
мм
мм
мм
0,05 0,0020 0,47
о, 173
1,30
1,32
2,1
0,06 0,0028 0,49
0, 188
1,35
1,43
2,26
0,07 0,0038 0,51
0,205
1,40
1,54
2,44
0,08 0,0050 0,53
0,220
1,45
1,65
2,63
0,09 0,0064 0,55
0,237
1,50
1,76
2,83
О, 10 0,0079 0,57
0,255
1,56
1,91
3,05
о, 11 0,0095 0,59
0,273
1,62
2,06
3,28
О, 12 0,0113 0,62
0,301
1,68
2,21
3,53
О, 13 0,0132 0,64
0,321
l ,?4
2,38
3,8
0, 14 0,0154 0,67
0,352
1,81
2,57
4,1
о, 15 0,0176 0,69
0,373
1,88
2,77
4,4
0, 16 0,020
0,72
0,407
1,95
2,98
4,7
о, 17
0,023
0,74
0,430
2,02
3,20
5,1
О, 18 0,025
0,77
0,465
2, 10
3,46
5,5
0, 19 0,028
0,80
0,50
2,26
4,00
5,9
0,20 0,031
0,83
0,54
2,44
4,68
6,4
0,21
0,035
0,86
0,58
2,63
5,42
6,9
0,23 0,012
0,90
0,64
2,83
6,30
7,4
0,25 0,049
0,93
0,68
3,05
7,30
8,0
0,27 0,057
0,96
0,72
3,28
8,44
8,6
0,29 0,066
1,00
0,79
3,53
9,78
9,3
0,31
0,075
1,04
0,85
3,80 11,35
10,0
0,33 0,085
1,08
0,91
4, 10
13,2
10,8
0,35 0,096
1,12
0,99
4,50
15,9
11,6
0,38 о, 113
l, 16
1,03
4,80
18, 1
12,5
0,41
0, 132
1,20
l, 13
5,20 21,2
13,5
0,44 о, 152
1,25
1,22
-
-
14,5
86

Таблици 1 J
голых обмоточных прокодu:s
1Iровода прямоугольного сечения
Сечение, мм2
При ширине меньшей стороны (для принятых сочетаний размеров
сторон), м,н
0,9 1 1 11.0811 .16l1,2511,з5j1,45l1,56j1,681 1.81 11.95 1 2'1 12.26
1,82 1,89 2,07 2,24 2,л2 2,64 2,85 3,08 3,33 3,60
-
3,92
-
1,96 2,05 2,23 2,41 2,62 2,84 :3,07 3,32 3,59 3,83
-
4,35 4,63
2, 13 2,23 2,43 2,62 2,84 3,08 3,33 3,60 3,89 4,21 4,55 4,64
-
2,30 2,42 2,63 2,84 3,08 3,34 3,60 3,80 4,21 4,55 4,92 5,04
-
2,48 2,62 2,85 3,07 3,33 3,61 3,89 4,20 4,54 4,91 5,31 5,46 5,92
-
2,84 3,08 3,33 3,60 3,91 4,21 4,55 4,91 5,31 5,74 5,93 5,93
-
3,07 3,33 3,60 3,89 4,22 4,55 4,91 5,3 5,73 6, 19 6,41 6,93
-
3,32 3,60 3,89 4,20 4,56 1,91 5,30 5,72 6, 18 6,68 6,93 7,50
3,20 3,59 3,89 4,20 4,54 4,92 5,30 5,72 6, 17 6,67 7,2 7,5 8' 11
-
3,89 4,22 4,55 4,92 5,33 5,74 6, 19 6,68 7,21 7,79 8, 13 8,79
-
4, 19 4,54 4,89 5,29 5,73 6, 17 6,65 7, 18 7,75 8,37 8,76 9,46
-
4,44 4,87 5,24 5,67 6, 1{ G,61 7' 12 7,79 8,3 8,96 9,39 1О, 1
-
4,89 5,30 5,71 6, 17 6,88 7' 19 7,75 8,37 9,02 9,74 10,2 11
-
5,29 5,73 6, 16 6,67 7,22 7,77 8,37 9,03 9,75 10,5 11 ' 1 11, 9
-
5,69 6, 16 6,63 7' 17 7,76 8,35 8,99 9,70 10,5 11,3 11'9 12,8
-
6, 19 6,70 7,21 7,79 8,43 9,07 9,77 10,6 11 '4 12,3 12,9 14
-
6,69 7,24 7,79 8,42 9, 11 9,79 10,6 11,4 12,3 13,3 14
15, 1
-
7' 19 7,78 8,37 9,04 9,78 10,5 11'3 12,6 13,З 11,2 15
16,2
-
7,79 8,43 9,07 9,79 10,6 11 '4 12,3 13,2 14,4 15,4 16,3 17,6
-
8,39 9,08 9,77 10,6 11,4 12,3 13,2 14,2 15,5 16,6 17,6 18,9
-
-
-
-
-
12.4 13,3 14,З 15,4 16,6 17,9 19
20,5
-
-
-
-
-
-
-
15,4 16,6 17,9 19,З 20,5 22' 1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
19,3 20,9 22,2 23,9
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
23,9 25,7
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
25,8 27,8
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
87

Провода круглого сечения
1
Дна- Сечение, Дна- Сечение, Дна- Сечение, Ширина боль-
метр,
мм2
метр,
мм2
метр,
мм2
щей стороны,
мм
мм
мм
мм
0,05
0,0020 0,47
о, 173
1,30
1,32
2,1
0,06
0,0028 0,49
0,188
1,35
1,43
2,26
0,07
0,0038 0,51
0,205
1,40
1,54
2,44
0,08
0,0050 0,53
0,220
1,45
1,65
2,63
0,09
0,0064 0,55
0,237
1,50
1,76
2,83
о, 10
0,0079 0,57
0,255
1,56
1,91
3,05
о, 11
0,0095 0,59
0,273
1,62
2,06
3,28
0,12
0,0113 0,62
0,301
1,68
2,21
3,53
о, 13
0,0132 0,64
0,321
1, 74
2,38
3,8
0, 14
0,0154 0,67
0,352
1,81
2,57
4,1
о, 15
0,0176 0,69
0,373
1,88
2,77
4,4
0, 16
0,020
0,72
0,407
1,95
2,98
4,7
0, 17
0,023
0,74
0,430
2,02
3,20
5,1
0,18
0,025
0,77
0,465
2, 10
3,46
5,5
0,19
0,028
0,80
0,50
2,26
4,00
5,9
0,20
0,031
0,83
0,54
2,44
4,68
6,4
0,21
0,035
0,86
0,58
2,63
5,42
6,9
0,23
0,042
0,90
0,64
2,83
6,30
7,4
0,25
0,049
0,93
0,68
3,05
7,30
8,0
0,27
0,057
0,96
0,72
3,28
8,44
8,6
0,29
0,066
1.00
0,79
3,53
9,78
9,3
0,31
0,075
1,04
0,85
3,80
11,35
10,0
0,33
0,085
1,08
0,91
4, 10
13,2
10,8
0,35
0,096
1, 12
0,99
4,50
15,9
11,6
0,38
О, 113
1,16
1,03
4,80
18,1
12,5
0,41
0, 132
1.20
1, 13
5,20
21,2
13,5
0,44
о, 152
1,25
1,22
-
-
14,5
П р им е ч а ни е. Для отдельных марок прооода из общей номенклатуры применяются
по табл. 10.
-
88

Продолжение табл. JJ
Провода прямоугольного сечения
Сечение, мм2
При ширине меньшей стороны (для принятых сочетаний размеров
сторон), мм
2,44 12,63 12,83 13,05 13,28 13,53 13,8 14,114,4 14,7
1
5,l
1
5,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5,46
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5,37
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5,94 6,44
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6,43
-
7,53
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6,41 6,96 7,54 8, 15 8,72
-
-
-
-
-
-
-
7,52 8, 15 8,80
-
10,3
-
-
-
-
-
-
-
8, 13 8,80 9,51 10,3 11, 1 12
-
-
-
-
-
-
8,79 9,51 10,3 11,1 12,0
-
13,9
-
-
-
-
--
9,52 10,3 11, 1 12
13
14
15, 1 15,9
-
-
-
-
10,2 11, 1 12,0 12,9 13,9 15
16,2 17' 1 18,5
-
-
-
11
11,9 12,8 13,8 14,9 16,1 17,4 18,4
-
-
-
-
11,9 12,9 13,9 15, 1 16,2 17,5 18,9 20 21,5
-
25, 1
-
12,9 14,6 15, 1 16,3 17,5 18,9 20,4 21,7 23,3 25 27,2
-
13,9 15
16,2 17,5 18,9 20,3 21,9 23,3 25, 1 26,8 29,2
-
15, l 16,3 17,6 19 20,5 22, l 23,8 25,3 27,3 29,2 31,7 34,3
16,3 17,7 19 20,6 22, 1 23,9 25,7 27,4 29,5 31,5 34,3 37' 1
17,6 19 20,4 22, 1 23,6 25,6 27,6 29,4 31, 7 33,9 36,8 39,8
19 20,5 22, l 23,9 25,7 27,7 29,9 31,9 34,3 36,7 39,9 43, l
20,5 22, 1 23,8 25,7 27,7 29,9 32,2 34,4 36,9 39,4 43 46,4
22,3 24 25,8 27,9 30 32,3 34,8 37,2 40 42,8 46,5 50,5
23,9 25,8 27,8 30 32,3 34,8 37,5 40,143,1 46,1 50,1 54,1
25,9 27,9 30, 1 32,4 34,9 37,6 40,5 43,4 46,6 49,9 54,2 58,5
27,8 30 32,3 34,9 37,5 40,5 43,6 46,7 50, 1 53,6 58,3 62,9
30,0 32,4 34.9 37,6 40,5 43,6 47 50,4 54,l 57,9 62,9 67,9
32,4 35 37,7 40,7 43,8 47,2 50,8 54,5 58,2 62,6 68 73,4
34,9 37,6 40,5 43,7 47, 1 50,6 54,6 58,6 62,9 67,3 74 78,9
те или иные ограниченные зоны размеров, заключенные меж.11у крайними размерами
89

~
Таблица 12
Двусторонняя толщина изоляции прово.11.ов (округленно), мм
;
Эмалированны!.' Провода с волокни-
Провода с эмалево-волокнистой изоляцией
Диаметры
провода
стой изоляцией
--
голого
ПЭЛУ,
1
\
провода,
пэл,
ПЭВ-2, ПБД пед, 1 ПДА ПЭЛШО,
мм
ПЭВ-1,
пэлко ПЭЛБД пэтксо пэтсо
ПЭЛР-1 ПЭЛР-2,
1
ПСДК
пэлшко
пэтк
о
0,05-0,09
0,02
1
0,03
-
-
-
0,07
-
-
-
-
'-
о
о, 1-0, 15
0,022
0,033
0,075
о;
-
-
-
-
-
-
-
'-
»
0,15-0,21
0,03
0,04
0,19
-
-
0,075
-
-
-
-
о.
::.:
0,23-0,33
0,04
0.05
0,20 0,23
-
0,09-0, 105 0,125-0,16
-
о, 16
0,2
"'
0,35-0,49
0,04
0,06
0,22 0,23
-
о. 11
о, 165
-
о. 16
0,2
<:(
о
0,51-0,69
0,05
0,07
0,22 0,25
1), 115
о' 17
о. 16
0.2
"'
-
-
о
о.
0,72-0,96
0,06
0,09
0,22 0,25
-
о, 125
0,18
0,28
О, 18
0,22
с::
1,0-1,45
0,08
0,11
0,27 0,27 0,3
О, 135
0,21
0,33
0,20
0,22
1,5-2,l
0,09
о, 12
0,27 0,27 0,3
О, 135
0,21
0,33
1
-
0.22
2,26-5,2
о, 10
о, 13
0,33 0,33 0,35
-
-
1
-
-
-
~ / Размер мень-
Эмалированные
Провода с волокнистой изоляцией
о
шей стороны,
провода
~)~
мм
ПЭВП
ПДА 1 пед, псдк 1 ПБД, ППБО-1, ППКО·l 1 ППБО-2, ппко-2lпптво
о-
::Е о;
1
о:;:;
о. OJ
0,5-1
0,13
-
-
-
-
-
t:: '-'
"'о
0.83 -1,95
0, 15
0,4
0,27
0,27
0,31
0,45
<:( '-
2,1-3,8
0,4
0,33
0,33
1
0,35
0.45
оО
-
" ':i::
с
4,1-5,5
-
0,4
0,40
0,44
1
0,44
0,50
о.
с::

аJiканекс (США), теребе1< (ФР/'), тер а мел (Англия). В Совсr­
ском Союзе разработаны провода марок ПЭТВ-1 и ПЭТВ (ТУ
КП 25-58) диаметром 0,06-2,44 мм. Эти нровода по механиче­
с1.;ой 11 электрической прочности не уступают высокопрочным
::>мальпроводам ПЭВ-2. Провод ПЭТВ-1 обладает повышенной
стоiiкостью к тепловым ударам. Провода тропикоустойчивы.
Особо высокой теплостойкостью отличаются провода, изоли­
рованные эмалями на основе фторопласта-4 (рабочая темпера­
тура до 250°). В СССР выпущены опытные партии таких про­
водов марок ПЭФ и ПЭФУ диаметром 0,51-1,4 мм и элек­
трической прочностью эмали 1000-1800 в. Слой эмали, как и у
проводов ПЭТВ, не толще, чем у проводов ПЭВ.
Дальнейшее повышение теплостойкости может быть достиг­
нуто применением керамических эмалей и предохраненной от
окисления меди, изолированной термостойкой стеклотканью.
В США проведены опыты с использованием таких проводов при
температуре 500°. Большие перспективы в повышении нагрево­
стойкости открывает применение оксидированного алюминия.
Все эти жаростойкие провода стойки и в отношении радиоактив­
ного облучения. Сочетанием жаростойкости (до 600°), механи­
ческой прочности, эластичности, влагостойкости отличаются
изоляционные пленки, полученные за счет окисляющего дейст­
в,ия на провод фтора или фтористого водорода.
Значительный интерес представляют эмальпровода на по­
лиуретановых лаках, высокопрочные, теплостойкие, лудящиеся,
марки ПЭВТЛ, класса изоляции Е (кратковременный нагрев -
до 150-180°). Эти провода обладают высокими качествами,
эластичностью, хорошей влагостойкостью. Их оригинальным
свойством является способность покрываться слоем олова без
зачистки эмали и применения флюсов. Пайка таК'ИХ проводов
может производиться простым погружением в расплавленное
олово.
ДjJЯ намотки бескаркасных катушек можно применять но­
вый эмальпровод с дополнительным термопластичным слоем -
ПЭВД. Термопластичный слой (на базе термопластичных
смол) запекается при температуре 170-180° и связывает ка­
тушку в единое целое.
·Важную задачу представляет правильный выбор монтажных
проводов для соединения концов обмоток с выводами транс­
форматора. Для этой цели применяются два основных вида про­
водов - с волокнистой лакированной изоляцией (по ТУ ТУКП
27-58) и с полихлорвиниловой изоляцией, снаружи оплетенной.
Большинство монтажных проводов рассчитано на работу при
температуре 70-90°. К таким проводам относятся: МГШДО и
МГШДЛ с двойной обмоткой шелком, МГБДЛ с двойной об­
моткой хлопчатобумажной пряжей (рабочее напряжение 250 в),
МГВ в полих.'lорвиниловой изоляции, МГОВ с обмоткой волок-
91

нистыми материалами в полихлорвиниловой изоляции, МГШВ
r двойной обмоткой шелком в полихлорвиниловой изоляции, МП
с полиэтиленовой изоляцией (рабочее напряжение 380-1 ООО в).
Все провода гибкие, многопроволочные. Провод МГШВ можно
кратковременно использовать при температурах 100-130°.
Для повышенных ·рабоч·их температур (130-150°) можно при­
менять провод МГЦСЛ с пленочной изоляцией в обмотке сте­
кловолокном или асбестом и в оплетке стекловолокном с лаки­
ровкой кремний-органическими лаками и провод МГТН.
Провода с волокнистой изоляцией можно применять лишь при
нормальной влажности. При повышенной влажности следует
применять провода с полихлорвиниловой и резиновой изоля­
цией. Провода РКГМ с изоляцией из кремний-органической ре­
зины могут работать при температурах до 180° и напряжениях
до 380 в (ВТУ МЭП ОАА 505-027-53). Провод тропикоустой­
чив. То же относится к проводам БНТ-250.
Теплостойкостью до 200° обладает гибкий монтажный про­
вод с фторопластовой изоляцией МГТФ (ТУ ОММ 505-014-58).
Его рабочее напряжение 250 в, испытательное - 1 кв. Провод
МГТФЛ имеет рабочее напряжение 500 в.
Повышение электроизоляционных свойств и теплостойкости
монтажных проводов может быть достигнуто применением для
изоляции полиэтилена повышенного качества (например, ·так на­
зываемого низкого давления).
Для осуществления внешних высоковольтных выводов (см.
рис. 17, 18) можно применять гибкий влагостойкий резиновый
провод ПВГ (ВТУ МЭП 243-51) с рабочей температурой до 80°
и электрической прочностью не ниже 18 кв. Его недостатком
яв.11яется низкая озоностойкость и склонность к растрескиванию
во времени. Для тех же целей можно использовать резиновые
гибкие провода ПВРВ с испытательным напряжением 35 кв (по
ТУ ЭЛ-З -003-58), ЛПЛ - 8 кв (по ВТУ НКЭП 346-44). При
мг
высокой температуре, до 250°, может быть использован про­
вод ТМ-250 (ТУК ОММ 505-111-56), изолированный пленкой
фторопласта и пропитанной стекловолокнистой оплеткой. Он
обладает высокой влагостойкостью. Его пробивное напряжение
6000-10000 в. Из-за отсутствия адгезии к компаундам и труд­
ности вулканизации применять его в залитых катушках надо
с осторожностью. Теплостойким является и фторопластовый
провод ПВСТ в стеклянной оплетке, пропитанной кремний-ор­
ганическим лаком, с испытательным напряжением 20 кв (по
ТУК ОММ 505-205-57).
За рубежом созданы провода с фторопластовой изоляцией,
отличающиеся высокой короностойкостью.

ГЛА/JА IV
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
МАЛОЙ МОЩНОСТИ
§ 8. СЕРДЕЧНИКИ ШТАМПОВАННЫЕ НАБОРНЫЕ
Ш-, П- и О-образные пластины штампуют на прессах. Про­
грессивным является применение штампов с твердосплавными
пластинками, у которых срок службы выражается числом
30 млн. пластин против 0,4 млн. у обычных штампов.
Пластины нештампуемые нарезаются на гильотинных нож­
ницах. Illтамповка или резка пластин практически возможны
при толщине до 0,2 мм и, с известными трудностями,- до
0,1 мм, материалы меньших толщин для шихтованных сердеч­
ников применять невозможно.
После штамповки или резки с кромок пластин снимаются
заусенцы и пластины проходя1 отжиг для снятия механиче­
ского наклепа, снижающего магнитные свойства материала. От­
жиг пластин из трансформаторных сталей производится в нагре­
вательных печах при ограничении доступа воздуха (укупорка
асбестом ИJIИ песком с укладкой чугунной стружки и промазкой
щелей огнеупорной глиной). Температура отжига 800-900° с
выдержкой 3-4 часа. Охлаждение - со скоростью 50° в час.
Пластины из железоникелевых спJJавов отжигают при бо­
лее высокой температуре- желательно 1000-1200°. Наилучшее
качество обеспечивается при отжиге в вакууме или водороде.
Длительность отжига - 10-15 час" охлаждение- медленное с
печью, в ряде случаев форсированное. Отожженные пластины
из железоникелевых сплавов чувствительны к механическим на­
пряжениям и требуют бережного обращ~ния.
Для изоляции пластин магнитопровода друг от друга,
с целью уменьшения вихревых токов, пластины покрывают изо­
ляционным лаком (см. § 6). Прежде применялась также про­
кладка пластин тонкой папиросной бумагой. Прогрессивными
методами изоляции пластин из трансформаторной стали яв­
ляются фосфатирование и паровое оксидирование. Оксидирова­
ние ведется при 450-500°. Толщина слоя 5--8 мк. Фосфатиро­
вание осуществляется в ванне с кислотным марганцевым
фосфатом при 96-98° и дает пленку толщиной 10-20 мк. Оба
вида изолирования дают теплостойкую (до 150-200°), эластич­
ную и влагостойкую пленку. Для железоникелевых пластин
возможно оксидирование охлаждением на воздухе после на­
грева на 600-700° в течение 0,5-2 час.
Отметим, что для т. м. м" работающих при частоте 50 гц, а
при небольших индукциях - и при повышенных частотах, на­
несение специальной изо.Тiяции на пластины не является обяза­
тельным. Достаточной оказывается та пленка окисла, которая
93

неизбежно покрывает nластины rю время отжига и пребывания
на воздухе. На рис. 52 приведены средние кривые потерь для
15 сердечников Ш-16-Ш-40 без •специальной изоляции и
для тех же сердечников после лакировки пластин. В отдель­
ных случаях, при пониженных требованиях к качеству транс­
форматора, можно вести ускоренный отжиг без укупорки пла­
стин или совсем отказаться от отжига.
Несмотря на принимаемые меры (зачистка заусенцев, отжиг),
магнитные свойства материала в процессе обработки несколько
50 ?.U
Рис. 52. Влияние изоляции пластин
на потери шихтованных сердечников,
сталь Э43, 0,35 мм.
1 - пластины лакированные; 2 - пластины
нелакированные.
ухудшаются. Например, поте­
ри возрастают на 15-20%, а в
тонких материалах-до 30%.
При исключении отжига эти
цифры увеличиваются. Это
следует учитывать при расче­
тах, приtнимая
(5)
Здесь Рi-удельные потери в
сердечнике;
р~ -удельные потери в
исходном материале;
кр - технологический ко­
эффициент у,величения потерь.
При отсутствии отжига воз­
растают и напряженности на­
магнИtчивания Н
Способ изоляции пластин, так же как и их толщина и со­
стояние поверхности, влияет на величину коэффициента запол­
нения сердечника Кс. Имеющие место практически величины Кс
приведены в табл 13.
Для штамповки Ш-, П-, О-образных пластин, как правило,
применяют нетекстурованные материалы (железоникелевые
Таблица 13
Коаффициенты заполнения шихтованных пластинчатых сердечников
Толщина
Средние значения Кс
пластин,
с изоляцией
1
с лаковой
1
с фосфатной 1 без специаль-
мм
бумагой
изоляцией
изоляцией ной изоляции
0,5
0,89
0,94
0,96
0,97
0,35
0,85
0,91
0,94
0,95
0,2
0,77
0,85
0,89
0,91
0,1
0,6
0,7
0,75
0,8
94

сплавы и горячекатаные стали}. В отдельных случаях для полу­
чения Ш- и П-образных пластин допустимо использование и
холоднокатаных сталей. Однако при этом их свойства, ввиду
наличия магнитной текстуры, не могут быть полностью исполь­
зованы. Действительно, если, например, направление прокатки
совместить с направлением стержней, то магнитный поток в яр­
мах окажется направленным не вдоль, а поперек проката, и
наоборот. Хотя расчеты показывают, что в целом для трансфор­
матора проигрыш не так велик (особенно при повышенных ча­
стотах), подобное использование текстурованной стали нельзя
признать рациональным. Кроме того, штамповка такой стали
вызывает усиленный износ штампов или требует определенных
усложнений технологии.
Не позволяет полностью использовать свойства текстурован­
ной стали и сборка магнитопровода из отдельных пластин, на­
резанных вдоль текстуры. В частности, это обусловливается не­
совпадением направлений потока и текстуры в углах магнито­
провода при изгибе магнитной линии. Как показывает опыт,
потери в собранном сердечнике из холоднокатаной стали пре­
вышают потери материала на 30-50%. Для ослабления этого
явления целесообразно делать торцовые края пластин скошен­
ными на 45°. При этом заметно снижается и намагничивающий
ток (до 1,5 раза).
Основная масса т. м. м., для которых используют наборные
сердечники, выполняется на сердечниках из штампованных пла­
стин. Трудоемкость изготовления такого сердечника составляет
20-25% от полной трудоемкости трансформатора. В Советском
Союзе проведена большая работа по автоматизации процесса
штамповки и сборки пластин в пакеты. Так, разработанная под
руководс1вом Н. В. Сычева и И. Б. Вольфсона автоматическая
.ilиния обеспечивает изготовление в смену 5000 трансформаторов,
давая снижение трудоемкости в 2,7 раза.
§ 9. ЛЕНТОЧНЫЕ СЕРДЕЧНИКИ ИЗ ТРАНСФОРМАТОРНОЯ СТАЛИ
Лента, используемая в производстве сердечников, проходит
предварительную подготовку. Подготовка включает в себя опе­
рации разрезки ленты на полосы необходимой ширины, снятия
заусенцев и грата с кромок и обезжиривания и очистки поверх­
ности ленты. Разрезка ленты по ширине производится только
в тех случаях, когда ширина поставленной ленты не соответ­
ствует требуемой ширине. При серийном изготовлении сердеч­
ников обычно используется широкая номенклатура лент, постав­
ляемая металлургической промышленностью, и необходимость
в разрезке ленты отпадает.
Обезжиривание и очистка поверхностиленты необ­
ходимы для того, чтобы обеспечить в дальнейшем равномерное
нанесение на ленту слоя изоляции, избежать науглероживания
95

стали в процессе отжига и предохранить от загрязнения меха·
низм разрезки ленты по ширине. Стальная лента поступает
обычно весьма сильно загрязненной - тальком, окалиной, слоем
затвердевшей минеральной смазки. Если лента относительно
чиста, ее очистку можно производить после разрезки. В ряде
случаев качественные сердечники можно получить и из необез­
жиренной ленты.
Наиболее распространен следующий способ обработки лен­
ты. Перед очисткой лента вымачивается в течение 10-12 час.
в авиационном бензине. После стекания бензина и подсушки ру­
лон ленты устанавливают на приспособление, где лента разма­
тывается и пропускается со скоростью до 12 м/мин через ванну
с бензином, по выходе из которой протирается от остатков за­
грязнений фетровыми прокладками. При наличии ржавчины
ленту пропускают через 15%-ный раствор соляной кислоты.
После протирки происходит высушивание ленты либо нагретым
воздухом, либо, после смотки ее в рулоны, в сушильном шкафу.
Иногда бензин заменяют венской известью. До просушки ленту
в этом случае промывают горячей водой.
Своеобразным является способ термовакуумного обезжири­
вания ленты, разработанный под руководством А. А. К:ондрац­
кого. Рулоны ленты загружают в вакуумный сушильный шкаф,
в котором нагревают до 350-400° и выдерживают в вакууме
(25Х 10-з м.м рт. ст.) в течение часа. При этом неорганические
масла испаряются с поверхности ленты. Пары отсасываются фор­
вакуумным насосом и конденсируются в отстойнике. Достоинст­
вами этого способа являются простота и исключение огнеопас­
ных токсичных веществ.
Начинают применять также наиболее совершенный метод
обезжиривания и очистки ленты при помощи ультразвука.
Ленту предварительно протирают резиновыми протирами. Обез­
жиривание производится при температуре 70° в воде, в которой
при помощи ультразвукового генератора и никелевых вибрато­
ров возбуждаются колебания с частотой 15-20 кгц. Лента со
скоростью 5-15 м/мин протягивается на расстоянии до 1 мм
от поверхности вибраторов, электрическая мощность которых
составляет несколько киловатт. Ультразвуковое обезжиривание·
обеспечивает высокую производительность, исключает пожаро­
опасность, оздоровляет условия труда.
После обезжиривания ленту сушат при температуре 150-
1800.
Разр е з к у ленты производят на дисковых (роликовых)
ножницах. Ленту предварительно наматывают на бобину нож­
ниц, откуда при разрезке подают к режущим элементам-ди­
скам (роликам). Скорость движения ленты состав.11яет 6-
40 м/мин. На пути к дискам ленту целесообразно пропустить
через фетровые прокладки для предварительного снятия грязи.
96

Резка ленты происходит под воздействием режущих кромок
одной пары дисков, вращающихся навстречу друг другу. Оси
дисков расположены так, чтобы режущие кромки заходили друг
за друга на глубину, несколько большую, чем толщина разре­
заемой ленты. Таким образом, чем толще лента, тем больше
должна быть заходность дисков.
В направлении оси диски сдвинуты точно на ширину диска.
Ширина диска в свою. очередь равна требуемой ширине ленты.
Диски изготовляются из инструментальной стали высокой твер­
дости. Их боковые поверхности обрабатываются по 10-му
классу точности. Для резки лент различной ширины нужно
иметь набор ножей (дисков), которые являются сменным эле­
ментом конструкции. Ножницы могут снабжаться несколькими
парами режущих дисков, т. е. выполняться многоручьевыми.
Такие ножницы более производительны, обеспечивают более
высокое качество резки, чем одноручьевые, но более сложны
в изготовлении. В настоящее время применяют ножницы с чи1.: ·
лом ручьев от 5 до 15. В отсчествешюй промышленности при­
меняют ножницы марок ПРН-1, ДН-2 (для толстых лент)
и др.
По мере износа диски должны заново шлифоваться. Для со­
хранения плотного соприкосновения между дисками рабочей
пары после шлифовки необходимо, чтобы была возможность их
перемещения вдоль оси.
Соприкосновение ножей должно происходить под нажимом
тем большим, чем больше толщина разрезаемой ленты. Точность
установки ножей, как и точность их изготовления, определяет
величину заусенцев на ленте после резки. Современные конструк­
ции ножниц обеспечивают получение заусенцев небольшой вели·
чины. Так, для лент толщиной 0,05 мм удается получить зау­
сенцы величиной не более 2-4 мк, для лент 0,08-0,2 мм - не
более 4-8 мк. Точность соблюдения ширины ленты достаточно
высока. Так, при толщине ленты 0,35 мм разброс по ширине в
производственных условиях не превосходит 0,3 мм. Прецизион­
ная резка тонких лент обеспечивает точность резания ± 0,05 мм.
Созданы конструкции ножниц, позволяющие резать ленту
толщиной от 0,02 до 0,35 мм и шириной от 80 до 150 мм.
Однако при переходе от более толстых к тонким лентам
следует меннть диски, иначе величина заусенцев будет увели­
чиваться.
Лента после разрезки дисками подается лентопротяжным
механизмом на приемные кассеты, щеки которых должны быть
из мягких материалов во избежание сминания кромок J1N1ты.
Вращение кассет и режущих дисков осуществляется одним при­
водом через различные кинематические передачи. При этом
приемные кассеты имеют фрикционное зацепление, обеспечиваю­
щее выравнивание скорости резания и движения ленты
7 Р. Х. Баяьян
97

з кассете пу-rем автоматического изменения сrепени проскальзы·
вания.
Указанным способом удается резать ленту толщиной вплоть
до 0,01 м.м. Однако более высокое качество тонких лент
(0,02 мм и тоньше) может быть обеспечено, если при разрезке
такие ленты сложить по толщине в многослойный пакет (до 5-
8 слоев). Слои проклеивают и подпрессовывают на специаль­
ных валках. После резки разделение слоев производится рас­
клинивающим устройством.
Снятие заусенцев и притупливание острых
кр ом о к ленты необходцмы для обеспечения плотного при­
легания слоев ленты и уменьшения вероятности замыканий со­
седних лент, ухудшающих электромагнитные свойства сердеч­
ников. Указанные операции можно производить механическим
путем, обычно с помощью абразивных камней. При этом лента
со скоростью IО-I5м/мин пропускается последовательно через
2-4 камня с уменьшающейся зернистостью. Камни имеют ду­
гообразные лунки, стенок которых касаются края ленты, протя­
гиваемой с определенным натягом. Один камень удаляет
.~аусенцы и притупляет кромку ленты с одной стороны ленты
(например нижней), другой камень - с другой стороны (напри·
мер верхней). Вместо абразивных камней могут применяться и
металлические ножи, также имеющие дугообразную режущую
кромку. После обработки таким способом ленты толщиной
0,35 мм остающиеся заусенцы не превышают по величине 2-
3 мк, что вполне допустимо. Иногда ленту протягивают между
двумя абразивными кругами, вращающимися в противополож­
ных направлениях. Недостаток всех этих способов - износ (при­
rупление) инструмента. В этом отношении более стойки метал­
лические резцы.
Рассмотренные способы снятия заусенцев обеспечивают удов­
летворительное качество для не очень тонких лент (0,05-0,08 м,п
и больше). Для обработки более тонких лент целесообразно,
кроме того, применение подкатки на 1-2 мк между стальными
валками ·высокой твердости.
· Более
современным способом снятия заусенцев является раз­
работанный в последние годы способ электрополировки. Прак­
тическое применение этот способ нашел в производстве сердечни­
ков из железоникелевых сплавов (см. § 10).
Нанесение склеивающе-изоляционного слоя
на ленту (5-10 мк) часто входит в ее подготовку. Этот слой
оплавляется затем в процессе отжига сердечников. Это обеспе­
чивает монолитность изготовленного сердечника и уменьшение
шума при работе трансформатора. Слой наносится при протя­
гивании ленты через ванну со скоростью 5-14 1rt/мин, при этом
на ленте осаждается тот или иной состав из его водной суспен­
зии. После этого лента сушится при 200-500°.
98

Персnективен Метод наnыливания изоляционноrо Порошка в
электростатическом поле, что осуществляется в зоне коронного
разряда при напряженности поля 3-4 кв/см.
Выбор изоляционного состава зависит от характера дальней­
шего технологического процесса и режима отжига.
После завершения подготовки ленты приступают к изготовл~­
нию сердечников. Поскольку дальнейшая технология изготовле­
ния различных видов сердечников различна, ее следует ·рассмо­
треть дифференцирован.но. При этом надо помнить, что сердеч­
ники броневых и трехфазных трансформаторов комплектуются по
существу .из стержневых П-образных сердечников.
Замкнутые сердечники. Замкнутые сердечники изготовляют
методом навивки ленты на металличесюих оправках. Тороидаль­
ные сердечники навивают на круглых оправках требуемого диа­
метра. Прямоугольные сердечни•ки (для БТ, СТ и 3Т) навивают
на прямоугольных оправках, форма которых повторяет форму
окна сердечника.
Из о ля ц и я ленты, если она не нанесена заранее, может
осуществляться непосредственно при навивке путем нротяги­
вания ленты через камеру с молотым тальком или со взве­
шенным распыленным маршалитом. Тальк или маршалит при
этом осаждаются на поверхности ленты слоем в несколько ми­
кронов.
Хорошее качество изоляции обеспечивает оксидирование
ленты, т. е. создание на ее поверхности тонкого слоя окисла.
Оксидирование производится до навивки в свободно свернутых
рулонах, нагреваемых до 650° с доступом воздуха. Достоин­
ством этого способа является простота и обеспечение высокого
качества сердечников при разных частотах, вплоть до ультра­
звуковых. Проводятся работы по изолированию ленты с по­
мощью керамических составов.
Навивка сердечниковможетпроизводитьсянаобыч­
ных токарных или специальных станках (рис. 53). Для получения
плотной навивки необходимо обеспечить достаточный натяг
ленты- около 5-10 кг/мм2 для тонких лент и до 10-25 кг/мм 2
для ленты 0,35 мм. При навивке прямоугольных сердечников же­
лательно применять также обкатку сердечника прижимным ро­
ликом примерно с тем же усилием. Скорость навивки зависит от
мощности станка и размеров сердечника и может составлять
от 10-50 до 150 об/мин (для тороидальных сердечников и выше).
Разработаны станки, не требующие натяжения ленты при на­
мотке.
Отжиг. Навитые сердечники для снятия механических на­
пряжений проходят операцию отжига. Во избежание деформации
сердечник отжигают на тех же оправках, на которых они на­
вивались. Снаружи они плотно охватываются формующими
скобами (рис. 54). Скобы и оправки· должны быть жаропрочны.
7*
99

Для холоднокатаных сталей наилучшие резулЬtаtы обеспечи­
в:~rт вакуумный отжиг или отжиг в водородr. Вакуум составляет
Р11с. 53. Станок для навив1ш ленточных сердечников из холодно­
катаной стали
10-з мм рт. ст. Нагрев контейнера с сердечниками ведется до
температуры 850-950°,
которая выдерживается 3-4 час.
Охлаждение идет с печью со ско­
ростью 50° в час. При температуре
650° вакуум снимается и1 контейнер
сообщается с атмосферой для оки­
сления (изолирования) кромок лен­
ты. Если сердечники навивались из
стали, не прошедшей первый отжиг
на заводе-изготовителе, нагрев ве­
дется до температур 1100-1150°.
При таких температурах возмож­
но сваривание соседних слоев ленты.
например при оксидной изоляции.
Поэтому при использовании этого
способа изоляции первый, высоко­
температурный, отжиг лучше вести
до навивки ленты.
Изготовленный подобным обра­
r11с. 54 llявиты;\ ленточнь11"1
сердечник на оправке и в фор- зом: сердечниtк имеет магнитные
~ювочных скобах перед отжи- свойства, воспроизводящие исход-
rом.
ные свойства материала.
На практике, ввиду прDстоты осуществления, часто приме­
няют безвакуумный отжиг сердечников, изготовленных из изо­
лированной ленты, в том числе и весьма кратковременный (до
100

1 час.) отжиг без уку11орк11 сердечников. Поююго восс·гановJ1е11ия
свойств стаJIИ такие режимы не обеспечивают (особенно для тон­
l\l!Х ,'!еЕт).
Для иллюстрации на рис. 55 приведены кривые удельных
потерь в сердечнике при вакуумном и кратковременном без­
вакуумном отжиге. Сердечники с изоляцией ленты оксидной
пленкой из-за возможности сваривания ленты сколько-нибудь
дли1е.1ьному безвакуумному отжигу подверга1 ь нельзя. Тем­
пература и длительность упрощенных режимов отжига свя-
Р,.6m/кг
40
:т
/{/
/_
,J'
/ 1(-
v r::.--
/1
~~,....
---
--
--
-
lO
lor- ~
-
1
--
о
JOOO
!000/1
t/JШJO li гr.·
Рис. 55. Влияние способа отжига на потери ленточных серде<1-
ниv.ов из холоднокатаной стали.
1 - отжиг в вакууме; 2 - отжиг без вакуума.
заны с раз~1ерами сердечников 11 видом изоляциошюго состава
Так, маршаJIИТ и таJ1Ы< допускают любой режим отжига.
Из склеивающе-изоJ1я1що1111ых находят применение составы
на основе стсклоэмалей и жидкого стекла. Сердечники на стскло­
изоляции обладают высокой теплостойкостью (200-300°). К со­
ставам на основе стс~клоэма.1еii относятся водные суспензии эма­
:ш No 29 Дулевского завода, флюса No 1019 (38%) с черной свин­
цовой краской (100/о) и глиной (3%), к составам на основе жид­
кого стекла - водный раствор жидкого стекла (80%) с каолином
(20%), водная суспензия жидкого стекла (67%) с кремниевой
кислотой (200/о), жидкого стекла с двуокисью титана, жидкого
стекла СЦ (70%) с окисью алюминия (30%). Стеклоэмали при
температурах свыше 850-900° трескаются и слезают с ленты;
.Гlучшие результаты получаются при использовании спиртовых
суспензий, но они дороже и пожароопасны; составы на осноне
жидкого стекла допускают кратковременно температуры до 950°
и выше. Последние, однако, гигроскопичны и влагозащита сер­
дечников при их применении должна обеспечиваться покровными
лаками. Сердечники с изоляцией ленты стеклоэмалями, прошед­
шие длительный отжиг, для приобретения необходимой механи-
101

ческой прочности должны дополнительно пропитываться склеи­
вающим составом. Такая пропитка тем более целесообразна,
если лента перед намоткой сердечника не покрывалась оплавляе·
мым изоляционным слоем. Пропитка производится после отжига.
На монолитный пропитанный сердечник можно непосредственно,
без защитных каркасов, накладывать обмотки, не опасаясь
ухудшения его магнитных свойств. Однако такое ухудшение
свойств может вызвать сама пропитка из-за возможных при
этом механических напряжений. Например, пропитка эпоксид­
ными компаундами приводит к росту потерь в сердечнике до 30%
и намагничивающих токов-в 2,5-3 раза (максимально). Про·
питочный состав поэтому должен быть достаточно эластичным.
Лучшие показатели обеспечивают клей БФ-4 и лак 1154, прак­
тически не влияющие на свойства ·сердечников. Сердечники с та­
кой пропиткой не должны при эксплуатации иметь температуру
выше 130-150°.
Иногда у тороидальных сердечников после пропитки острые
кромки снимают на токарном станке.
Разъемные сердечники. Разъемные ленточные сердечники
изготовляют тремя принципиально различными способами: на
вивкой и резкой сердечника; штамповкой и гибкой ленты: по­
элементной сборкой сердечника в катушке. Рассмотрим их пn­
следовательно.
Способ навивки и резки. Дляполученияэтимспосо­
бом разъемного сердечника навитый замкнутый сердечник разрr­
зают на две половинки. Подобные сердечники получили название
разрезных. Навивка и отжиг сердечников, предназначенных для
резки, осуществляются точно так же, как и замкнутых сердеч­
ников. Режим отжига в этом случае сказывается на различии
свойств сердечников в несколько меньшей степени. К склейкr
(пропитке) здесь предъявляются более высокие требования, по­
скольку необходимо обеспечить высокую монолитность сердеч­
ника, исключающую какие-либо деформации половинок сердеч­
ника, образуюшихся после резки.
Необходимое качество пропитки, если монолитность обеспечи­
вается этим способом, может быть получено двукратной про­
питкой хорошо высушенных сердечников клеем БФ-4. Первая
пропитка осуществляется попеременно под вакуумом и под дав­
лением в тренировочном режиме. Вязкость клея 80-100 сек. по
ВЗ-4. Вакуум 60-80 мм рт. ст., давление 3-4 атм. Каждый цикл
длится около 5 мин., количество циклов 3. Вторая пропитка
ведется после сушки окунанием в клей вязкостью 180-200 сек.
в течение 15-20 мин. Заключительная сушка сердечников ведет­
ся при последовательно возрастающих ступенями температурах
от 20° до 140° с выдержкой на этих ступенях от 0,5 до 2 час.
Удовлетворительные результаты дает также пропитка модифи­
цированным компаундом МБК-3.
102

Сердечники с одним резом могут пропитываться и лаком t 154,
обеспечивающим несколько меньшую механическую прочность.
Наилучшую монолитность сердечников без ухудшения их э.1ек­
тромагнитных свойств обеспечивает пропитка компаундом КП-10.
Однако, по исследованиям Е. И. Фридман, после длительного
теплового старения таких сердечников (при температуре 150°)
наблюдается заметный рост магнитных потерь (до 40°/о), и на­
магничивающих токов (до 80%). Пропитка компаундом КП-10
ведется под вакуумом 20-40 мм рт. ст. (15-20 мин.) с после­
дующей выдержкой при атмосферном давлении (15 мин.). Сушка
ведется при 125-150° и продолжается всего 4 часа.
В заводских условиях производительнее изготовлять сердеч­
ники с использованием изоляционного слоя на ленте. Здесь,
однако, встречаются свои трудности: стеклоэмали не обеспечи­
вают достаточной монолитности, а составы на жидком стекле
способствуют быстрому износу режущего инструмента при раз­
резке.
Пропитанные или склеенные сердечники подвергают раз­
резке. Операция резки очень ответственна. ибо оказывает наи­
более глубокое влияние на качество сердечника - вводит неиз­
бежный зазор в магнитную цепь и приводит к росту потерь на
вихревые токи благодаря замыканиям соседних листов ленты
в месте реза. Резка может быть произведена различными сред­
ствами: фрезой, анодно-механическим или электроискровым спо­
собами. Однако наилучшие результаты дает резка абразивными
кругами - корундовым и, особенно, алмазным. На рис. 56 при­
ведены кривые удельных 'Потерь и намагничивающих сил Н' _
сердечников до и после резки различными способами.
После резки кругами дополнительная обработка торцов сер­
дечника (шлифовка) обычно не требуется. Зазор в месте стыка
половинок обеспечивается при этом до 10-15 мк на сторону,
что вполне приемлемо (при резке алмазным кругом - меньше).
Для резки применяют круги средней твердости на вулканитовой
связке с зернистостью 80, толщиной 1-1,5 мм, диаметром 125-
200 AtAt. Скорость вращения круга 3000-5000 об/мин, подача
0,1 мм на ол:ин рабочий ход.
.
Резку можно вести на заточном или специально приспособ­
ленных универсальных металлообрабатывающих станках. Разра­
ботаны также специальные станки для резки сердечников, обес­
печивающие изменение режимов резания в широких пределах.
Такой станок изображен на рис. 57.
При резке сердечник закладывается в приспособление, между
губками которого и сердечником устанавливаются стальные пла­
с1 инки толщиной 1-2 мм, разрезаемые вместе с сердечником.
Недостаток обычных кругов - быстрый износ. Большую
стойкость (до 100 резов между переточками) могут обеспечит~'?
твердосплавные дисковые прорезные фрезы.
103

-
--
........,
~~ \С"
..."' ~ ~
~~
'
...
-
'\ г-........~' "..,
...:1\ ...
\
\ ~\.
i\ \\
\\\
1\ '\
....
~-
~\
·'~ ,\
'
\\
~\\
,
~-
\
\
1
Резка фрезой может щ:о-
11Зводиться на фрезерном
станке. Толщина фрезы 1-
2 ,ил~, скорость вращения
75-200 об/мин. После рез­
ки фрезой для уменьшения
зазора необходимо дополни­
тельно прошлифовать тор­
цы сердечника торцовой
фрезой или абразивным
кругом. Для уменьшения за­
мыкани~й лент по торцу ре­
жущий инструмент лучше
подавать не сверху, а сбоку
(в плоскости торца).
Готовые половинки сер­
дечников
комплектуются
попарно 11 поступают на
контроль качества, посJ1е
чего их торцы покрываются
противокоррозионной смаз­
кой .
Таким образом, нринята
СJiедующая тeXllOJIOГllЧCCKCIЯ
схема изготовления раз­
резных сердечников:
Нарезка ленты по ширине;
зачистка заусенцев;
обезжиривание ленты;
изоляция ленты;
навивка сердечников с нанесена
ем изоляции;
отжиг;
пропитка сердечников;
резка;
шлифовка торцtJв или притирка;
контроль качества.
Примечание. Операции,
выделенные курсивом, могут отсут­
ствоваtь.
С цеJ1ью уменьшения по­
терь исследуются возможно­
сти осуществления резк~ до
отжига сердечников, кратко­
временного распушения их
торцов после резки (для
ликвидации замыканий), а
также проведения после рез­
ки режима отпуска (380-
4000).

Достоинством метода навивки и рС'зки является -относитель­
ная простота его осуществления. В частности. он может быть на­
J1аже11 в опытном и мелкосерийном производстве. В заводских
условиях достигнута высокая производительность изготовления
сердечников этим методом -до нескольких минут на сердечник.
Этим методом в СССР
изготовляют сердечнш­
ки весом до 15 кг. Его
усовершенствование и
отработка проведены
при участии многих
специа.пистов: П. С.
Ященко, В. В. Моги­
левского, М. В. Лукья­
нова, В. П. Лопатина
и др.
Недостатки спосо­
ба - отсутствие взаи­
мозаменяемости полу­
ссрдечников (без спе-
1tи1альной усложненной
об[)аботки торцов) и
трудность автоматиза-
ции.
'
Способ штам-
11овки и гибк11
.11 с н ты ра3работан в
СССР под руковод­
ством Г. С. Гуськова.
Эт11м сrюсобом изго­
товляется сразу полу­
ссрдечник, часто назы­
nаемый С-образным
или U-образным сер­
дечником. Способ со­
стоит в следующем.
Лента, покрытая склеи­
Рис. 57. Станок для резки витых ленточных
сердечников.
вающе-изоляционным составом, на специальном штампе рубится
на отрезки разной дJ1ины с определенным шагом отсечки. Ком-
11лект таких· пластин на полусердечнак собирается в трапецие­
видный пакет (рис. 58) и поступает на нресс. С помощью мат­
рицы и пуансона, размеры которых соответствуют р<1змерам окна
и наружного обвода сердечника, производится гибка пакета, в ре­
зультате которой сердечник приобретает нужную форму (рис. 58).
Гибка происходит при высокой температуре (800-850°), доста­
точной для оплавления изоляционной эмали. которая цементи­
рует сердечник в единое целое.
105

Отжиг сердечников может производиться сразу вслед за гиб­
кой или одновременно с ней. После отжига на фрезерном станке
в специальном приспособлении производят обработку торuов,
которые затем подвергаются шлифовке механическим или анод­
но-механическим способом. Обработка торцов совершенно необ­
ходима ввиду наличия сильной «гребенки» (рис. 58). Готовые
полусердечники полноrтью взаимозаменяемы.
Лучшее качество сердечников обеспечивается в том случае,
когда грубая обработка торцов ведется до отжига. В этом слу­
чае фрезеровка торцов и отжиг сердечника ведутся в специаль-
Рис. 58. Изготовление разъемных ленточных сердечников методом
штамповки и гибки ленты.
ной кассете, в которую сердечник подается сразу после операции
гибки и которая жестко фиксирует его конфигурацию. Гибка
сердечника осуществляется при нормальной температуре, а
склейка происходит во время отжи·га.
Методом штамповки и гибки в отечественной технике уже
изгото!ляют серде;~ники весом до 1-3 кг.
Описанная технология открывает широкие возможности авто­
матизации всего процесса изготовления сердечников, поэтому
она особенно прогрессивна для массового производства. На пер­
вых отечественных полуавтоматических установках затрата вре­
мени на один сердечник составляла 15-45 мин. В настоящее
время в результате работ, проведенных под руководrтвом
И. И. Иванова, Н. В. Сычева, И. Б. Вольфсона и др" спроекти­
рованы законченные автоматические линии. Одна из таких ли­
ний обеспечивает выпуск полусердечника (вкJJючая операшш
контроля) за 0,1-1 мин., т. е. производительность ее до 4000
сердечников в смену. Линия обслуживается семью рабочими.
Следует, однако, отметить, что указанные темпы изготовле­
ния сердечников возможны только при очень кратковременном
отжиге (минуты), производимом в рамках потока в печах, не
обеспечивающих создание вакуума. Поэтому при использовании
холоднокатаной стали свойства ее· не реализуются и качество
106

сердечников не является наилучшим, а при длительном их ис­
пользовании (несколько лет) с течением времени может наблю­
даться дополнительное снижение магнитных свойств.
Во избежание этого можно производить полный, длите.11ьный
отжиг (см. выше), хотя при этом несколько усложняется произ­
водство и снижается темп выпуска сердечников.
Дальнейшее усовершенствование описываемой технологии
для лент 0,15-0,2 м.ч и толще произведено под руководством
91011
Рис. 59. Схема автомата для поэлементной u1тамповки и гибки
ленты с поэлементной подрезкой торцов поJJусердечника.
1 - подрезной нож; 2 - прнжвмllой Шlок; 3 - оправка; 4 - изrотами·
ваемыll полусердечник; 5 - фиксатор; 6 - обжимной ролик; 7 - направ­
ляющий шток; 8 - толкатель; 9- отрубной нож; 10 - подающий меха-
низм; 11 - кассета с лентой.
Ф. В. Урьяша и Л. Г. Шейхода. Это усовершенствование позво­
ляет исключить или свести до минимума необходимость обра­
ботки торцов после гибки пакета, для чего в одном автомате
совмещены функции рубки ленты и гибки пакета (рис. 59).
После отрезки ленты ножом 9, обжатия вокруг оправки 3 об­
жим·ными роликами 6 толкателя 8 и rприж·има штоком 2 подвиж­
ной нож 1, перемещаясь влево и вправо, подрезает ленту по
строго фиксированной плоскости реза на обоих стержнях полу­
сердечника.
Лента при изготовлении сердечника таким способом испыты­
вает меньшее воздействие механических напряжений. Появ­
ляется возможность осуществления фигурных торцов с.тюжной
формы для улучшения свойств собранного магнитопровода.
После формовки пакета он проходит калибровку ·размеров си
107

отжи1·. В камеру отжига полусердсчник 11осту11аст свободным от
каких-Jшбо оправок, скоб и т. д. ДJ~я изготовленных этим спосо­
бом сердечников авторы рекомендуют ускоренный безвакуум­
ный отжиг в обычной атмосфере с нагревом до 950°, выдержкоi'1
н течение 15 мин. при 800° и быстрым охлаждением на воздухе.
В качестве склеивающе-изо.11яционного состава .тн~нты исполь­
зуется водная суспензия жидкого стекла с кремниевой кислотой.
В целях перекрытия зазора разработана также технология,
позволяющая получить полусердечники, «замком» входящие
Рнс. GO. Разъем11ый лен1оч11ый сердеч11ик с «заыком» по торц,1\1
половинок в процессе изготовления.
один в другой. Такой сердечник в различных стадинх изготов­
,11е11ин показан на рис. 60. Он, однако, из-за удвоения индукцин
в местах перекрытия не имеет преимуществ по сравнению с сер­
:lсчником, плоскости которого хорошо обработаны. Лишь при
JlОПолюпельном введении в «замок» ферромагнитного порошка
качество сердечника повышается. Достоинством такого сердеч­
ника является легкость его сборки и крепления в трансфор­
маторе.
Инженерная мысль работает сейчас над изысканием возмож­
ностей получения в результате одной операции полного комп­
лекта заготовок пластин на один пакет, а также рационального
сочетания способов гибки и резки (резка на полусердечники
формованного многослойного профиля - профилированного па­
кета полос).
Заметим, что способ штамповки и гибки ленты не применим
для сердечников с одним резом.
Способ поэлементной сборки. Сердечник нама­
тывается на оправку и отжигается. Затем от сердечника после­
довательно отрезаются по два витка, которые снимаются с оп­
равки. Концы такого «двухвиткового элемента» разводятся
108

!:! стороны (рис. 61), после чего они поочередно вставляются
в катушку броневого трансформатора в той же последователь­
ности, в какой располага.rшсь на оправке пос:1е навивки.
Эта технология уступает рассмотренным ранее и является по
существу разновидностью шихтовки. Она может применяться
для сборки сердечников больших размеров, если таковые не
производятся другими способами. Подобные сердечники имеет
смысл деJ1ать только из текстуро­
ванной стали.
То же самое можно сказать о
таком способе сборки, как после­
довательное сочленение замком
при вматывании в катушку от­
дельных коротких лент, имеющих
на одном конце паз, а на другом
соответствующий выступ.
§ 10. ЛЕНТОЧНЫЕ СЕРДЕЧНИКИ
ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПЛАВОВ
Сердечники из железоникеле­
вых сплавов долгое время изго­
говлялись только в виде замкну­
тых, как правило, тороидальных
сердечников. Однако в последние
Рис. 61. Пакет двухвитковых э.ле­
мен1 ов для поэлементной шихтов­
ки разъемного ленточного сердеч-
ника.
годы в СССР успешно освоено изготовление и разъемных сер­
дечников. В отличие от предыдущего случая разъемные сердеч­
ники из железоникелевых с11.1авов всегда изготовляют способом
навивки и резки. В технологи1и изготовления этих сердечников
много общего с рассмотренной выше, однако имеется и специфика.
Подготовка ленты. Лента из железоникелевых сплавов по­
ступает от изготовителя относительно чистой. Она покрыта
обычно лишь тонким слоем легко vдаляемой смазки. Поэтому
очистка ленты производится обычн"о после разрезки ленты по
ширине и снятия заусенцев. Разрезка ленты рассмотрена выше
и дополнительных особенностей не имеет (см.§ 9).
Снятие заусенцев. Снятие заусенцев может производитьс>1
описанными выше способами. При этом подкатка применяется
чаще и может сочетаться с предварительным прошкуриванием
ленты наждачной бумагой. Более прогре·ссивным является новыii
способ - способ электрополировки. Достоинства его более всего
нроявляются при обработке тонких лент (минимум 0,01 мм).
Сущность процесса электрополировки состоит в анодном рас­
творении металJiических заусенцев при электролизе. В первых
установках электрополировка производилась при протяжке
ленты через электролитическую ванну. Однако значительно
большую производительность и прпстоту обеспечивает принятый
109

сейчас метод электропоJшровки лент в рулонах, разработанный
Н. И. Матвеевым. Осуществляется он следующим образом.
Рулон ленты нужной ширины (после резки) помещается в за­
грузочное приспособление - освинцованную медную трубку,
охватывающую вставленный рулон с обеспечением между труб­
кой и рулоном хорошего контакта. Концы трубки подключаются
к положительному по.11юсу источника постоянного тока. Таким
образом, полируемый рулон становится анодом.
Через внутреннюю пол9сть трубки при электролизе циркули­
рует охлаждающая вода. Трубка с рулоном в вертикальном по­
ложении опускается в электролитическую ванну. Электролит -
смесь фосфорной (820/о) и серной (18%) кислот высокой концен­
трации. Минус источника подводится к двум освинцованным же­
лезным катодам, опущенным в ванну с боковых сторон рулона
ленты. Процесс электролиза сопровождается растворением
в электролите заусенцев полируемого рулона. Для ускорения
процесса он ведется при высокой плотности тока (2500 а/см 2 на
аноде). При этом выделяется большое количество тепла, вслед­
ствие чего и рулон и ванну следует принудительно охлаждать.
Ванна для этой цели имеет водяную рубашку.
Для качественного прохождения процесса температура ру­
лона должна быть ниже температуры электролита, поэтому
охлаждение рулона через трубку должно вестись особенно ин­
тенсивно. Температура электролита должна составлять 20-30°
с допустимыми колебаниями в процессе полировки в несколько
градусов. Растворение заусенцев идет одновременно с двух сто­
рон рулона. Для равномерного растворения заусенцев по всей
боковой поверхности необходимо обеспечить во всех витках ру­
лона одинаковую плотность тока. С этой целью приходится искус­
ственно увеличивать расстояние от катода до рулона у наружных
его витков и уменьшать у внутренних. Это выравнивает электри­
ческое сопротивление трубок тока, поскольку наружным труб­
кам соответствует малое сопротивление ленты, но увеличенное
сопротивление электролита и наоборот.
Таким образом, катод должен иметь форму конуса с верши­
ной в центре рулона. Расстояние между катодом и рулоном
и степень конусности зависят от материала ленты и плотности
намотки рулона и подбираются экспериментально просмотром
в микроскоп торцов полированной ленты.
Для предохранения межвитковых поверхностей ленты от хи­
мического действия кислот электролита рулон перед электропо­
лировкой на 5-6 мин. погружается в малорастворимый в воде
органический растворитель, например дихлорэтан, и подсуши­
вается. После этого для создания при электролизе вязкой пленки
у анода, препятствующей растворению основного тела ленты,
рулон на 1-2 мин. опускается в глицерин. По окончании элект­
рополи:ровки, продолжающейся несколько минут, рулон для
но

нейтрализации остатков электролита погружается в 5 %-ный
раствор двууглекислой соды. Затем рулон освобождается из за­
грузочного приспособления и перематывается с протиркой ленты
фетровыми прокладками, .смачиваемыми водой и ацетоном.
Электрополировкой можно снимать заусенцы даже значи­
тельной величины (больше 1О .мк). Однако для исключения из­
лишнего растворения ленты желательно ограничивать величину
заусенцев и тем сильнее, чем тоньше лента. Так, для ленты
0,08 мм желательно иметь заусенцы не более 8-10 мк.
Процесс электрополировки отличается высокой производи­
тельностью. Заусенцы в 10 мк удаляются в течение 5-10 мин.
В зависимости от толщины ленты скорость электрополировк.1
составляет от 600 до 3000 м/час при объеме ванны 3 л, токе 25 а
и диаметре рулона 100 мм.
Обезжиривание и очистка. Ввиду большой чистоты железо­
никелевых лент обезжиривание и очистка их осуществляются
легче, чем стальных лент. Пред·варительного вымачивания здесь
не требуется. Лента обезжиривается путем медленного протяги­
вания через ванну с обезжиривающим раствором. Часто лента
последовательно пропускается через черновую и чистовую ванны.
На входе и выходе из ванн лента протирается фетровыми про­
кладками. После выхода из ванны лента просушивается. Иногда
в ванну устанавливают ролики, вращающиеся встречно движе­
нию ленты и несущие волосяные щетки, дополнительно очищаю­
щие ленту. Ролики могут также выполнять роль направляющих
элементов.
Обезжиривающими составами могут быть бензин, ацетон,
четыреххлористый углерод. Последний не пожароопасен и в этом
заключается его существенное преимущество.
Однако его пары очень ядовиты, что требует принятия сугу­
бых мер предосторожности (интенсивная приточно-вытяжнаи
вентиляция и др.).
Очень часто операция очистки ленты совмещается с опера­
цией снятия заусенцев и обе операции осуществляются последо­
вательно на одной установке.
В настоящее время пред.11ожен простой способ обезжирива­
ния железоникелевых лент путем выжигания жиров при про­
пускании тока через ленту. Эта операция проводится одновре­
менно с навивкой сердечников.
Способы изоляции ленты. Изоляция ленты из железоникеле­
вых сплавов должна отвечать дополнительному требованию
по сравнению с изоляцией стальной ленты - она должна быть
жаропрочной, поскольку отжиг сердечников в этом случае идет
при высоких температурах, превышающих 1000".
Взаимодей­
ствие материалов изоляционного слоя с магнитным материалом
здесь особенно нежелате:1ьно, ибо при этом свойства материала
Hl

ухудшаются существенно. Поэтому поискам наилучших изоля·
ционных составов было vдeJieнo много внимания как в СССР,
так и за рубежом. Вопро.сы о способах изоляции тесно связаны
с вопросом о навивке сердечников, поскольку нанесение изоля­
ции производится непосредственно в процессе навивки. Известны
следующие способы изоляции: припудривание ленты тальком,
электрофорезная изоляция, механическое нанесение на ленту
различных суспензий. Такими ·суспензиями могут быть: взвесь
молотого песка в смеси кремний-органического эластомера и
бензина (ЭОК), взвесь окиси хрома в органическом раствори­
теле, смесь с кремний-органическим лаком ФГ-9 и толуолом
окиси магния (состав симатол) или двуокиси титана (состав
тиситол).
Процесс элекгрофореза состоит n анодном (анафорез) или
катодном (катафорез) переносе под воздействием электриче­
ского поля на поверхность ленты изо.11ирующего вещества, на­
ходящегося в суспензном состоянии в смеси органического рас­
творителя и стабилизирующего состава. Известны суспензии
кремниевой кислоты (двуокиси кремния) в ацетоне, окиси маг­
ния в четыреххлористом угJ1ероде, окиси алюминия в метиловом
спирте. Стабилизаторами являются раствор коллоксилина, олеи­
но~вая кислота и др.
Наилучшее качество сердечников обеспечивают электрофо­
резные способы, каждый из разновидностей которого имеет свои
достоинства и недостатки.
Составы симатол и тиситол обеспечивают максимальную жа­
ропрочность изоляции (до 1300°), механическую прочность
пленки и позволяют упростить процесс изоляции, которая осу­
ществляется простым протягиванием ленты со скоростью 3-
10 м/мин через изоляционную суспензию. Недостатком этих спо­
собов Я'вляется трудность обеспечения равномерности покрытия
и его относительно большая толщина, что затрудняет примене­
ние составов, особенно при малых толщинах ленты (0,05 мм и
менее). Кроме того, возможно получение рыхлых сердечников.
Прочие перечисленные способы не имеют каких-либо преиму­
ществ перед рассмотренными и применяются крайне редко.
Элекрофорезным способам присуща известная сложность.
Кроме того, при применении кремниевой или алюминиевой сус­
пензий при высокотемпературном отжиге возможно внедрение
кремния (алюминия) в материаJI ленты, что заметно снижает ее
свойства, особенно если она тонкая. Это послужило поводом для
внедрения магнезиальной суспензии, лишенной указанного не­
достатка. Эта ·суспензия обеспечивает также наименьший про­
цент витковых замыканий в сердечнике. Однако она содержит
летучие органические вещества, которые выгорают при отжиге
и засоряют ·вакуум-насосы печей. Кремниевая суспензия не
имеет этого производственного недостатка.
112

Что касается растворителей, то ацетон является пожарооrtае-·
ным, четыреххлористый углерод- огнебезопасным, но крайне
токсичным.
Таким образом, как кремниевая суспензия, так и магнезиаль­
ная имеют свои преимущества и недостатки и свои сферы при­
менения. Применение суепензии на окиси алюминия нецелесо­
образно, поскольку ее компоненты взрывоопасны и ядовиты,
а преимуществ в свойствах эта суспензия перед другими не
имеет.
Магнезиальная суспензия является более новой. Она содер­
жит по весу 93,5°/о окиси магния, 4,5% олеиновой кислоты,
2% ·четыреххлористого углерода. Ее особенно рационально при­
менять при изготовлении больших сердечников, когда объем
электрофорезной ванны велик и вопросы пожароопасности вы­
ступают на первый план. Покрытие ленты магнезиальной сус­
пензией идет методом анафореза, т. е. на ленту подается
отрицательный потенциал, а на ванну, являющуюся .вторым по­
люсом, - положительный. Заметим, что процесс анафореза
магнезиальной суспензии происходит при относительно ~высоком
напряжении-300-350 в, что также является недостатком дан­
ного способа.
Широко распространенным до ·сего времени_ на практике
остается способ катафореза с использованием кремниевой су­
спензии. В этом случае на ленту подается положительный потен­
циал 20-60 в. Ток через электролит доходит до 50 ма. На ленте
в виде сухого остатка осаждается слой кремниевой кислоты тол­
щиной в несколько микронов.
Протяжка ленты через ванну с суспензией осуществляется
в процессе электрофореза со скоростью 1,2-3 м/мин. При этом
очень удобно регулировать толщину слоя покрытия, что осу­
ществляется изменением скорости движения ленты, концентра­
ции суспензии и •величины приложенного напряжения. Послед­
ний фактор играет первостепенную роль в процессе электро­
фореза.
Для получения качественного покрытия обязательно переме­
шивание суспензии в процессе электрофореза и сохранение не­
большого содержания в ней сухого остатка (при использовании
магнезиальной суспензии-3-4 % ) . Для получения равномер­
ного слоя изоляции желательно также сохранение постоянного
объема суспензии в ванне, постоянной концентрации сухого
остатка и постоя:нн.ой скорости движения ленты. По .выходе из
ванны лента просушивае11ся горячим воздухом.
В последнее время разработан существенно новый, эффек­
тивный способ нанесения на ленту изоляции методом механиче­
ского накатывания (для лент толще 0,02 мм). В качестве изоля­
ционного соста"Ва используется водная суспензия окиси алю­
миния или водная СУ'спензия ок.и·си алюминия ·и ок;и·си магния,
8 Р. Х. Вальян
113

причем отношение окислов составляет 4:1. В первом случае в ка­
честве окиси магния берется окись 4ДА (чистая) по ТУ 2063-49 .
Окись с водой загружаются в отношении 1:2 в шаровую мель­
ницу на помол, который продолжается 48 час. Суспензия может
Рис. 62. Катафорезная установка для навив­
ки и изоляции ленточных сердечников из
железоникелевых сплавов.
разбавляться водой до
желаемой концентрации.
Обычно плотность ра1с­
т.вора составляет 1,2-
1,3 г/см 3 • Суспензия зали­
вается в ванну, в кото­
рую помещен вращаю­
щийся ролик. С поверх­
ностью ролика, высту­
пающей из ванны, сопри­
касается лента, протяги­
ваемая со скоростью 10-
20 м/мин. При этом лента
плотно прижимается к
ролику, который, вра­
щаясь, накатывает изо­
ляционную суспензию на
ленту. Лента предвари­
тельно обезжиривается
пропусканием по ней
тока, а после нанесения
изоляции таким же спосо­
бом высушивается.
Достоинствами опи-
санного способа являются
полная его пожара- и
взрывобезопасность, от­
сутствие вредных для
персонала
компонентов
с.реди используемых ма­
териалов. По предвари­
тельным исследованиям
данный способ обеспечи-
вает получение сердечни­
ков с достаточно высокими механическими и электромагнитными
свойствами.
Исследуется также более производительный метод опыления
ленты маршалитом в пылевой камере. Изолирование этим спо­
собом лент шире 25 мм •встречает некоторые трудности и про­
цесс требует дополнительной отработки.
Изоляцию ленты путем оксидирования О•существить не
удается, так как при последующем отжиге происходит ~сварива­
ние смежных витков ленты сердечников.
114

Навивка сердеttнИков. Навивка nроисходит обычно одновре·
менно с нанесением изоляционного слоя на специальных уста­
новках. Усилие натяга ленты при нави~вке -- около 10 кг/мм 2 •
При навивке больших сердечников его можно доводить ДО 40-
60% от сопротивления разрыву.
Навивка сердечников с электрофорезной изоляцией проис­
ходит на электрофорезных установках со скоростью несколько
метров в минуту. Установки могут быть с вертикальным и гори­
зонтальным ходом ленты. В первом случае уменьшаются габа­
риты установки и оказывается ,возможным некоторое увеличение
скорости движения ленты. Однако равномерность нанесения
слоя изоляции при этом ухудшается. Современные установки
снабжены спеuиальными регуляторами натяга, воздействую­
щими непосредственно на наматываемый участок ленты, авто­
матическими системами слежения за правильностью укладки
ленты, счетчиками витков ленты, автоматическими остановами по
окончании навивки заданного диаметра сердечника и т. д.
Снимок катафорезной устанонки вертикального типа приве­
ден на рис. 62.
Навивка сердечников с изоляцией методом накатывания про­
изводится на аналогичных установках с повышенной произво­
дительностью.
Отжиг сердечников. Качественный отжиг сердечников может
быть произведен только в вакууме (lо-з мм рт. ст. и глубже)
или в очень чистом водороде. Режим отжига приведен в табл. 14.
Таблица 14
Режим отжига
·--~--
Скорость
Температура
Сплав
Температура Выдержка, охлаждения,
извлечения
отжига, 0С
ttaC.
0С/час
контейнера
из печи, 0С
50н
1100
1-1,5
100
600
80 нхс
1000-1100
2-4
100
400
79 нм
1000
2-3
100
20-50
Время выдержки устанавливается в зависимости от размеров
сердечников. Хорошее качество сердечников из 50 Н и 80 НХС
получается: при быстром охлаждении контейнера в воде после
его извлечения из печи.
Многократный отжиг вреден. Для отжига может быть при­
способлена промышленная вакуумная печь ЦЭП-301.
Прочие операции. Заключительные замечания. Пр опит к а
сер де ч ни к о в осуществляется клеем БФ-4 вязкостью 80-90"
по ВЗ-4 по следующему режим-у: сушка при 100°-l час, сушка
8*
115

nод вакуумом (10-15 мм рт. ст.)-30 мин., пропитка при троеr
кратном ·чередовании вакуума (720-740 мм рт. ст. 7-10 мин.)
и давления (2-3 атм, 3-5 мин.), сток излишков клея-·-1 час,
сушка при 80°-2 час., при 100°-1 час, при 130°-2 час. Сердеч­
ники, подлежащие резке, покрываются затем кистью или окуна­
:нием тонким слоем эпоксидного компаунда ·С добавкой жидкого
тиокола ( 1О%) •и отвердителя - полиэтиленполиамина (8 %).
После покрытия - сушка при 20°-4 час. и при 100°-2 час.
Эт·и режимы обеспечивают полную сохранность магнитных
свойств материала. Даже последующая намотка катушек не­
посредственно на сердечники, лропитанные этим способом, не
оказывает влияния на их свойства. Лишь очень маленькие сер­
дечники (наружным диаметром до 30 мм) необходимо и после
пропитки помещать в защитный каркас.
Сердечники из толстых лент (0,35 мм) можно склеивать при
помощи слоя жидкого стекла с каолином так же, как и сердеч­
ники из стальной ленты. Проводятся опыты по отжигу таких
сердечников без вакуума под слоем асбеста.
Качественная резка сердечников обеспечивается
только абразивными кругами (см.§ 9).
Особое место занимает ·сплав алфенол. Он всегда имеет есте­
ственную пленку окисла и никакой дооолнительной изоляции
его не требуется. После отжига осуществляется закалка сердеч­
ников в масле. Ценным свойством сердечников из алфенола
является высокая устойчивость к механическим воздействиям.
Процесс обработки сердечников из железоникелевых сплавов
(особенно резка) оказывает на свойства сердечников более
сильное влияние, чем для сердечников из трансформаторной
стали. Так, удельные потери в сердечниках растут в 1,5-2,5 раза.
Если не обеспечить очень высокого качества плоскости реза, то
сильно упадет эффективная мащитная проницаемость сердеч­
ника .μэФФ· Легко получить:
1
11-ЗФФ= -1--2&° '
-+-
/J.
lc
где μ - магнитная проницаемость материала;
lc - длина средней магнитной линии;
6 - зазор, на сторону, см.
(6)
Отсюда видно, что чем выше величина μ и меньше размеры
сердечника, тем сильнее будет сказываться зазор б. Так, при за­
зоре 2 Х 15 мк μэФФ сердечника средних размеров из сплавов
80 НХС, 79 НМ упадет по сравнению с величиной μв 3-10 раз.
Если такие снижения μ недопустимы, торцы сердечника подвер­
гают тщательной шлифовке (притирке), позволяющей получить
зазоры до 3 мк и добиться снижения μвсего на 10-15%.
116

§ 11. СВОЯСТВА ЛЕНТОЧНЫХ СЕРДЕЧНИКОВ
Появление ленточных сердечников связано со стремлением
полностью использовать текстурованные свойства ряда маг­
нитных материалов, прежде всего - трансформаторной холодно­
катаной стали. Однако преимущества этих сердечников далеко
не исчерпываются этим фактом. На одно из первых мест высту­
пают их технологические преимущества.
Возможности полной автоматизации изготовления, полное от­
сутствие отходов стали, легкость ~сборки трансформаторов, воз­
можности использования очень тонких материалов, повышения
величины Кс, проверки качества сердечника до сборки транс­
форматора открывают перед этой конструкцией широкие ·пер­
епективы. В целом трудоемкость изготовления ленточных сер­
дечников (с учетом сборки трансформатора) в два раза ниже,
чем наборных сердечников из пла1стин, а использование мате­
риалов тоньше 0,1 мм, необходимых для трансформаторов уль­
тразвуковой частоты и импульсных, возможно только в ленточ­
ной кон•струкции. Поэтому ленточные сердечники целесообразно
изготовлять не только из текстурованных, но и из нетекстуро­
ванных материалов. Это и делается в части пермаллоев. В части
же трансформаторной стали преимущественное распростране­
ние получили сердечники из холоднокатаной текстурованной
стали вследс-гвие ее высоких магнитных свойств.
Значения коэффициентов заполнения Кс для ленточных сер­
дечников приведены в табл. 15.
Таблица 15
Коэффициенты заполнения ленточных сердечников
Сердечники из холоднокатаной стали
Сердечники из желе-
зоникелевых сплавов
способ изготовления
виды изо-
навивка при типах
ляции
сердечников:
толщина
1 прямо-
штам-
толщи-
:а
ленты, тороидальные (О) угольные
на лен-
"
повка
"'
мм
(П,Ш,Е) игибка ты,мм
"'
::.:
С1)
"'
вид изоляции ленты
с:>..
:с
пен ты
о
'8-
о:(!!:
катафо- 1 оксидная, тальк
"'
ож
"
":с
"'
С1)"'
рез
ит.д.
::.:
::1! =
0,5
-
-
-
0,95
-
-
-
0,35
-
О,93
0,92
0,93
О,1
0,85 0,9
0,15-0,2 0.88
0,93 0,88-0,9 0,9-0,91 0,05 0,75 0.85
0,08
0,87
0,92
0,85
0,87
0,02 0,6 0,7
0,05
0,8
0,87
0,75
0,85
-
-
-
117

Чтобы оценить магнитные свойства. необходимо учесть, что
в замкнутых сердечниках при соблюдении должной технологии
могут быть полностью воспроизведены свойства исходного ма­
териала (см. § 5), в сердечниках разомкнутых эти свойства не­
избежно, в той или иной мере, ухудшаются. Заметим, что для
получения высоких сво·йств всегда следует стремиться к воз­
можно меньшей ра,знице длин крайних магнитных линий lcmax
и lc mln· Иначе заметно у~величивается индукция на ·внутренних
участках сечения при уменьшенной на крайних участках. Это
приводит к увеличению необходимой намагничивающей силы п
потерь в сердечнике. Желательно иметь
lc max < J,б.
lc mln
(7)
При плохо поставленной технологии потери и н. с. могут воз­
расти на 25--40%. Ухудшение свойств разъемных сердечни'ков
характеризуется ростом намагничивающего тока / 0μ (снижением
эффективной магнитной проницаемости) и увеличением потерь.
О роли зазора для сердечников из железоникелевых сплавов
говорилось в § 10. У сердечников из электротехнической с·тали
допускают обычно зазор на сторону до 20 мк. Степень возраста­
ния /о при данном зазоре зависит от размеров сердечника и ве­
личины индукции [см. (6)]. При ма.'lых размерах и индукциях
ток /0 может возрасти в несколько раз, при больших размерах
и индукциях около 17000 гс рост / 0 составляет всего 5-20%.
Таблица 16
Коэффициент уве.nичения потерь разъемных .nенточных серJJ.ечников
по отношению к потерям замкнутых сердечников
Средние значения Краз
Материал
Толщина
при частотах, гц
ленты, мм
501400
1
1000
1
2400
1
10000
и выше
' t::
Э310-330
1
0,35-0,5
1
1,1
1
-
·\
1
1
~r:o
-
-
-
~><
о ..а
=i:;
0,15-0,2 1.1 1.12
1,2
1,25
1,3
t:[<CI
о""
Э34-36
о,l
1,15
1,25
1,35
1,4
i:; u
-
о=
0,05
1,2
1,3
1.4
1,5
>< <С1
-
=
:is
=
50Н
0,05-0,1
-
1,4
1.5
1.55
1.6
<С1
i:;
80НХС 0,05-0, 1
2.3
2,4
2,5
2,6
t::
-
u
П р и м е ч а н 11 е. При недостаточно отработанной техно.1огии веяичина Краз увеяичи-
вается допоянитеяьно в 1,2 -1 ,3 раза.
118

Коэффициент увеличения nотерь разъемных сердечников по
отношению к замкнутым Краз зависит от вида материала и ча­
стоты. Его средние значения для различных материалов и ча­
стот приведены в табл. 16. Однако вt>личипа Краз зависит от при­
нятой технологии и в силу целого ряда причин не является
стабильной. Поэтому даже при всех равных исходных условиях
ленточные сердечники отличаются друг от друга качеством.
Поскольку к тому же и свойства замкнутых сердечников в силь­
ной степени зависят от принятого технолоrИ'ческого процесса
и его отработки, то коэффициент результирующего у~величения
удельных потерь Pi разъемных сердечников по отношению к по­
терям исходного материала Кр [см. (5)] колеблется в широких
пределах. Меняется и степень увеличения напряженностей на­
магничивающего поля (удельной н. с.) Н_.
В известной мере это объясняется и тем, что технология из­
готовления сердечников в условиях централизованного произ­
водства находится еще в стадии становления. Поэтому по вели­
чинам Pi и Н _ сердечники разбиваются на несколько групп
качества, что практически важно для сердечников из холодно­
катаной стали, применяющихся в широких масштабах. При
этом толщина материала специально не оговаривается, по­
скольку в одну группу качества могут попасть сердечники из
лент разных толщин. Группы качества сердечников и соответ­
ствующие им параметры приведены в табл. 17 (нумерация групп
условна).
Таблица 17
Группы качества разъемных ленточных серJJ.ечников из холоАнокатаноА стали
Частота 50 гц
ЧастОта 400 гц
при индукции 15000 гс
·при индук-
ции 10000 гс
при индукции
15000 гс
Группа напряженность
качества
намагничива- удельные по-
ющего поля терн в сердеч-
р 10 ," вт/кг н-1s· Р11.
(удельная'н. с.) инках P1s.
а/см
вт/кг
н_15' а/см
вт/кг
Jlучшие
образцы
1
1,5
8
1
18
1
2
1,9
9,5
2
21,5
11
2,7
2,3
11
2,7
25
ш
2,7
2,8
13
3,5
30
гv
3,5
3,5
15
3,5
35
П римеч а ния. 1. Напряженности Н_ даны без учета влияния зазора.
2. Для сердечников весом до 50-100 г удельные потери увеличн-
ваются 13 1,2-1,З раза.
119

Сердечники групп 1-111 используются для спецаппаратуры,
групп III-IV-для аппаратуры народного потребления. По
мере совершенствования технологии производства группы 111-
IV необходимо приблизить по своим параметрам к группе 11 и
исключить из употребления.
Интересно отметить, что у разъемных сердечников из лент
0,08 и 0,15-0,2 мм потери Pi еще ближе друг к другу, чем у са­
мих материалов (см. табл. 3 и 16). Это еще раз подчеркивает
нецелесообразность применения ленты 0,08 мм при частотах
400-500 гц.
Проверку величин Pi практически удобнее вести не при за­
данной индукции В, а при заданном потоке Ф = ксВ. Тогда одно­
временно контролируется и величина Кс.
В заключение отметим, что даже при использовании нетек­
стурованных материа.11ов магнитные свойства ленточных сердеч­
ников выше, чем у наборных пластинчатых ·сердечников. Так,
у замкнутых сердечников из железоникелевых сплавов величина
μ0 может быть выше в два раза (ма·ксимально), а у сердечников
из трансформаторной стали-на 30%. При больших индукциях
намагничивающий ток / 0 даже у разъемных ленточных сердеч­
ников из трансформаторной стали может быть меньше в два раза
(максимально), чем у пластинчатых. Причина этого - отсут­
ствие удвоения индукции, имеющего место у последних в местах
перекрытий стыков пластин.
§ 12. КА-ТУШКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Намотка. Намотка отдельных проволочных катушек на спе­
циальные оправн:и производится на станках рядовой намотки.
При намотке в каркасах обеспечивается более плотная укладка
провода. Разработаны станки для одновременной намотки 15 ка­
тушек с автоматической пропиткой слоевой изоляции (ЛМб).
Бескаркасная намотка позвоJiяет легче осуществить одновре­
менную намотку большого числа катушек - до нескольких де­
сятков. Намотка в этом случае идет на одну длинную бумажную
шпулю, которая затем режется на нужное число частей. О спо­
собе вращающейся катушки говорилось в § 4. Скорость рядовой
намотки доходит до 1500-3000 об/мин.
Для высоковольтных катушек иногда применяют намотку
пирамидкой - укладку каждого витка между двумя витками
предыдущего слоя, непосредственно предшествующими уклады­
ваемому витку по схеме намотки. Это позволяет снизить меж­
слоевые напряжения до значений нескольких ·витковых напря­
жений (в зависимости от числа слоев) и обойтись без слоевой
изоляции при высокой надежности катушки (см. рис. 18, справа).
Тороидальные сердечники обматываются на станках торо­
идальной намотки. В настоящее время ~создан комплекс отече-
120

ственн~1х станков, позволяющих мотать провода диаметром от
О,015 до 2 мм. Намотка осуществляется круговым челноком,
проходящим через внутреннее окно сердечника. Скорость на-
Та6лиt{а 18
Основные параметры ряда тороидальных станков
Тип
станка
Высота намотки,
мм
~ Наружнь:il
1::: =с диаметр пос­
- 3 =с пе намотки,
"'
•
М,\С
:с= 1-----
=е
~:r::
о: 11
~:r::
1
СНТ-2
1,8
0,1-0,2
1,4
4
1,4
-
4,5
СНТ-5
5,2 0,04-0,1
6
14
12
10
20
СНТ-5М
5
0,05--0,25
12
15
7
-
85
СНТ-8
8
0,05-0,25
10
40
25
20
85
СНТ-10
10
0,1-0,5
30
48
42
-
120
СНТ-12
12
0, 15-0,4
15
60
40
20 120
СНТ-1'1
14
0,2-0,7
40
60
18
-
120
СНТ-40
40
0,6-2,2
100
126
45
-
200
ПНТ-1
25 1 0,4-2
25
100
-
35 300
:. -- --- -- '1___________: ____:'----'- - - - -'- - - -
мотки 250-300 об/мин, намечается ее vвеличение до 600-
1000 об/мин. После намотки в окне неизбежно остается отвер­
стие диаметром do. опредtляемое данными челнока. Основные
параметры ряда тороидальных
станков приведены в табл. 18.
При намотке катушек не­
избежна некоторая неплот­
ность укладки витков, харак­
теризуемая
коэффициентом
укладки Кукл, а также явле­
ние выпучивания проводов, ха­
рактеризуемое коэффициентом
Квып· Значения Кукл и Квып для
рядовой намотки даны в
табл. 19. При тороидальной на­
~отке эти коэффициенты не­
сколько больше. Отмеченные
обстоятельства приводят к сни­
1
Таблица 19
l(озффициенты укладки
и выпучивания
Диаметр
провода,
Кукп
К вып
мм
<0.12
1,15
1.1
0,3
1, 13
1,15
о.в
l, 12
1.2
1
1,5
1,1
1,25
жению плотности намотки и уменьшению максимально достижи­
мой величины коэффициента заполнения окна Кок у ТТ по срав­
нениюсБТиСТ.
Специальные виды !jамоток для уменьшения паразитных
емкостей мы не рассматриваем.
121

Изоляция катушек осуществляется в соответствии с указа·
ниямив§3и7.
Величина Кок проволочных катушек зависит от многих фак­
торов (см.§ 26) и лежит в пределах 0,1-0,45.
Галеты для галетных трансформаторов наматывают на кар­
касах. При намотке провод проклеивается, обмотка высуши­
вается и ·снимается с оправки достаточно прочной. Затем к об·
моткам гале·т приклеивают контактные колодочки, к контактам
которых припаивают концы галет. Первичная ·обмотка и галеты
вторичной обмотки обволакиваются компаундами или лаками.
Толщина ~пленки составляет 0,2-0,3 мм. Эта пленка обеспечи­
вает электрическую прочность 3-5 кв и одновременно хорошую
влагостойкость.
После надевания галет на первичную обмотку катушка в це­
лом заключается между двумя пластмассовыми платами с кон­
тактами первичной обмотки. Платы имеют на внутренней сто­
роне выступы. фиксирующие положение обмоток 1в окне сердеч­
ника. После ·сборки трансформатор в целом также обволаки­
вается.
Для намотки галет разработаны станки (НТП-2), позволяю­
щие мотать провода диаметром до 1,5-2 мм. Скорость на­
мотки-до 800 об/мин. Трудоемкость изготовления гале'11НЫХ
трансформаторов, в силу их технологических преимуще-ств,
ниже, чем при обычном исполнении, если выпуск осуществляется
небольшими с~риями.
Перед намоткой галет из алюминиевой фольги последнюю
предварительно анодируют, т. е. покрывают слоем окиси алю­
миния. Покрытие происходит в электролитической ванне в тече­
ние 2-2,5 мин. при плотности тока 1-2 а/см2, электролит­
растворы серной и щавелевой кислот с рядом добавок. Для по­
вышения влагостойкости оксидированную фольгу после сушки
покрывают полимеризующимся лаком. Затем ее режут на по­
лосы нужной ширины, из которых наматывают галеты, пропи­
тываемые лаками. Возможна также намотка широких бобин
с последующей их пропиткой клеем БФ-4, резкой на галеты и
травлением галет в щелочи для ликвидации витковых замы­
каний. Заусенцы выжигают и электрическим током.
Фольговые катvшки отличаются возможностью достижения
высокого коэффиЦиента заполнения окна Кон. доходящего до
0,6-0,8. Интересно предложенное А. Ф. Сенченковым выполне­
ние фольговых катушек с Кок> 1, достигаемым за счет уширения
фольги вне пределов окна трансформатора (рис. 63).
К ар к а с ы и иные детали из пресс-материалов прессуют или
отливают. Путем горячего прессования при температуре 150-
2000 и давлении 450 кг/см2 прессуют порошки К-41-5, К-21-22.
пороц.тк фторопласта, полиэтиленовую крошку. Последнюю
122

и пресс-порошок К-21-22 можно также отливать, как и поли­
амидные смолы-No 68, капрон, нейлон. Более высоких давле­
ний требует пресс-материал АГ-4. Время прессования составляет
0,5-1 мин/мм. В щеках каркасов желате.11ьно иметь технологи­
ческие отверстия для облегчения пропитки катушек.
Пропитка и заливка. Режимы пропиток различными лаками
и компаундами приведены в табл. 20. Пропитка лаком 100 АСФ
(разбавитель толуол) ведется по тому же режиму, что и лаком
АФ-17, а сушка после пропитки - по режиму: 2-3 час. 11а воз­
духе, 2 час. в шкафу при 1·20°. Та­
кой режим пропитки и сушки по­
вторяется дважды, после чего сле­
дует заключительная сушка при
120° в течение 8 час.
Следует подчеркнуть, что про­
питка компаундами обеспечивает
более высокое качество, чем ла­
ками, поскольку из-за отсутствия
летучих в изоляции после сушки
не появляются поры. Совершенно
исключительное место по своим
технологическим свойствам зани­
мают пропиточные компаунды КП
(см. § 6), применение которых со­
кращает производственный цик.'1
лропитки и сушки катушек в не­
сколько раз по сравнению с луч­
шими из других составов. После
Рис. 63. Трансформатор с об­
моткой из фольги с уширением
ее вне окна сердечника (с коэф­
фициентом заполнения окна
kок> 1).
предварительной сушки при 80-100° (2,5-2 час.) режим ведется
·следующим образом: двухкратная пропитка под вакуумом 20-
40 мм рт. ст. (15-20 мин.) и при атмосферном давлении (15 мин.);
.сушка при 125° -
1 час (этот цикл может быть повторен); за­
ключительная сушка и полимеризация при 125° -
3 час.
Прогрессивным ·спо·собом сушки катушек после пропиток яв­
ляется сушка инфракрасными лучами небольшой длины волны.
Инфракрасные лучи можно получить терморадиационным ме­
тодом - при помощи плит темного излучения. Применение этого
способа сокращает время сушки против приведенных в таб­
лице и выше в 2-3 раза.
Особый интерес представляет технология применения компа­
ундов МБК и эпоксидных. Перед использованием компаундов
для заливки в их основу - ·смолу- вводят наполнитель (см.§ 6),
катализаторы полимеризации (различные перекиси, диметил­
анилин и др.), отвердители (полиамины, ангидриды и др.), пла­
стификаторы, увеличивающие эластичность и в ряде случаев
жизненность компаундов (дибутилфталат, трикрезилфосфат и
др.). Для уменьшения в~зк91;пJ п повышенп.sr жщ1щщности
123

-
~
Таблица 20
Режимы пропитки катушек лаками и компаундами
Пропиточ-
Пропитка
Режим сушки
иый состав
.:.
,;
Сушка в сушильном шкафу
"
1
"
><
После первой После послед-
о
»
~
"
пропитки
ней пропитки
о
Подготовка
"'о
Разбавитель
"'
Примечания
"
катушек
"
"
"
'"
"
Режим
=
""
..;
""
..;
"
"
,.,
"
»
"
...
"'
...
"
"
...
"
"
"
:r
u
"'
""
""
"
о
,,;
,,;
""
"
""
"
"
",,,
...
"
"
::!
"
::!
О(
~~
"
".
::!
"
::!
"
""
21u
uu
""
U(..)
""
"
:i::"
::<:
~~
!-о
>Q
!-о
:!::
>Q
1
447 Смесь уайт-спи- Сушка при 1-3 Вакуум 40 мм рт. ст. 0,3 -0 ,5 75-80
4
110
~15 При плохоi! про.
1
рита и бензина
1100
при 50-00° 1>-10 мин.;
(вакуум);
(воз.11ух)
питке -
тре11и-
затем
погружением
110
15
ровочный режим
11>-20 мин. при 50-
(воздух)
при 3-4 атм три
500
раза по 5 мин.
321-Т
Бода
Подогрев до 2 Вакуум 40-50 мм рт.
0,5
120-130 4-10 120 -130 12 1 . Или вакуум-суш-
60-800
ст. 1>-10 мин. ИllИ
ка при 80° 1-
тренировочный
ре-
3 час.
жим при дав11ении
2. Время сушки при
2-4 атм 5 мин.
100-110° зиачи-
тельно больше
1
Лаки АРБ-1 Смесь уайт-спи- Удаление
2-3 Погружением или под
1
130- 140 8-10 130 -140 8-10
-
рита и ксилола
грязи
и
вакуумом
жиров
и
сушка при
1
105-120 "
АФ-17
Ксило11
Тоже
2 Вакуум 30-40 мм рт.
1
-
-
60-80
1
-
1
ст. 10-20 мин.; дав-
100
1
1
ление 3-4 атм 5-
1
120
16
15 мин.
ЭФ-3 Смесь lайт-спи- То же, но 2-5 Как для лака 447
-
S0-120 1 8-12 80-120 8-12
-
1
рита, ензина и
с~шка при
(запечка 1
(запечка
скипи.11ара
1 0-180 °
при 185°) 1
I при 185°)

Продолжение табл. 2fi·
Пропиточ-
1
1
иый состав
Пропитка
Режим сушки
.
~
Сушка в сушильном шкафу
"
"'
"
После первой
1
После послед-
"'
>.
Q
"
пропитки
ней пропитки
"
Подготовка
'"'
Q
о
Разбавитель
"'
Примечания
"'
катушек
"
Реж11м
"
"
"
"'
"'
""
u
""
u
>.
>.
"
...
"
"
"
"
"
"
"'
,,.
,,.
"'
u
iE
"
"
"'
Q
""
=
""
=
""
"'
"'"
"
"
"'"'
"
"
=
:>!
=
:>!
"
=rf
"
".
:>!
"
:>!
"
"'
"'"
:а~
41(..)
"'"
OJt.)
"'
1Х:1 :i::,,.
:.:
:Q ,,.
f-o
1Х:1
f-o
1Х:1
Лаки К-47
2 Как для лака 447
3
1
Этипцелпозопьв
-
100-120,, 2-3 100-120, 2-3 Желательна
ва-
150-160 8 -12 150 -160 8 -12
куу11-сушка
или200 6-8 или200 6-8
К-55, Толуоп
-
-
То же
-
Запечка при температуре
Жепательио превы-
К-57
iр"г·· 1
шеиие
рабочей
т<'мпературы
на
ЗU--50°
кrмс
-
Сушка и ох- - Тренировочный режим Дать
-
-
-
-
Режим попиме«fиза-
паждеиие
при комиатиоА темпе- стечь
ции
отра аты-
ратуре: 5-10 llИH. компа-
вается для кон-
вакуум 10-15 мм рт. уиду
1
кретиых усповиА
СТ., 40-50 мин. под
1
1
1
Аавдеиием 2-3 атм
Ком- мвк
-
Сушка при 1-2 Компаунд при комнат- То же
При горячем отверждении
Еспи
пропитка
пауи-
110" (пуч-
ной температуре; ва-
70-75 10-181 70 -75 110-18
предшествует за-
АЫ
ше под ва-
куум. 5-10 мм рт.
110-135 4-8 110-135 4 -8
пивке, сушка не
куу11011) и
ст. 5-10 мин; при
!
1
производится
охпаждение
бопьших габаритах
тренировочный режим
J
1
~С11

~
Продолжение табл. 20
Пропиточ-
Пропитка
1
Режи" сушки
1
иый состав
1
.;
Сушка в сушильном шкафу
"'
><
;;
>.
После первой
1
После послед-
1
о
"
"'
"'
пропитки
ней пропитки
Подготовка
о
о
"'
.,
Примечание
о:
Разновидность
катушек
1
1
1
"'
'"
"'
1
~
1
Режим
о:
с::,
u
""
1
"'
'"'
1':'
"'
>.
~1
1
"'
1
...
"'
'"'
"
"'
1
о:
1
u
1
;ie
""
1
""
о:
о
""
"'
1
.;
~
1
.;
i
""
!!
"'о:
"'
с
>!
;;]
"
1
"
"':с
".
>!
"'
"'
=
""
:!! ~
<:JU
""
"U
""1
а: :I::r
~"
Е-о
~
Е-о
а:
С малеиновым Сушка при 1-2 l(омпаунд при темпе-
1
Дать 1 120
2
120
2
1. Если
пропитка
отвердителем
110° (луч-
ратуре 60-80°; ваку- стечь ~ 140
2
140
2
предшествует за-
ше под ва-
ум • 5-10 мм рт. ст. компа-
ливке, сушка не 1
куумом) и
5-10 мин , при боль- унду 1
производится
охлажде-
ших габаритах тре-
2. При отвердителе
ние
1 нировочныА
режим
фталевом ангид-
i
1
1
риде температура
1
пропитки и сушки
:!!
=
1-2'
повышается
"
u
о:
>.
"'
1. Если пропитка j
"'
о
Полиэфнрно-
То же
То п-.е
То >he
100
1
4
100
4
с
1
>!
с
стирольный
предшествует за- J
о
:.:
(7)
компаунд
1
дивке, сушка не
1
производится
1
2 Возможно холод-
1
!
ное отверждение :
1
(хуже)
-1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
!
1
• Имеется в виду всасывание под вакуумом.

компаундов целесообразно также введение реактивных раз~а­
вителей, например бутшлrлицедиловоrо эфира.
Отвердители являются наиболее токсичными компонентами
компаундо·в. Наиболее распространенные отвердители - малеи­
новый и фталевый ангидриды, причем первый несколько более
токсичен. Предприняты попытки разработать нетоксичный
отвердитель. Пластификаторы возможны как химически не ·свя­
занные с основой (дибутилфталат и аналоги), так и связанные
(полиэфиры). Первые со временем могут выпотевать из компа­
ундов.
По способу полимеризации (отверждения) различают ком­
паунды горячего и холодного отверждения. Горячее отвержде­
ние обеспечивает более высокое качество заливок и пропиток.
Эпоксидные компаунды горячего отверждения создаются пре­
имущественно на основе смолы Э-37 и ЭД-6, холодного отвер­
ждения - смолы ЭД-5, которая менее вязка, с добавкой поли­
этиленполиамина. Для осуществления холодного отверждения
компаунда МБК: в него вводят перекись бензоила и диметил­
а'Нилин с .сиккативами.
Заливка прои3водится вакуумированным (под вакуумом 3-
15 мм рт. ст.) компаундом предпочтительно под вакуумом же
в стальных, дюралевых (литых) и.1и жестяных формах. Послед­
ние применяются при макетировании, отработке конструкции и
используются то.1ько один раз. Рабочие поверхности стальных
и дюралевых форм во избежание сварки с компаундом покры­
вают кремний-органической ·смазкой СК:Т, полиизобутиленом
и другими ·составами. Перед заливкой все заливаемые конструк­
тивные детали (прокладки, каркасы) опескоструивают. К:а­
тушки обезжиривают (загрязненность мешает сварке с компа­
ундом), продувают сухим сжатым воздухом и высушивают (при
наличии в конструкции бумаги - под вакуумом).
Приводим наиболее распространенные схемы заливок. ДJ1я
эпоксидных компаундов: заливка нагретого компаунда при
температуре 80-120° в нагретую форму и полимеризация (от­
верждение) при этой температуре в течение 5-48 час. в зави­
симости от состава массы и габаритов заливаемого объекта
(существуют и компаунды холодного отверждения, например
ЭДМ-200).
Для компаунда МБК: заливка холодного компаунда в на­
гретую форму, охлаждение при комнатной температуре, ваку­
умирование при 5-20 мм рт. ст. в течение 0,5-1 час., выдержка
при 70-75° в течение 10-18 час. и полимеризация при 100-130°
в течение 8 час. Возможно и холодное отверждение компаунда
МБК. С этой целью в него вводят перекись бензоила и диметил­
анилин, заливку ведут в холодную форму и изделия после ва­
куумирования выдерживают при комнатной температуре (6-
18 час.) в атмосфере углекислого газа или азота.
127

~ели заливке nредшесtвует пропитка, то nосле пропитки иЭ·
JJишний компаунд сливается. Следует иметь в виду, что при этом
1юзможно образование воздушных пузырей, ухудшающих каче­
ство изоляции. Тем не менее отверждение пропиточной массы
до заливки нецелесообразно, так как из-за повышенной хрупко­
сти может произойти ее растрескивание. Более качественна
(но и более трудоемка) пропитка по методу вытеснения, когда
компаунд после пропитки не сливается, а вытесняется в про-
цессе последующей заливки.
.
Для обеспечения высокой электрической прочности между
обмотками можно применять поочередную заливку сначала од­
ной, а затем, после нанесения на нее второй обмотки, и этой
второй обмотки. В этих случаях поверхность первой залитой ка­
тушки должна быть опескоструена.
Осущес'fвление противокоронирующих покрытий поверхно­
стей залитых катушек возможно методами шоопирования (ме­
таллизация распылением), гальванохимического осаждения ме­
талла или нанесением полупроводящих составов - взвесей брон­
зовой пудры или графита в связующей основе (различные
покрывные лаки и эмали, желательно - эпоксидные).
Обволакивание может осуществляться различными материа­
лами. При использовании эпоксидных компаундов желательно
смешивать их с другими составами, например тиоколом (при
горячем отверждении), полиамидом (при холодном отвержде­
нии). Перспективно пресс-обволакивание термопластичными смо­
лами (полиамидами), полиэтиленом низкого давления, полипро­
пиленом. Основная возникающая при этом трудность - герме­
тизация выводов.
Из различных способов обволакивания приведем один из
возможных вариантов при использовании компаунда МБК. Ка­
тушки бескаркасной намотки предварительно пропитывают под
вакуумом (например, масляно-битумным лаком No 462П), за­
тем их торцы заделывают пастой на основе компаунда МБК и
катушки сушат. Собранный трансформатор погружают на 3-
5 мин. в отвакуумированный состав - смесь компаунда со слю­
дяной мукой. Сушку и полимеризацию ведут при 140° в течение
2-3 час.
Этот цикл повторяют дважды. В заключение покрытие лаки­
руют компаундом. Такой режим обеспечивает достаточно тол­
стый и надежный слой покрытия и ·высокое качество влагоза­
щиты.
§ 13. СБОРКА ТРАНСФОРМАТОРОВ
О сборке трансформаторов говорилось в гл. 11. При сборке
трансформаторов на разъемных ленточных сердечниках усилие
стяжки должно быть достаточным для получения минимального
128

зазора в стыке и, с другой стороны, не превышать величи1-1 10-
12 кГ на см 2 поперечного сечения стержня. При больших давле­
ниях начинается ухудшение магнитных свойств сердечников.
Для фиксации усию1я стяжки применяют тарированные кJ1ючи.
Кроме того, качество стяжки проверяется по величине тока
намагничивания (тока холостого хода) трансформатора.
ГЛАВА V
СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
ВОПРОСЫ ТЕОРИИ
§ 14. ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА Т. М. М.
Теория т. м. м. может быть целш<ом построена на основе об·
щей теории трансформаторов. Физические процессы при холо·
стом ходе, нагрузке и коротком замыкании будут те же, что и
в обычных мощных трансформаторах. Однако количественные
соотношения отдельных важных факторов, определяющих рабо­
чий процесс, будут ·существенно иными. Благодаря этому теряет
силу ряд допущений, принимаемых обычно в общем анализе,
и становятся возможными другие допущения.
При изложении материала трансформатор, кроме оговаривае­
мых случаев, будем считать двухобмоточным и приведенным
к первичной обмотке, а плотности тока в обмотках одинако­
выми.
Выведем выражение для электромагнитной мощности транс·
форматора Р, широко используемое в дальнейшем. Очевидно,
где
P=mEI,
(8)
Р - электромагнитная мощность, ва;
rn - число фаз;
Е- э.д.с.обмотки,в;
1 - приведенный вторичный ток, а.
Но
E=4,44fw~cKcB10- 8;}
1-Jq.
(9)
Здесь w - число последовательно соединенных витков одной
фазы обмотки;
sc - сечение сердечника геометрическое, см 2 ;
кс - коэффициент заполнения сердечника;
В - амплитуда индукции, гс;
j- плотность тока, a/J-tм 2;
q - полное сечение параллельно соединенных проводни­
ков обмотки, мм 2 •
9 Р. Х. Вальян
129

Если считать, что от приходящейся на одну фазу площадlt
окна сердечника s0 " ( см2) вторичные обмотки занимают часть,
1
равную n (п обычно близко к 2), то можно записать, что
(10)
где 1(ок - коэффициент заполнения окна. Подставляя (9) и ( 10)
в выражение для мощности, получим
р4,441
.810 -в
= -- т КсКокSс ~ок]
•
п
(11)
Это выражение показывает, что при данных коэффициентах
заполнения и при условии постоянства электромагнитных нагру­
зок j и В мощность трансформатора пропорциональна произведе­
нию площадей сердечника и окна ScSoк· Правильный выбор вели­
чин j и В является одной из важных задач, решаемых тем или
иным путем в зависимости от условий, как это будет показано
ниже. Можно также видеть, что при данных размерах (scsoк =
= const) мощность Р увеличивается с увеличением частоты f.
Следовательно, для реализации равной мощности на повышен­
ной частоте требуются значительно меньшие габариты и в.ее
трансформатора, чем на частоте 50 гц. В этом - основное пре­
имущество трансформаторов повышенной частоты, которые в на­
стоящее время все шире применяются в авиации, на флоте и во
многих других областях техники. Наибольшее распространени~
получила частота питания 400 гц. Начинают применяться также
частоты 1000 гц и выше.
Частота питания оказывает глубокое влияние на характе­
ристики т. м. м., к рассмотрению особенностей которых в различ­
ных режимах работы мы и приступаем. При этом рассмотрении
введем для обозначения размеров трансформатора, как это
обычно делается, обобщенный линейный размер l.
Режим холостого хода. В мощных трансформаторах выбор
величины индукции В в сердечнике целиком определяется зада­
ваемыми потерями холостого хода. Величина этих потерь уста­
навливается из чисто экономических соображений - оптималь­
ного сочетания стоимости трансформатора и потерь энергии пр11
его эксплуатации. В отдельных СJ1учаях величина потерь ограни­
чивается нагревом сердечника. Практические значения индукции
лежат в пределах 10 000-15 ООО гс для горячекатаных и 13 000-
17 ООО гс для холоднокатаных сталей. При таких индукциях
у мощных трансформаторов намагничивающий ток (а также ток
холостого хода) оказывается весьма малым по сравнению с но­
минальным током - не превышающим 2-10%. Поэтому в ин­
женерных расчетах его практически можно не учитывать. Иначе
обстоит дело в рассматрива~мом случае.
130

Действительно, относительный намагничивающий ток
.
lo
10Е
Р0
lo=-=- =-.
1
!Е
Р
(12)
Здесь /о - полный намагничивающий ток; Р0 - намагничи­
вающая мощность. Мощность Р0 выражается при данной индук­
ции В через удельную намагничивающую мощность Q
Po=Q (В) Gcl0- 3
,
(13)
где Gc - вес стали сердечника, г.
Как и для мощных трансформаторов, главное значение при
намагничивании сердечника имеет намагничивающая составляю­
щая тока и мощности -10.. , .
и Р0 ..,., активная же составляющая
loa (Роа) по отношению к намагничивающей не превышает 3-
10% на частоте 50 гц и 10-50 % на повышенных частотах. На­
магничивающая составляющая определяется величиной напря­
женности магнитного поля и мало зависит от частоты. Из ( 11) -
(13) _получаем
•_
Q(В) Gc
lo=----- .
Bf ScSoк
Поскольку вес пропорционален третьей степени линейного
размера /, а величина ScSoк - его четвертой степени, имеем
.
_
1 Q(В)
lo=--- .
flв
(14)
Таким образом, при данной частоте f и выбранной индук­
ции В с уменьшением размеров трансформатора l (т. е. его
мощности) намагничивающий ток возрастает.
В малых трансформаторах ток i 0 может достигнуть недо­
пустимых значений. Поэтому индукцию уже приходится выби­
рать не из условий допустимых потерь, а исходя из допустимой
величины тока намагничивания. Практически это приводит
к тому, что в определенной зоне мощностей индукцию приходится
сохранять постоянной, а при самых малых мощностях - даже
несколько уменьшать. При этих индукциях потери в сердечнике
оказываются малыми и не оказывают заметного влияния на ре­
жим работы т. м. м.
Однако при повышении мощности до некоторой критической
величины Р в потери в сердечнике* Ре могут превысить допусти-
мые из условий нагрева. Поскольку
Ре= ввос; Ос== tз,
* Термин «потери в стали» не прпменяется, поскольку сердечник может
выполня rы·я нз разл11чных материалов.
91·
131

а поверхность охлаждения П = /2, индукцию В при мощностях
Р > Р в приходится снижать с ростом мощности (l) для сохране­
ния заданного перегрева. Мощность Рв при частоте .~ю гц доста­
точно велика.
Кривая индукций т. м. м. нанесена сплошной линией на
рис. 64. При таких индукциях рост io с уменьшением размероР
замедляется, но в соответствии с ( 14) по-прежнему имеет место,
и в самых малых трансформаторах величина io достигает значе­
ний 50-70%, а иногда и 100%. Характер зависимости намагни-
чивающего тока от мощности
в.гс
э J5, ЭЗJО
показан на рис. 65.
15000
10000
5000
ZO~О6080100 m 800 ~ОООР,др
200 500 /ООО
io
1 ....-·---...------.~
QB,.._ ___...__ __..,_,
~§t--'i,--~-t-----+--1
~qr---->r--t-----+--1
Q2 r---~==--~:;;;;;;;;j
Рис. 64. Зависимость индукции
от мощности для т. м. м.
1000 ZOOO Р, На
Рис. 65. Зависимость намагни­
чивающего тока от мощности
В зоне Р>Рвд"к= 50°.
т.м.м.
Большое влияние на величину намагничивающего тока ока­
зывает частота. Из (14) следует, что при данных размерах на
повышенной частоте величина io будет ниже, чем на частоте
50 гц, не менее чем в ~ раз. Можно также установить, что и при
равной мощности ток намагничивания на повышенной частоте
будет значительно меньше, чем на частоте 50 гц. Если учесть,
4--
что L =уScSoк, подставить сюда ScSoк из ( 11) и решить п·олу-
ченное выражение совместно с (14), то
.
_
1 Q(В)
lo= 4
4-,
УР/8 уВЭ
что и подтверждает приведенный вывод.
В резком уменьшении намагничивающего тока заключается
второе преимущество т. м. м. повышенной частоты. Поскольку
у трансформаторов повышенной частоты, с одной стороны, боль­
шую роль играют потери в сердечнике, с другой стороны, при
равной мощности уменьшается намагничивающий ток, то критиче­
ская мощность Р в• при которой приходится переходить к выбору
132

индукции, исходя из величины намагничивающего тока, сдви­
гается существенно в сторону меньших мощностей. Кривые ин­
дукции и намагничивающего тока при повышенных частотах
приведены также на рис. 64 и 65.
Таким образом, для т. м. м. большую роль играет величина
намагничивающего тока, особенно на частоте 50 гц. Поэтому пре­
небрегать им даже при инженерных расчетах недопустимо.
Отметим, в частности, что если у мощных трансформаторов
ток холостого хода foxx и намагничивающий ток при нагрузке / 0
практически совпадают, то у т. м. м. из-за увеличенного падения
напряжения (см. ниже) между этими токами, а также между их
активными и реактивными составляющими возможны весьма
существенные различия.
Режим короткого замыкания. Режим короткого замыкания.
как известно, целиком определяется сопротивлениями короткого
замыкания - реактивным сопротивлением рассеяния Хк и актив­
ным сопротивлением 'к· Сопротивление rн в основном обусловли­
вается активными сопротивJ1ениями обмоток. Полное сопротив­
ление короткого замыкания С\пределяется выражением
В трансформаторах большой мощности главную роль играет
реактивное сопротивление, так как хк>rн и в большинстве слу­
чаев Zк ::::::: Хк. Соответственно для относительных напряжений ко­
роткого замыкания (по отношению к подведенному напряжению
И1) - активного
реактивного
и полного
fГк
Uка= U1 '
lzк
Uк=­
U1
-- имеем
Uкх>Uна и ин·~икх· Величины Uкх и Ик составляют при
этом около 0,05-0, 1.
Иная картина наблюдается у т. м. м. Определим принципи­
альную зависимость величин Uка и Uкх от мощности трансфор­
матора. В первом приближении можно положить, что напряже­
ние И 1 равняется э. д. с. обм.оrки ( И1 = Е). Тогда выражения
для Uк запишутся
lrк
Ика=т;
(15)
133

Рассмотрим сперва величину Ина· Из выражения для потерь
в катушках*
(на фазу) можно получить
где
lr =~
к/
Тогда по (15)
U=~=~
ка /Е
р
т
Воспользуемся широко известным выражением
Рк= /1'РКок Vк,
j - плотность тока, а/мм 2 ;
(16)
(17)
р - удельное
сопротивление
материала
проводника,
ом ·мм2/м;
Кон - коэффициент заполнения окна;
Vи- объем, занятый катушками трансформатора, см 3 (на
фазу).
-
Подставляя в (16) Рк по (17) и Р по (11), получаем
1v
Uка= ___к_ •
/В, ScSoк
в (18) Vк =13; ScSoк =14 , откуда
-
11
Ика=-- ·
JBl
(18)
(19)
С.11едовательно, при прочих равных данных активное падение
напряжения с уменьшением размеров трансформатора, т. е. его
мощности, возрастает.
Непосредственная связь Ина с мощностью может быт~, уста­
новлена так же, как это было сделано выше при рассмотрении
тока намагничивания, т. е. путем замены l через Р по ( 11). Тогда
получим
(20)
Из этого выражения следует также, что при равных мощно­
стях величина Ина уменьшается с ростом частоты. Поэтому на
r1овышенных частотах величина И1ш будет в несколько раз мень-
• Термин «потери в меди» не применяется, поскольку для ~роводников
У.:~тушк11 возможно пр11менение и алюминия.
134

ше, чем при 50 гц. Соответственно уменьшают·ся потери Рк и ра­
стет к. п. д. трансформатора. В этом состоит третье преимуще­
ство трансформаторов повышенной частоты. Тем не менее даже
для них при малых мощностях величина Ина достигает больших
величин, в несколько раз превышающих таковые для мощных
1 рансформаторов. На частоте 400 гц эта величина при нормаль­
ном перегреве обмоток может доходить до 10-20 %, а на частоте
50 гц-до 40-60%. Для мощных же трансформаторов эта вели­
чина не превышает 1-5%. Вид зави­
симости Ика от мощности показан на
рис. 66.
J. 7: =const
fOOOO Р, 6а
Рис. 66. Зависимость от мощности трансфор­
матора аюивных и реактивных падений
напряжения.
--- -
50гц;-----400гц.
1
1
о
Рис. 67. К определению
величины Uкх
1- первичная обмотка; 2 - ВТО·
ричная обмотка.
Для реактивного падения напряжения Икх при концентри­
Чl'Сl<ИХ обмотках известно выражение
где
2w.l' lкl
llкi= ----
1, 11 KcsJ 8Bm'
Л' - приведенное расстояние между обмотками, см;
lн - средняя длина витка катушки, c.At;
ls - длина путей рассеяния, см;
т' - число стержней, несущих обмотку.
д'=Л + д1+ д2
3•
Величины Ли ls показаны на рис. 67.
(21)
Практически за величину ls можно принимать высоту окна
сердечника h. Выражая / = jq по (9), получим в числителе
135

множитель wqlк, пропорциональный объему катушки Vк. Так как
Vк =!3, а величина Sc ls в знаменателе также пропорциональна
Р, окончательно
(22)
Естественно, что с уменьшением размеров трансформатора
уменьшаются величины Л 1 , Л2 и Л'. Принципиальная зависи­
мость Uкх от мощности при постоянных j показана на рис. 66.
Мы пришли к весьма важным результатам: с уменьшением
мощности величина Uка растет, а Uкх падает. Поэтому, если при
большой мощности Uкх>ика, то с ее уменьшением эти величины
С.)
Рис. 68. Треугольники
Рис. 69. Эквив:щентная электрическая схема
короткого замыкания:
т.м.м.
а - мощный
·
трансформатор;
б-т. м. м.
начинают сближаться, сравниваются и взаимно меняются ме­
стами. Поскольку при повышенной частоте Uка меньше, чем при
50 гц, то равенство между Uка и Икх при повышенной частоте на­
ступает при меньших мощностях. Равенство U11a=Uкx при ча­
стоте 50 гц осуществляется при мощностях в несколько кило­
вольт-ампер, а при частоте 400 гц - в несколько сот вольт-ам­
пер. Таким образом, для частоты 50 гц практически во всем
диапазоне мощностей т. м. м., а для частоты 400 гц в большин­
стве случаев активное сопротивление имеет главенствующую
роль по сравнению с реактивным сопротивлением рассеяния.
В большинстве случаев при анализе и расчетах т. м. м. реак­
тивным сопротивлением можно пренебречь и учитывать только
активное сопротивление.
Итак, для т. м. м. в большинстве случаев Zк~Гк и ик~Uка -
результат, прямо противоположный тому, что имеет место в мощ­
ных трансформаторах. Лишь для трансформаторов больших
мощностей на 400 гц и для трансформаторов более высоких ча­
стот эти соотношения теряют силу.
Вид треугольников короткого замыкания малого т. м. м. и
мощного трансформатора показан на рис. 68.
136

Из-за знаtштельной величины сопротивления Гк ток эксплуа­
тационного короткого замыкания у т. м. м. во много раз меньше,
чем у мощных. Поэтому динамические усилия, действующие на
проводники, опасности здесь не представляют. Однако терми­
ческие последствия подобного короткого замыкания приводят к
выходу трансформатора из строя,
почему его необходимо всячески из­
бегать.
Работа трансформатора под на- ·
u
П
[1I,
rрузкои.
олная схема замещения
трансформатора представлена на
рис. 69. Обозначения приведенных
величин, как обычно, снабжены
штрихом, параметров первичной и
вторичной обмоток - индексами
1и2.
Для мощных трансформаторов
во многих случаях вполне допусти­
мо пользоваться упрощенной схе­
мой, в которой исключается намаг­
ничивающий контур ввиду неболь­
шого значения тока намагничива­
ния. Для т. м. м. подобное упроще­
ние допустимо только для относи­
тельно больших мощностей, при­
мерно начиная с величины Р = Р 8 и
выше (см. рис. 64 и 65). В боль­
шинстве же случаев ток намагничи­
вания необходимо учитывать.
Рис. 70. Векторная диаграмма
т.м.м.
Полная векторная диаграмма т. м. м. приведена на рис. 70.
В соответствии с полной схемой замещения и векторной диаграм­
мой необходимо рассчитывать и падение напряжения в транс­
форматоре при нагрузке. Можно написать следующие уравнения:
E=E~=U~ + I(r~ +Jx~). )
V1= - Е +i1(r1+jx1),
(23)
причем
i1=- i+i0, l~=i01'-+i0a.
РазJ1агая все векторы на активные и реактивные составляю­
щие, можно найти по векторной диаграмме:
(24)
где <рн - фазовый угол нагрузки.

Таким же образом
и!= V[E + (Icosrr' + foa)ri + (/sin 'f
1
+ /011-)х1] 2 +
+ [(Icos 'f' + /0а)х1 - (/sin ер'+ /011-) r 1] 2
(25)
Угол qJ' есть угол между векторами в; и i.
Из диаграммы
/х; f (/; ~iП'f'н
cp'=arc tg , --.--
!г2 + U2 cos 'f'н
(26)
По формулам (24) - (26) может быть произведено точное
вычисление падения напряжения ЛИ= И1 - и;. Однако подобные
вычисления весьма затруднительны и в большинстве практиче­
ских случаев являются излишними. Дело в том, что т. м. м. рабо­
тают, как правило, на активную нагрузку или нагрузку с малой
реактивной ·составляющей (<рн ~ О). Поэтому угол <р' по (26) бJI'И­
зок к нулю, тем более что величина х~ мала. Пренебрегая углом
(р', можно получить :непосредст·венно для падения напряжения из
векторной диаграммы, опуская члены второго порядка малости,
дU=И1 - и;::::::: /1r 1 cos ср1 + /1х1 sin 'ft + lr; cos Сfн + /x;sin 'fн·
(27)
Переходя к относительным единицам, получим
ЛU=Ua1 COS CfiJ + Ux1 sin Cf11 + Ua2 COS Сfн + Ux2 sin 'fн· (28)
Здесь
ит.д.
Согт1сно векторной диаграмме
11 = l/(Jcoscpн+I0a)2 -t- (/siП'fн-1 / 011-) 2 •
(29)
Значения токов 10а и / 011- находят при расчете магнитной цепи.
Угол ср1 отличается от угJ1а <рн практически вслед:ствие в.Тiияния
активных падений напряжения с одной стороны и тока намагни­
чивания - с другой. Он может быть определен из равенства
Р1а
Р2 + 'Е.р
cosCfi1= --=
---=---'--
И1l;
И1/1
где ~р -- суммарl-lые потери в трансформаторе.
Основное отличие формулы (28) от аналогичной для мощных
трансформаторов состоит в том, что в ней учитываются падения
напряжения раздельно по обмоткам для учета различия токов
138

1 и /1 и углов <рн ·и <р1. В этом Пiроявляется специфика т. м. м.­
влияние активных сопротивлений и тока намагничивания. Од­
нако и формула (28) может быть во многих случаях упрощена.
Так, при чисто активной нагр"зке
cos tfн= 1; sin tfн=O;
ЛU=Ua1 COS tf1 + llx1 sin tf1 + Ua2;
дU=/1r1 cos rp 1+ /1х1 sin rp 1+ lr;.
Легко заметить, что здесь практически
/1 cos tf1 =/ + loa; 11 sin tf1 =/01• ~/о.
Поэтому
ЛИ=[(/+/оа)'1 +lr~+lox1] =lr"+loa'i+lox1.
(30)
В (30) два последних члена значитеJiьно меньше первого, ибо
lo<I, loa «J и, как было показано выше, Х1 <rи. Даже в самых
малых трансформаторах, где ток 10 может приближаться к /,
справедливо loxi"'Jrи, поскольку одновременно с ростом 10 па­
дает сопротивление рассеяния (см. рис. 65 и 66).
Если даже речь идет о больших трансформаторах на 400 гц
или трансформаторах боJ1ее высоких частот, то и здесь, несмотря
на соотношение х 1 > Гн, по-прежнему можно пренебречь членом
lox1, ибо при этих условиях очень мал ток 10•
Следовательно, с достаточной точностью во всех случаях,
когда
COS tfн= 1, дU ~ lrк·
(31)
В относительных единицах это будет Ли= Uиа·
Отсюда вытекает важный вывод, что при активной нагрузке
падение напряжения практически не зависит от намагничиваю­
щего тока.
На практю<с часто вместо (31) пользуются равенством
дU=/1r1 + lr; или Лtt=Ua1 + ua2•
(32)
Падения напряжения отдельно по обмоткам: первичной -
ЛИ 1 и вторичной - ЛИ2 подсчитывают при этом как f 1r1 и f 2r2,
где / 2 - реальный ток вторичной обмотки; r2 - ее реальное со­
противление.
Некоторое увеличение расчетного падения напряжения за
счет введения тока
вместо 1 компенсирует ошибку, возникающую при пренебреже­
шш членами /0х 1 и / 0ar 1 в (30) и переходе к выражению (31).
139

Заключительные замечания. Из рассмотренных особенностей
можно заключить, что специфика т. м. м. находит наибольшее
проявление на нормальной частоте 50 гц. Трансформаторы же на
повышенные частоты по количественным соотношениям различ­
ных параметров стоят ближе к обычным мощным трансформато­
рам, лишь потери в сердечнике у них играют значительно боль­
шую роль.
§ 15. ТРЕБОВАНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РАСЧЕТ Т. М. М.
При проектировании т. м. м., как и всех других, доJiжен быть
обеспечен определенный тепловой режим их работы. Основной
характеристикой теплового состояния т. м. м. является перегрев
катушек трансформатора относительно окружающей среды. При
).О./ l
"'"~ =J "O'
fO i+----------~~
i90
1000 Р, ба.
Рис. 71. Зависимость плотности
тока от мощности т. м. м. при
постоянном перегреве катушек.
Тип трансформатора - СТ.
заданной температуре среды этот
перегрев обусловливает рабочую
температуру изоляции катушек,
а температура изоляции опреде­
ляет срок ее службы. Поэтому
ограничение перегрева катушек
не выше заданного является пер­
вым и непреJюжным требовани­
ем, влияющим на весь ход расче­
та и проектирования трансформа­
тора или целиком их определяю-
щим.
Рассуждения, приведенные в
§ 14 относительно зависимости
потерь в сердечнике и индукции
от мощности при Р>Р8 , могут
быть повторены и в части потерь
в катушке, если учесть выраже­
t1ие ( 17). Та·ким образом, окажется, что при заданном перегреве
(Л't"к= const) плотность тока j с ростом размеров (мощности)
должна монотонно убывать (рис. 71). Подробно тепловой режим
рассматривается в§ 16.
Однако требование обеспечения заданного перегрева часто
оказывается не единственным. Оно может быть дополнено двумя
другими требованиями - необходимостью обеспечения задан­
ного падения напряжения и, в ряде случаев, заданного тока на­
магничивания. Требования эти возникают по той причине, что у
т. м. м. обе эти величины существенно выше, чем у мощных транс­
форматоров, как это было показано в предыдущем параграфе.
Падение напряжения Ли. Для мощных трансформаторов вели­
чина Ли (ик) всегда имеет большое значение и является одним из
важнейших параметров при проектировании любого трансформа­
тора. Величины ик стандартизованы и должны выдерживаться с
140

очень большой точностью для обеспечения условий параллельной
работы трансформаторов. Т. ~- м. соединяются на параллельную
работу лишь в исключительных случаях и при этом всегда одно­
типные, с заведомо одинаковыми параметрами. Поэтому здесь
величина Ли не играет такой принципиальной роли и обычно не
требуется добиваться заданной конкретной величины Ли. Однако
в целом ряде случаев в задании на проектирование т. м. м. может
оговариваться верхний предел величины Ли, предельно допусти­
мое падение напряжения. Иногда этот предел устанавливается
из желания сохранить на определенном уровне величину к. п. д.
Однако чаще всего это объясняется необходимостью иметь ста­
бильное напряжение на вторичных обмотках при изменении на­
грузки и условий работы трансформатора. Действительно, т. м. м.
могут эксплуатироваться в очень широком диапазоне темпера­
тур. Трансформаторы авиационной аппаратуры, например, рабо­
тают при температурах от-60°до+130-150°, а то и выше.При
таком перепаде температур сопрот'ивление обмоток меняется
очень значительно - примерно в два раза. В соответствии с (32)
так же изменяется и падение напряжения Ли. У т. м. м. величина
Ли может быть весьма велика, поэтому значительное изменение
ее приводит к заметному изменению и вторичного напряжения.
Цепи же накалов и анодов электронных и ионных приборов, пи­
таемых от т. м. м., требуют поддержания напряжения в довольно
жестких пределах (несколько процентов). Аналогичные требо­
вания предъявляют и некоторые другие потребители, особенно в
схемах автоматики, управления и т. д.
Предположим, что Ли для данного трансформатора при отри­
цательной температуре составляет 15%. В приведенном выше
примере оно может измениться в два раза, т. е. составить 30%.
Следовательно, вторичное напряжение только за счет изменения
температуры изменится на 15%, что во многих случаях недопу­
стимо. ВеJ1ичина допустимого падения напряжения может быть
различной в зависимости от назначения и условий работы транс­
форматора. При самых жестких требованиях по стабильности
напряжения допустимая величина Ли составляет 5-10%, хотя
в отдельных специальных случаях эта величина может снизиться
до 1-2%. При менее жестких требованиях величина Ли может
доходить до 20 %. Наконец, величина Ли может вообще не огра­
ничиваться.
По (31) в большинстве случаев Ли~ина· Величина же
ика по (20) растет с уменьшением мощности и частоты. Поэтому
обеспечение заданного Ли тем труднее, чем меньше мощность
трансформатора и особенно при частоте 50 гц. l(ак следует из
(20), величина Ли растет с ростом плотности тока. Поэтому при
постоянной величине Ли плотность тока приходится снижать по
мере уменьшения мощности трансформаторов. Из (20) видно
также, что при данном Ли величина j может быть допущена
141

большей, если трансформатор работает на более высокой
'!астате.
Зависимость j от мощности для разных величин Ли и частот
50 и 400 гц при прочих равных условиях представлена на
рис. 72. Как видим, зависимость носит обратный характер по
сравнению со случаем дtк=сопst.
При достаточно большой мощности падение напряжения
всегда получается приемлемым, если трансформатор рассчиты­
вать исходя из величины заданного перегрева катушек. В этих
5Dru
/J v.=0,05
100
200 Р. 6а
Рис. 72. Зависимость плотности
тока от мощности т. м. м. при по­
стоянном падении напряжения.
случаях величина Ли уже не
накладывает каких-либо ограни­
чений при проектировании. Кон­
кретная величина таких «доста­
точно больших» мощностей за-
висит ·от целого ряда условий:
заданной величины Ли, частоты,
допустимого перегрева. Так, при
перегреве 50° величина Ли не пpe-
восходит 1О%, если мощность
трансформатора не менее 10-
15 ва при частоте 400 гц и не ме-
нее 100-150 ва при частоте 50 гц.
При частОТ1JХ 1000 гц и выше
ограничения по величине Ли
практически
полностью сни-
маются.
Тип трансформатора - СТ.
При расчете величины Ли,
если не делается иных оговорок,
сопротивления обмоток в нагретом состоянии r берут при услов­
ной температуре 75° (некоторой средней из реальных).
Намагничивающий ток io. Как уже отмечалось, намагничи­
вающий ток при нагрузке i0 может достигать у т. м. м. весьма
больших значений. Каким он будет - целиком зависит от проек­
тировщика. При прочих равных условиях намагничивающий ток
тем выше, чем выше принятая при расчете индукция, поскольку
при этом возрастает необходимая напряженность намагничиваю­
щего поля в соответствии с кривой намагничивания сердечника.
Поскольку же выбор индукции в руках проектировщика, можно
говорить и о «выборе величины намагничивающего тока». Как
же разумно выбрать величину io? Это один из важных вопросов,
возникающих в теории и проектировании т. м. м. Рассматриваться
он должен с двух сторон - влияния величины io на показатели
самого трансформатора и влияния ее на питающую сеть и источ­
ник питания.
Увеличение i0 означает рост реактивной нагрузки в сети и
снижениесоsq> нагрузки для источника энергии. Это, разумеется,
нежелательно. Поэтому, если суммарная мощность т. м. м. со-
142

ставляеt существенную часtь общей нагрузки питающего гel:lepa·
тора, не следует допускать очень больших токов намагничивания.
В этих случаях допустимая величина io задается проектировщику
наравне с другими исходными данными для расчета. Тогда выбор
индукции целиком определяется заданной величиной тока намаг­
ничивания, если, конечно, условия нагрева не являются более
жесткими (см. ниже).
Допустимая величина io может колебаться от 10-20% до
100% в зависимости от условий (при i0 свыше 100% мы по су­
ществу имеем уже не силовые трансформаторы, а трансформа­
торы напряжения, здесь не рассматриваемые). Если принимать
io постоянным, то в соответствии с ( 14) с уменьшением размеров
трансформаторов (мощности) индукцию В необходимо умень­
шать. Поскольку с уменьшением мощности влияние трансфор­
матора на сеть уменьшается, допустимую величину i0 можно с
уменьшением мощности увеличивать. Тогда величина В в неко­
тором интервале мощностей может оставаться постоянной и
лишь при самых малых мощностях до.11жна быть уменьшена, как
это было показано на рис. 64.
Рассмотрим теперь, как должен выбираться ток i0 , если ни­
какие внешние ограничения не имеют места. Увеличение тока io
позволяет выбирать большие индукции В. Увеличение индукции
приводит по (20) к снижению величины ли~ина· Кроме того, при
данной мощности увеличение В в соответствии с ( 11) приводит
к уменьшению величины ScSoн, т. е. габаритов трансформатора.
Однако увеличение индукции и намагничивающего тока имеет
свои разумные пределы. Рост тока i 0 означает и рост полного
первичного тока 11• Значит, будут расти и потери в катушке. Для
обеспечения заданного перегрева это потребует увеличения по­
верхности охлаждения трансформатора, т. е. увеличения его
размеров. Поэтому существует некоторое оптимальное значение
i0 , обеспечивающее получение минимальных габаритов трансфор­
маторов. Определение этого оптимального значения будет про­
изведено в§ 18.
Практически расчет индукции по величине io играет решаю­
щую роль для большинства т. м. м. на частоту 50 гц (исключая
самые большие мощности) и для очень малых трансформаторов
(до 10-30 ва) на частоту 400 гц. В остальных случаях выбор
индукции производят, исходя из допустимых потерь в сердеч­
нике в связи с обеспечением заданного теплового режима транс­
форматора.
Заметим, что на практике часто говорят не о намагничиваю­
щем токе, а о токе холостого хода, иногда имея в виду действи­
тельно его, а иногда смешивая эти две, _строго говоря, различные
величины (см.§ 14).
Заключительные замечания. Мы видим, что выбор величин ин­
дукции В и плотности тока j может производиться по-разному
143

в зависимости от поставленных условий (заданных величин
Лтк, Ли, io).
Величина j выбирается либо из условий нагрева, либо из усло­
вий падения напряжения. Величина В выбирается либо из усло­
вий нагрева, либо из условий намагничивания. В принципе воз­
можно любое сочетание этих условий. При этом конкретные зна­
чения Лтк, Ли и io и сорта магнитных материалов могут быть за­
даны такими, что любой из этих случаев может встретиться при
любой мощности и при любой частоте.
Однако практически в подавляющем большинстве случаев
задаваемые д'tк, Ли, io лежат во вполне определенных диапазо-
j,п;Мм
Л11=U,1
j, а/мм 2
5Uzu,
400ги.
tO
10
8
8
6
6
4
4
2
2
Рис. 73. К определению граничных мощностей Р i·
нах значений, приводившихся ранее. При этом оказывается, как
объяснялось выше, что каждое из требований для данной частоты
играет решающую роль в определенном диапазоне мощностей.
Так, падение напряжения и ток намагничиванщl являются ли­
митирующими факторами для малых мощностей и особенно при
частоте 50 гц, перегрев обмоток - для больших мощностей. Конк­
ретная величина пограничных мощностей для данной частоты
зависит от конкретных значений заданных Лтк, Ли, i 0 и может
быть установлена следующим образом. Совместим на одном гра­
фике (рис. 73) рисунки 71 и 72, иллюстрирующие зависимость
плотности тока от мощности при данной частоте. Точки пересече­
ния кривых j (Р) при заданных Ли и Лтк и являются искомыми
граничными мощностями Р;. Чем меньше Ли и выше Лтк, тем
больше мощность Р3 • Если Ли не задается, то Р ;=О и велйчина j
выбирается всегда из условий нагрева.
Граничные мощности Р8 между зонами по выбору В (см.
рис. 64) зависят от величины удельных потерь сердечника, т. е.
от сорта и толщины материала, и от допустимых величин io. Чем
меньше i0 и выше удельные потери, тем левее располагаются по
оси мощностей мощности Р в.
144

Решающее влияние на величину граничных мощностей PJ и
Рв• как это видно из рис. 64 и 73, оказывает рабочая частота
трансформатора. Чем частота выше, тем левее располагаются
граничные мощности.
Сказанное выше о влиянии лимитирующего фактора на выбор
j и В в за·висимости от мощности иллюстрируется диаграммой на
рис. 74 раздельно для нормальной и повышенных частот. На диа­
грамме указаны ориентировочные значения граничных мощно­
стей Р; и Рв для практически наиболее часто встречающйхся
условий (в частности, нормальных перегревов).
f=50rц
f=ЧООrц
0 IОООгц
nо4т;
1,
fl04Т:
fO
fOt
1to*
1fOJ
'юr
Р,Оа PJ
Р,6а.
ПО4'1:-
9о3 Уо•1
Р,Оа.
flOJJ'C
1•
~о.от
'fO
10• 1
ю• ~о" IOfl
Р,6а :Рв
Р,6а.
J.>ис. 74. Критерии выбора плотности тока и индукции длят. м. м. в зависимост~.
от мощности т. м. м. и частоты питания.
Из диаграммы видно, что на практике в большинстве сJf'у­
чаев для частоты 50 гц при выборе В главную роль играют усло­
вия намагничивания, а для повышенных частот -условия на­
грева. Поэтому в дальнейшем, при теоретическом анали'Зе, т.м.м.,
у которых индукция рассчитывается из условий намагничивания,
будем называть трансформаторами нормальной частоты; т. м. м..
у которых индукция рассчитывается из условий нагрева, будем
называть трансформаторами повышенной частоты. При этом
следует помнить всю условность таких определений в соответ­
ствии ·со сказанным выше. У т. м. м., рассчитанных ~на высокие
перегревы, выбор В осуществляется из условий намагничивания
вне зависимости от частоты питания.
С точки зрения выбора j оба случая - выбор по нагреву и
падению напряжения - достаточно распространены на частотах
50и400гц.
При высоких перегревах преобладает выбор j по величине Ли.
§ 16. ТЕПЛОВОЯ РЕЖИМ Т. М. М.
Температура трансформатора зависит от температуры окру­
жающий среды 'tонр и его перегрева (обычно 'tонр измеряется
на расстоянии 8-10 мм от поверхности т. м. м.). Допустимую
температуру выбирают в зависимости от срока службы и класса
изоляции. При заданной 'tонр от этих факторов будет зависеть я
10 Р. Х. 5а.яьян
145

ДЫ1ус1 нмый перегрев. Перегревы И Токр для ряда типовых слу­
чаев были приведены в табл. 1.
У мощных трансформаторов необходимо обращать внимание
на перегрев катушек и сердечника во избежание нарушения изо­
.r~яции между его листами и подогрева масла, причем перегрер
сердечника устанавливается примерно на уровне перегрева ка­
тушек. Для т. м. м. перегрев сердечника представляет значи­
тельно меньший интерес. Как было показано в гл. III, отсутствие
специальной изоляции пластин не приводит здесь к заметному
увеличению потерь в сердечнике. Ленточные сердечники, особен­
но со склейкой ленты стеклоэмалями, достаточно теплостойки и,
как правило, могут выдерживать значительно бош~е высокие
температуры, чем катушки. Поэтому практически у т. м. м. инте­
ресуются перегревом катушек Лтк.
Существует правило, согласно которому повышение темпера­
туры изоляции класса А на каждые 8°, а теплостойкой изоля­
ции - на каждые 12° сокращает срок службы изоляции вдвое.
Отсюда видно, насколько важно не допускать излишнего пере­
грева катушек.
Для мощных трансформаторов под перегревом катушек по­
нимают перегрев их наиболее горячих точек. Для т. м. м. огра­
ничиваются измерениями среднего перегрева обмоток методом
сопротивления, поскольку в·виду небольших размеров ·катушек
пе.репад температуры по их толщине и высоте также мал (до не­
скольких градусов) и не имеет существенного значения. Лишь в
случае тороидальных трансформаторов, где отсутствует теплоот­
дача с торцов, с этим перепадом приходится считаться, особенно
при больших их размерах.
До настоящего времени наиболее широко в трансформаторо­
строении применяется класс изоляции А. Допустимые перегревы
катушек принимаются обычно в 35-65°. Все. более широкое при­
менение находят теплостойкие изоляционные материалы, позво­
ляющие работать при высоких температурах среды и значи­
тельно поднять перегревы-до 80-100° и выше.
Нагрев т. м. м. зависит от величины выделяющихся в нем
потерь и эффективности теплоотдачи. Последняя зависит от ве­
Jшчины поверхности охлаждения П и совокупного действия кон­
векции, лучеиспускания и теплопроводности. Каждый из этих
факторов зависит от МJЮГих условий и различным образом, бла­
годаря чему тепловые процессы в трансформаторах отличаются
значительной сложностью. Дополнительную сложность вносит то
обстоятельство, что, в отличие от мощных трансформаторов,
сердечник и катушки в нашем случае нельзя считать изолиро­
ванными друг от друга в тепловом отношении из-за небольших
расстояний между ними. Поэтому перегрев катушек является
следствием совокупного действия потерь Рк и Ре, а между сер­
дечником и катушкой существует теплообмен. Заметим также,
146

Что т. м. м.- это обычно сухие трансформаtоры, тепловые рае­
uеты которых наименее отработаны.
Теоретические и экспериментальные исследования теплового
режима т. м. м. проведены в Советском Союзе В. С. Овнаняном,
Б. М. Цеймахом. Р. А. Лашевским, Г. И. l(арповским. Е. И. l(а­
ретниковой, канд. техн. наук Б. П. Лиховецким. На основании
проведенных работ и богатого практического опыта удается с
достаточной для практики точностью выполнять тепловые рас­
четы т. м. м. Тем не менее вопрос этот следует считать еще раз­
работанным недостаточно. Поэтому при расчетах приходится
прибегать к ряду чисто экспериментальных коэффициентов.
Расчетные формулы для определения перегрева. Из теории
нагрева однородного твердого тела известно, что его перегрев
над окружающей средой Лt ( 0 С) может быть определен через
выделяющуюся в нем мощность р( 8т), теплоемкость тела С
(вт· сек/0 С) и постоя:нную 'Времени нагрева тела Т(м 11 н)
Л't=60 рТ .
(33)
с
При этом перепад температуры в теле не учитывается и пере­
грев определяется по отношению к средней температуре тела.
В свою очередь
с
Т=--, С=сО,
бОсхП
(34)
где П - поверхность охлаждения тела, см 2 ;
а- удельный коэффициент теплоотдачи поверхности тела,
вт/см 2 • 0С;
с - удельная теплое~м1юсть тела, вт. сек/г 0С;
G- его вес, г.
Удельный коэффициент теплоотдачи а показывает, какая
мощность, выделяющаяся в виде тепла, может быть отведена
через каждую единицу поверхности охлаждения на каждый гра­
дус ее перегрева.
Трансформатор не является однородным телом, поэтому (34)
точнее записать
(35
Здесь с11 , Се, Сиз - удельные теплоемкости проводников катушки,
сердечника, изоляции катушки;
_Gн, Gc, Gиз-ИХ веса на фазу, причем Gиз~О,lGк.
Мощностью, нагревающей трансформатор, являются потери
в катушках р11 и потери в сердечнике Ре (на фазу)· Интересуясь
11ерегревом катушек Лtн, можно написать, учитывая (33) и (35),
Л'tк= 60 (Рк +Ре) Т
(36)
СкGк + CcGc+ СизGиз
10*
147

Величину r находим из (34)
Т=-' Е_..о_
60аП'
где G - вес трансформатора, г;
С - усредненная теплоемкость трансформатора в целом;
Г1 - суммарная поверхность охлаждения катушек и сердеч­
ника.
В первом приближении на основании опытных данных для
с
т. м. м. можно считать ~ =·const, причем для частоты 50 гц
с
с
следует принимать -
=600, для повышенных частот -- =400.
а
а
Тогда
а1
для 50 гц Т=10-,
для повышенных частот ПТ~б,6 ~ •
(38)
Формула (36), с учетом (38), нашла некоторое распростране­
ние в практике расчетов т. м. м. При расчетах следуеr
брать Ск = 0,39; Се= 0,48; Сиз= 2 (пропитанная изоляция)
(вт· сек/г0 С).
Достоинством формулы (36) является учет влияния изоля­
ции на перегрев катушек. Однако другие допущения сводят на
нет это преимущество. Если от него отказаться, то формула мо­
жет быть значительно упрощена. Рассматривая упрощенно
трансформатор как однородное тело, подставим (34) в (33) и
получим с учетом уже сделанных замечаний
д'tк= Рк +Ре
аП
(39)
Здесь по-прежнему Ри - потери в катушках, Ре
-
в сердеч­
нике, П=Пк+Пе-су.мма1рная по1верхносrь охлаждения кату·
шек 11 сердечника (поверхность их открытых наружных частей) -
все на одну фазу.
Уравнение (39) является хорошо известным уравнением теп­
.1ового равновесия твердого тела. Эта формула нашла на прак­
тике весьма широкое распространение. Однако приемлемая точ­
ность расчета может быть обеспечена только в том случае, если
правильно выбирается величина результирующего коэффициента
теплоотдачи а, зависящего от очень многих факторов (см. ниже).
148
Иногда для расчета Лtк учитывают только Рк и Пк, полага11
д_Рк
'tк---,
аПк

однако по понятным причинам это нельзя признать приемлемым.
Формулы (36) и (39) страдают серьезным недостатком - не диф­
ференцируют теплоотдачу катушек и сердечника, в то время !<''!~·
первая и вторая существенно отличны (коэффициент теплоотдачи
сердечника выше, чем коэффициент теплоотдачи катушек). Крnме
того, эти формулы не учитывают разного влияния потерь в ка­
тушке и сердечнике на нагрев катушек. Действительно, потери Рк
нагревают катушку непосредственно, потери же Ре - либо на гре­
на ют ее косвенным путем через каркас, либо не нагревают во­
nбще. Наконец, сердечник может даже отводить тепло от
катушки - в зависимости от соотношения потерь Рк и Ре· Так, на
частоте 50 гц из-за малости потерь Ре сердечник, как правило,
нагревается катушкой и отводит от нее тепло. На повышенных
частотах при интенсивном испо.Тiьзовании сердечника может быть
обратный про'Цесс: сердечник может нагревать катушку. Однако
при этом между сердечником и катушкой происходит заметный
перепад температур.
Таким образом, потери в сердечнике и катушке не равно­
ценны с точки зрения их влияния на нагрев катушек. Произведем
такой опыт. Установим рабочий режим трансформатора с поте­
рями в катушке Ркt и в сердечнике Pet·
Соотношение потерь
составляет
Допусти1м, v1 = 1.
Сумма потерь
•Ре
'У=~---
Рк
"_
Ре1
•1-
.
Рк1
Р=Рк1 + Pcl·
(40)
Измеренный перегрев катуше'к в этом режиме составит Л-rкt·
Теперь изменим соотношение потерь - потери в сердечнике
увеличим до Ре2, в катушке - уменьшим до Рн2, но так, чтобы
сумма потерь осталась прежней:
Рк2 + Рс2= Ркt + Рс1=Р·
Очевидно,
Следуя формулам (36) и (39), мы получили бы, что перегрев
l(атушек остается неизменным и равным Л-rкt· Однако опыт пока­
зывает, что во втором режиме перегрев катушек уменьшается:
Л'tк2 < д'tк1·
149

Чем больше величина v при данной сумме потерь, тем меньше
перегрев катушек.
Сказанное иллюстрируется экспериментальными кривыми
. ):r"=f(v), приведенными на рис. 75. I(ривые получены для бро­
невых и стержневых трансформаторов на частоте 400 щ мощно­
стью от 50 до 300 ва. Геометрия сердечников, характеризуемая по
(45) параметром ~ (см. ниже), внутри каждого типа выбиралась
различной. Из кривых видно, что у БТ падение Л-r" с ростом v бo­
Jiee заметно, чем у СТ. Это и понятно: у БТ поверхность охлажде-
Лt ое
ния сердечника относи-
к,
тельно больше, чем у СТ.
50
Более того, для трансфор­
'--
~
'о
'----
~
30
--
20
-
---
IU
~~
'..-:::::
,_
~
~--
2
~--
о
--
~
маторов данного типа
разной геометрии зависи­
мость Л-r" от v та1кже раз-
ТТ лична: чем больше, опять­
~ 1 аки, относительная роль
03 j поверхности охлаждения
о;4 С! сердечника (по отноше-
l~ 51 нию к поверхности о»­
,
даждения катушеr<), тем
Рис. 75. Зависимость перегрева катушеJ< от
соотношения потерь при неизменных сум­
марных потерях (Ре +Рк =const).
эта зависимость более
сильно выражена. Если
же взять тороидальный
трансформатор, у которо­
го сердечник совершенно
закрыт и весь тепловой
поток отдается с поверхности катушек, то здесь не должно быть
и зависимости Л-rн от v. Соответс~вующая 1кривая та1кже пред­
ставлена на рис. 75.
В силу указанных причин формулы (36) и (39) не могут при
одинаковых значениях входящих в них коэффициентов использо­
ваться с равным успехом для нормальной и повышенных частот.
В (39), например, приходится вводить разные коэффициенты
теплоотдачи а. Более того, при данной частоте а оказывается
функцией соотношения потер~, v.
Для того чтобы полнее учесть тепловые процессы, необходимо
ввести в рассмотрение раздельную теплоотдачу катушек и сер­
дечника в окружающую среду и теплообмен между сердечником
п катушками. Трем этим процессам соответствуют тр·и идентич­
ных уравнения теплоотдачи
лп д'tх
150
Рх= a:f 'tf х= --1
-
·
сххПх
Здесь Рх -- мощность, проходящая через поверхность раздела
двух данных сред;
Л-rх - перепад температур между этими средами;

Пх - величина поверхности раздела;
а" - кuэффициент теплоотдачи между двумя средами.
Индексу х будем давать значения: с - сердечник, к- ка­
тушки, кс - раздел сердечника и катушек. В написанном оа-
1
•
пtнстве величина -- =R" играет роль теплового сопротивления
ахПх
границы двух сред.
Если между сердечником и катушками существует теплооб­
мен, определяемый потоком мощности между ними +Рис, то по­
перхность охлаждения катушек отдает в среду потери Ри+Рис, а
поверхность охлаждения сердечника - Ре+- Рис·
Поэтому можно записать
+
Л'tк
_
Лте
.lте - Л-rк
Рк - Рке=R; Ре+Рке=-R; Ркс=
R
к
с
кс
(41)
Разница перегревов сердечника и катушек Лtс - Лtи и вызы­
вает поток мощности Рнс· При Лtи=Лtс Рис=О. Выражения (41)
аналогичны закону Ома. Пользуясь этой аналогией, можно, как
предложшл Р. А. Лашевскшй, построить эКJви1валентную схему
теплопередачи в т. м. м. (рис. 76). Источниками «питания» схемы
являются потери Р1: и Ре· Решая совместно уравнения (41), ис­
ключая при этом Pi:c' и возвра-
1
щаясьКахПх= -
, ПОЛVЧИtМ
.
Rx
"
1
Рк+Ре _____
I+асПе
д-:" = ______а~ке~П_к_с_
п+ аеПе
акк
\+ аеПс
акеПкс
(42)
--
\
Рис. 76. Эквивалентная схема тепло-
вых процессов в т. м. м.
Это выражение позволяет сделать важные выводы. Если сер­
дечник и катушки полностью изолированы в тепловом отношении
И анс=О, ТО
т. е. перегрев катушки определяется только потерями в ней и
ее поверхностью охлаждения. Если тепловой контакт между сер­
дечником и катушками идеален (тепловое сопротивление равно
нулю) и аис= =,то
д-ск= f(Jк +Ре
(43)
акПк + аеПс
Поскольку коэффициент, стоящий перед потерями Ре в числи­
тr.пе выражения (42), всегда меньше едиtшцы (и:бо реально
151

акс < оо), мо:>Юно У11Верждать, ч·ю рост потерь в сердечнике не
приводит к пропорциональному росту перегрева катушек, что и
указывалось выше на основании опыта. Это справедливо только
при условии Пс=Р О.
Из формулы следует также, что чем больше величина П 0 , тем
меньшее значение в нагреве катушек имеют потери Ре· Наоборот,
при малой величине Пс их значение возрастает и в пределе, при
Пс=О (случай тороидаль:ного 'Гра1нсформа110ра), устана1вли1вается
пропорционалыная за1висимость между Лтк и (Рк+ Ре). Эти фа1кты
также приводились как экспериментально установленные.
Таким образом, формула (42) более правильно отражает сущ­
ность тепловых процессов в т. м. м. Она, однако, несколько гро­
моздка. Кроме того, вызывает серьезные затруднения определе·
ние величины акс, тем более что величина эта зависит и от t1еиз­
вес:Тного перепада температур между катушкой и сердечником.
Поэтому для практических расчетов можно предложить более
простую формулу, обладающую в то же время всеми теми досто­
инствами, что и формула (42). Она может быть получена на базе
выражения (43), видоизмененного таким образом, чтобы отра­
зить непропорциональность влияния Ре на Лтк при условии
Пс =FO. С этой целью 1:1а основании экспериментальных данных
принято, что
Тогда
Рк +Ре
(44)
Обозначив
(45)
получим
д-ск = Рк +Ре
= -1!!!_ •
1+'1
(46)
акПк(1 +~}Гv) акПк 1+~Vv'
В этих формулах
Рк и Ре - потери :на фазу, вт;
v = ;; - соотношеНИ!е потерь в сердечнике и катушках по (40);
Пс - поверхность охлаждения сердечника (его наружная от­
крытая поверхность), см2;
Пк- тожекатушек,см2 (ПсиПк- нафазу).
Величина ~ по (45) отражает влияние на теплоотдачу гео­
метрии трансформатор&.
152

Формула (46) при изменениях v в пределах имеющего место
на практике диапазона значений этой величины дает хорошее
совпадение с опытом. При этом ею можно пользоваться и при
нормальной и при повышенных частотах, не вводя никаких кор­
ректировочных коэффициентов.
Рассмотрим теперь вопрос о коэффициентах теплоотдачи а,
входящих в формулы для расчета перегрева.
Коэффициенты теплоотдачи. Поскольку теплоотдача обуслов­
J1ена различными физическими процессами, коэффициенты а яв­
ляются эквивалентными коэффициентами, учитывающим·и сов­
местное действие конвекции, лучеиспускания и теплопровод­
носrи, т. е.
(47)
Интенсивностr, конвекционного охлаждения зави­
сит от .вида теплоотводящего агента: она высока ·При охлаждении
водой, а при охлаждении воздухом в несколько раз ниже, чем при
охлаждении маслом. При использовании вместо воздуха элегаза
или азота анопв нес·колько повышается. В дальнейшем рассмат­
ривается только воздушное охлаждение. Для газов анонв сильно
зависит от давления D:
(48)
Величина анонв зависит и от вида теплоизлучающего тела: так,
для сердечника она несколько выше, чем для катушек. Значи­
тельное увеличение аионв может быть получено путем искус­
ственного перемешивания охлаждающей среды, например при­
нудительным обдувом.
Зависит аионв также от величины перегрева:
(49)
Отсюда
(50)
где а~онв - соответствующий величине Лtо коэффициент тепло­
отдачи конвекцией;
Лtо - некоторый базовый, фиксированный перегрев.
Охлаждение лучеиспусканием более интенсивно у
шероховатых и темных поверхностей. Например, эффективно по­
крытие поверхности катушек непрозрачной эпоксидной эмалью
ОЭП-4171. Кроме того, количество излученного тепла пропорцио­
нально по закону Стефана - Больцмана разности четвертых сте­
пеней абсолютных температур тела и охлаждающей среды. Разло.
жение этой разности в ряд позволяет получить зависимость апуч
НiЗ

как от перегрева Лт, так и от температуры окружающей среды
Токр· Зависимость эта приближенно может быть выражена как
!1-~;-
<Хлуч=JI дtV 'tокр•
(51)
Отсюда, а'Налогично (50),
4rд:; v'toкp
а =а0
-
•
--
лу•1 луч V д't
't
'
О
ОКРо
(52)
где tокр. - некоторая базовая фиксированная температура ок·
ружающей среды;
а~уч - алуч• соответствующий величинам дt и tокр 0•
Теплопроводность проявляет себя в охлаждении т. м. м.
двояко. Благодаря теплопроводности с'квозь толщу катушек осу­
ществляется отвод тепла от их внутренних слоев к поверхности.
Теплопроводность изоляциоНf!ЫХ материалов очень низка. По­
этому чем меньше изоляции, т. е. тоньше слой витковой изоляции.
меньше число обмоток и ниже рабочее напряжение, тем лучше
теплопроводность и выше атеплопр· Например, теплопроводность
катушек из проводов с эмалевой изоляцией выше, чем для про-
1юдов с оплеткой. Теплопроводность улучшается также при каче­
ственной пропитке изо.ляции, исключающей в ней всякие воздуш­
ные включения. Особенно эффективна в этом отношении про­
питка компаундами, например эпоксидными, КГМС. Эффективна
заделка торцов катушек специальными пастами. С другой сто­
роны, некоторое значение имеет теплопроводность от сердечника
к металлическому шасси прибора, на котором укреплен транс­
форматор. Это особенно сказывается при· больших потерях
в сердечнике.
Еслиобратиться теперькрезультирующемукоэффи­
ц и е нту теплоотдач и а по (47) и сопоставить его составля­
ющие, то оказывается, что главную роль играют а1юнn и алуч, а
<Хтсплопр:::::: О,2а.
(53)
Поэтому, учитывая (49) и (51), можно зависать с достаточ­
ной точностью, что при данной 't'онр
и, аналогично (50) и (52),
4 гд:;
а=ао1/-l.l 't .
JI д'tо
Из (54) следует, например, что с ростом перегрева Лт в
_4;-
раза величина арастет в v 2 = 1,2 раза, т. е. на 20%.
154
(54)
(55)
два

Для оценки зависимости а от 't'онр учтем, что по эксперимен­
тальным данным при нормальных условиях в первом приближе­
нии
<Хлуч ;::::::; 0,6 <Хконв ;::::::; 0,3 а.
(56)
Тогда по (47) и (52)
(57)
Так, с ростом Тонр от 25 до 100° величина а вырастает в
(
,
,
3( 100)
0,7т0,3V2S=1,18 раза,
r. е. на 18%.
Учитывая (47), (48) и (56), можно получить также следую­
щую зависимость а от давления D, представляющую большой
интерес при расчете трансформаторов авиационной аппаратуры,
работающей на высоте в условиях сильного разрежения воздуха:
-=0,5+0,5
-,
а
VD
ао
Do
(58)
где Do -- некоторое исходное фиксированное давление, мм рт. ст.;
ао - значение а при давлении Do.
Например, снижение D с 760 до 20 мм рт. ст. приводит к сни-
1
жению а в
v = 1,5 раза.
20
0,5 + 0,5
760
Объединяя (47), (53), (55) - (58) и полагая для «нормаль­
ных» условий
'tокр0 =25°, д't0 =50°, D0=760 ММ рт. СТ.,
(59)
получим результирующую зависимость а от Лt, 't'онр, D
а=ао vд't (о,5 • J D + 0,3 v'toкp + 0,2)'
50
v 760
25
(60)
где ао определен при условиях (59).
Охарактеризуем ориентировочно количественное влияние ряда
других факторов на величину результирующего коэффициента
теПЛQОТJЩЧИ а.
Пропитка. Хорошая вакуумная пропитка обычными лаками
увеличивает а на 5-10%, а компаундами и некоторыми лака­
ми- на 10-25%:
~проп.= (1,05- l,25) а:11епро11.
(61)
155

Теплоотвод от сердt!чника на шасси. За счет этого фактора а
(по сравнению со случаем отсутствия такого теплоотвода) уве­
личивается на 5-10% при частоте питания 50 гц и на 10-25%
при повышенных частотах (большие цифры соответствуют транс­
форматорам малых размеров):
схшасси = (1,05 - l ,25) Сlбез шасси'
(62)
Количество и вид изоляции. Наибольший а имеют т. м. м. с
минимальным количеством изоляции, т. е. при малых напряже­
ниях (до 500 в) и с малым числом обмоток (до 3-4). При боль·
шем числе обмоток и повышении напряжения до 1000-1500 в ве­
личина а понижается на 15-20%:
Сlмного изол. = (0,9 - 0,8) схмало и:~ол.
(63)
(имеются в виду сухие открытые трансформаторы).
У высоковольтных трансформаторов с заливкой катушек тер­
мореактивными компаундами а ниже, чем у низковольтных с
малым количеством изоляции примерно на 10%:
сх =О 9сх
залит.
'
мало изол.
(64)
Зам€тим, что в масляной среде, по сравнению с воздушной,
а растет для катушек в 2,5-3 раза, а для сердечника - в 7-
9 раз.
Искусственный обдув позволяет повысить а в два раза ибо­
лее. При пониженном давлении, в высотных условиях, эффектив:
ность обдува сильно падает. Так, при D=40 мм рт. ст. рост а
может составить лишь около 20 %.
Диаметр провода катушек на величину а практически не
влияет.
Исключительно важным для практики фактом является зави­
симость а от размеров трансформатора. Как известно, в теории
теплопередачи путем сопоставления уравнений теплообмена
Фурье и Ньютона выводится, что условия теплоотдачи геометри­
чески подобных тел эквивалентны, если постоянен так называе-
мый критерий Нуссельта : 1 , где /..-коэффициент теплОf!ровод·
ности (величина постоянная), l - линейный размер в направле­
нии теплоотдачи. Отсюда следует, что с ростом размеров, т. е.
иощност.и т. м. м., коэффициент а сильно падает. Обычно этот
факт остается незамеченным и рекомендуются некоторые посто­
янные конкретные значения а, что является недопустимым. Опыт
ноказывает, что с увеличением мощности от нескольких вольт­
ампер до нескольких киловольт-ампер а падает в несколько раз.
Отсюда следует, что при данной мощности а будет различным
для т. м. м. разных частот - выше для повышенных, ниже для
нормальной. Отсюда следует также, что при одинаковых мощ­
ностях а различен для различных типов т. м. м., поскольку у БТ,
156

СТ и ТТ при этом условии неодинаковы размерьr в направлении
теплоотдачи. Это различие а находится в пределах 10-20%, при­
чем наибольший а имеет стержневой, наименьший - броневой
трансформаторы.
Из всего сказанного в разделе «Коэффициенты теплоотдачи»
следует, что конкретные величины а могут быть точно заданы
только для вполне конкретных условий, на основе эксперимен­
тального определения в аналогичных условиях. Более того, ве­
JIИчины а получаются различны- IOd •• ~т/снz•с
ми, если их по результатам опыта
подсчитать из различных фор­
мул - (36), (39), (46). Так, при
пользовании выражением (39)
величину а следует брать на 20--
30% ниже, чем ан при пользова­
нии (46). Поэтому при определе-
. нии
а необходимо пользоваться
теми формулами, которые приня­
ты в практике расчетов Л't'н.
В зависимости от всех перечи­
сленных выше условий величина
а для т. м. м. лежит в широких
пределах от 3 Х 10-3 до 0,5 Х
Х ~о-з вт/см2 • 0С.
Зависимость ан, используемо-
го при расчетах по (46), от мощ­
ности т. м. м. при частотах 50 и
400 гц приведена на рис. 77. Кри­
вые построены для следующих
1,б \
\~гц
SОгц
'
~
'
~
'
1,2
0,8
Рис. 77. Зависимость удельногt1
коэффициента теплоотдачи от мощ­
ности 'Г. м. м.
условий: 't'онр = 25°, Л-rк = 50°, D = 760 мм рт. ст., трансформа­
торы открытого типа, стержневые, на разрезных ленточных сер­
дечниках из холоднокатаной стали, напряжение - до 500 в, изо­
ляция - бумажная с вакуумной пропиткой обычным лаком, чис­
ло обмоток малое, покрытие обычными эмалями, без заделки
торцов катушек, теплоотвод на шасси отсутствует 1 охлаждение
естественное воздушное. При необходимости определения ан для
иных условий следует пользоваться зависимостями и соображе­
ниями, приведенными выше.
Меры улучшения теплоотдачи. Некоторые пути улучшения
теплоотдачи ясны из вышеизложенного. Радикальным средством
в этом направлении является внешний обдув трансформатора.
Как показывает опыт, обдув весьма эффективен даже при не­
большliх скоростях прохождения воздуха (0,5 м/сек), причем
увеличение скорости свыше 4-5 м/сек не дает уже должного
эффекта и не является целесообразным.
Значительное увеличение коэффициента теплоотдачи - в 1,5
раза и более - может быть получено одновременным примене·
157

!пtем пропитки катушек компаундами, Покрытия их непрозрач­
ными эмалями с высоким лучеиспусканием и заделки торцов теп­
Jюпроводящими изоляционными пастами.
Значительное усиление интенсивности теплоотдачи (до 10-
15%) достигнуто в галетных трансформаторах благодаря приме­
нению ребер охлаждения, помещенных между галетами и
выступающих наружу (см. рис. 28). Эффект от подобных ребер
охлаждения может быть намного увеличен, если их соединить
с металлическим шасси.
Резкое улучшение условий теплоотдачи достигается примене­
нием принципиально новых способов охлаждения. Так, в Англии
разра·ботан т. м. м., охлаждаемый парами .испаряемых жидких
фторохимических соединений. Это позволило увеличить съем
rепла в несколь·ко раз.
Расчет потерь. Расчет потерь при вычислении перегрева про­
изводится обычным образом:
N
N
Рк= ~Ркi= ~/:ri,
1
1
Здесь Рн и Ре - потери на фазу, вт;
N - число обмоток;
li - действующее значение тока i-ой обмотки, а;
ri - активное сопротивление i-ой обмотки, ом;
(65)
(66)
Pi - удельные потери н сердечнике по (5) при интересую­
щей нас индукции В, вт/кг;
Gc -- вес сердечника на фазу, г.
Используя (2) и полагая для определенности Вп = 10 ООО гс,
Pi = Р10, можем записать для Ре:
(8)zо10-3
-
(8)~v10-3
Рс=Р10 lOOOO
с· -Р10 lOOOO ТсКс с·
•
(67)
где
'Ус - удельный вес материала сердечника, г/см3 ;
кс - коэффициент запол1нения сердечни1ка;
,
Vс - геометрический объем сердечника на фазу, см3•
При равных плотностях тока во всех обмотках или прибегая
к среднеквадратичной плотности, можно польэоваться также
выражением (17).
Потери Рн и Ре. строго говоря, должны рассчитываться при
горячем состоянии трансформатора, т. е. для температуры Тонр +
+Лтн. Соответственно для этих условий нужно брать и коэф­
фициент теплоотдачи ан. Однако оказывается, что увеличе­
ние с ростом Тонр и Лтн сопротивлений обмоток Гi (из-за роста р),
158

а следовательно, и потерь Рн происходит практически в той Же
степени, что и увеличение при этом коэффициента ан, как в этом
Jiегко убедиться расчетом. Поэтому, беря в расчет ак при
t'онр =25° и Л-ri;o =50°, можно подсчитывать потери Рк также
о
п.ля этих условий, т. е. для условного горячего состояния
'tокр 0 + д'tко= 75°.
Потери Ре также ·можно брать при нормальной температуре,
хотя с ростом температуры они несколько сниж2ются из-за
уменьшения потерь на вихревые
ТОКИ.
Ер
Все ска3анное, как правило, 1J ............---т---..---,.--..----т-----,..-..----.
справедливо и для самолетных /Zг-r-tt--+--+--1r--+--1
т. м. м. Основным расчетным ре- lff-t+--+- -±,,,.....t - ' = -t -=-1 -
жимoм здесь следует также счи­
тать режим при нормальном дав­
J1ении, ибо с ростом высоты поле- 9
та абсолютная температура кату- 8 t--1r++--+--7f~r-т--1-;"1
шек не возрастает, поскольку при
этом резко падает температура
окружающей среды, с избытком 6
компенсируя рост перегрева из· 51--"~М>''-h""-Ь"'-1''--"71'
за снижения а по (58). Если сни· *f----J;A~'<--17''-+--7'1--7"'i
жения 't'окр не будет, необходимо 3 J"-.о;;:-17'...ь~Rх.<1--7"':+7Ч
ра•счет перегрева вести с учетом
высотности.
Нагрев т. м. м. при повторно­
кратковременном режиме работы.
При повторно-кратковременном
режиме работы допустимые поте­
ри Рк и Ре могут быть увеличены
по сравнению с продолжитель­
ным режимом при сохранени~и за­
данного перегрева Л-rн. Коэффи ·
' 1 ~~~~--~~~~-..,....~~
~ 0.1 o.z о.з О.* о,5 qo Q7 о.в о.а1(О
Q
Рис. 78. Коэффициент допустимого
увеличения потерь в повторно
кратковременных режимах работы.
циент увеличения потерь Ер, как это можно показать, тем
больше, чем меньше в1ремя работы (импульса) tи по отноше­
нию к тепловой постоянной трансформатора Т и к полному
времени цикла tц. Зависимость Ею от tн и tи, приводимая
tц Т-
в курсах электропривода, воспроиз·ведена на рис. 78. При очень
t
t
малых ~ < 0,01-0,02 (в импульсном режиме) Ер=...!!, т. е.
т
t,1
сюватности Q. Ориентиров·очные з1Начения Т в за.висимости от
мощности приведены в табл. 21 для трансформаторов на лен­
точных сердечниках из холоднокатаной стали.
Увеличение Рк и Ре в Ер раз позволяет согласно ( 17) и (67)
увеличить j и В в ~ раз. Практически, однако, далеко не
159

Таблица 21
Значения тeitлoвoii 11остоянноА наrрева трансформаторов Т
Мощность, ва, 50 гцjдо1/ 5 j 10 / 20/ 50/100/200[ 500/1300/ 22~~е:
при перегреве
50° и частоте
400 гц/до 151 30 110 /150 J 250 / 5оо / 900 / 150013500 / 5g2~e:
т. мин.
15/10j15j2013о/40/501 15/100J 130
всегда удается это сделать, особенно при больших Ер. Увеличе­
нию j может помешать заданное падение напряжения Ли, и уве­
личению В- недопустимый рост тока намагничивания. Чем
выше частота и больше мощность, тем полнее могут быть ис­
пользованы возможности увеличения j и В, что следует из выво­
дов в § 14 и 15. При частоте 50 гц обычно приходится прини­
мать В близкой к индукции насыщения, а увеличение j, если нег
ограничений по Ли, может составить для малых трансформато-
ров примерно ·v-;; раз, а для больших - ~ раз.
§ 17. ОСОБЕННОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С РАБОТОП Т. М. М. В СХЕМАХ
ВЫПРЯМЛЕНИЯ
Т. м. м. очень часто применяют для питания анодных цепей
различных выпрямительных схем. Обмотки, работающие на вы­
прямитель, и трансформаторы, имеющие такие обмотки, назы­
ваются анодными (анодные трансформаторы могут иметь в об­
щем случае и обмотки другого назначения). При расчете анод­
ных т. м. м. возникают некоторые особенности, которые следует
кратко отметить.
Связь между выпрямленными и действующими токами и на­
пряжениями. При расчете анодного трансформатора заданными
Я,ВЛЯЮ'ГСЯ ВЬШря1млеННЫе ТIОКIИ И Напряжения 1нагрузок f di И Udi·
Для проектирования же трансформатора необходимо -знать но­
минальные действующие значения напряжения на его анод­
ных обмотКiах ui и действующие значения TOKOIB в обмотках Ii.
Напряжения udi и и. и ТО'КИ Idi и Il ОТЛИЧIНЫ друг от друга.
U1
!·
Отношения - и
-'
зависят от ряда факторов - схемы
иdl
1di
выпрямителя, типа фильтра на его выходе и др. Подробно эти
вопросы рассматриваются в специальных курсах по выпрями­
тельным схемам. Здесь же мы ограничимся приведением
в табл. 22 ориентировочных значений ~ и !.l_ для наибо-
Ud1
ldt
лее распространенных схем выпрямления. В таблице указан
160

также коэффициент корректировки составляющей тока первич­
ной обмотки по отношению к приведенному вторичному току
(68)
Таблица 22
Ориентировочные соотношения токов и напряжений
для выпрямительных схем
При емкостном При индук-
фильтре
тивном
/1
фильтре
Аид схемы
Кв= f
1
_U1
!.L !!.i !J_
иd1
/dl
иd1 ld/
------ ------ ----
1
Однополупериодная
V 1-(~~f ~1,4 1,9-2,5 -
-
си
:;s
1
1-о.112. 7-3,51 1
:i:
Удвоения
1
-
-
"'
"'
-&
о
1
1
1-1,11 1-1,311,1.1 10,71
:i:
Двухполупериодная~
={
--
о
со средней точкой
1,41
Мостовая
1
1 1~1.1\1.4-1,811,11 \1
си
1
1
10,6-0,810,8551-~.58
:;s
С нулевой точкой
0,81 -1
:i:
"'С13
-&
1
j-о,б\о.б-О,810.431 О,82
><
си
Мостовая Ларионова
1
о.
(-..
[ " В расчет ввод11тся половина витков всей вторичной обмотки и соответствующее напри-
..кение.
При точном вычислении !!.L и !i по кривым, приводи-
Ud1
ldi
мым в соответствующей литературе, можно считать, что индук­
тивность рассеяния в цепи отсутствует, поскольку у т. м. м. ве­
личина Хн 'Весьма мала (см. § 14).
Специфичный случай работы трансформатора на 'Выпрями­
тель, заряжающий емкостный накопитель энергии, будет про­
анализирован отдельно в гл. VI.
Первичный ток т. м. м., имеющих анодные обмотки. Если пре-
небречь намагничивающим током и понимать под /~ приведен­
ный действующий ток, соответствующий i-ой обмотке, то для
11 Р. Х. БaJIЫll'
161

т. м. м., имеющего в числе вторичных анодные обмотки, моЖl:i:)
пользоваться для подсчета пер'вичного тока равенством
где Кв - по табл. 22;
i - номер обмотки.
Соответственно мощность первичной об.vютки
N
Р =__!__~к Р.
1 ·~i=Z DI 11
где 11 - к. п. д.; мощность i-ой обмотки
P;=mИJ;·
Для обмоток, не связанных с выпрямителем, Кв~ = 1.
(69)
(70)
При подсчете намагничивающего тока 1Оμ. дJIЯ 1рансформа­
тора, питающего однополупериодную схему, ,следует помнить
о наличии постоянной составляющей потока в сердечнике, выз­
ванной током ld. Это приводит к резкому увеличению тока / 01' -,
рассчитываемому 'В этом случае по кривым одновременного на­
магничивания сердечника переменным и постоянным полями.
О явлении вынужденного намагничивания в т. м. м. Как из­
вестно, в трансформаторе, который работает на выпрямитель и
обмотки которого расположены не на одном стержне, 'В ряде
схем может возникать явление вынужденного намагничивания
стержней сердечника. Это Я'вление заключается в появлении
вдоль стержней намагничивающей силы (обычно постоянной),
скомпенсированной по всему замкнутому контуру магнитопро·
вода, но не скомпенсированной в пределах каждого стержня.
Такая н. с. F = ,возникает, например, в стержнях uднофазного
стержневого трансформатора, работающего ·в двухполупериод­
ной схеме выпрямления с нулевой точкой (рис. 79). Магнитный
поток Ф =, возникающий под действием этой н. с., не может
замкнуться вдоль магнитопровода и замыкается вокруг стерж­
ней по воздуху или по соседним металлическим предметам. Если
по1ок вынужденного намагничивания достигает заметной вели­
чины, он проявляет себя так же, как постоянная составляющая
по1ока 1В сердечнике.
Однако, как показывают расчеты и эRсперимент, ввиду отно­
сительной малости н. с. обмоток явление вынужденного намаг­
ничивания в т. м. м. практически не сказывается на работе
трансформатора. Оно поэтому может не учитываться. Это спра­
ведливо даже в тех случаях, когда ярма сердечника замыкаются
внешним стальным стержнем, т. е. условия для прохождения
вынужденного потока становятся максимально благоприятными.
162

~асположение обмоток стержневого tрансформаtора при ра­
боте на двухполупериодную схему выпрямления со средней точ­
кой. В этом случае для получения минимального рассеяния
между обмотками каждое плечо вторичной обмотки, работаю­
щей на двухполупериодный выпрямитель, можно разбить на две
секции, симметрично расположенные на обоих стержнях. Это,
однако, усложняет конструкцию трансформатора.
Практически достаточно каждое плечо вторичной обмотки
расположить на своем стержне, а две части первичной обмотки.
находящиеся на разных стержнях
(см. § 4), соединить между собой
параллельно. При последовательном
соединении ухудшается электромаг­
нитная связь между первичной об­
моткой в целом и плечом вторичной
обмотки, проводящим ток ·в данный
полупериод. При равных токах на­
грузки напряжение при этом оказы­
вается уменьшенным на 0,3-2%
по 'Сравнению •со случаем параллель­
ного соединения частей первичной
обмотки.
Тот же эффект, но в несколько
меньшей степени, имеет место, если
несимметрично расположить сред­
нюю точку вторичной обмотки, т. е.
разместить эту обмотку на стержнях
1
\
Рис. 79. К: явлению вынуж·
денного намагничивания.
неравными частями. Уменьшение напряжения может составить
здесь 0,3-1 %.
§ 18. ЗАКОНОМЕРНОСТИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ТЕХНИКО­
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Т. М. М.
Основными технико-экономическими показателями т. м. м.
являются вес G, объем V и стоимость (цена) Ц. Первые два по­
казателя становятся решающими для военной и транспортной
аппаратуры. Стоимость также играет важную роль, а для транс­
форматоров бытовой радио- и электротехнической аппаратуры
становится ·важнейшим показателем.
Универсальными харакгеристиками экономичности являются
удельные экономические показС1.тели -удельный вес g, удель­
ный объем v, удельная стоимость (цена) «Ц». Это есть вес, объем
и стоимость, приходящиеся на единицу мощности трансформа­
тора, т. е.
g= !!_, V= J::::.._, Ц= _!!_ ·
р
р
р
(71)
11*
163

Объединяя вес, объем и стоимость в общее поняпtе экономй­
ческого показателя Э, получим обобщенный удельный экономи­
ческий показатель
э
Э=­
р•
(72)
В зависимости от поставленной задачи 'Под Э можно пони­
мать либо G, либо V, либо Ц. Соответственно под «-Э» - либо g,
либо v, либо «Ц».
Часто для характеристики экономичности прибегают также
к обратным величинам -удельным мощностям, т. е. мощностям,
приходящимся на единицу веса или объема. Однако мы вос­
пользуемся первым способом.
Задачей проектировщика является спроектировать трансфор­
матор так, чтобы его вес, объем или стоимость, в зависимости от
поставленных требований, были минимальны. Такой трансфор­
матор можно считать оптимальным.
В последние годы ведется непрерывная борьба за улучшение
удельных экономических показателей т. м. м. Приводим дан­
ные, характеризующие снижение удельного веса лучших отече­
ственных т. м. м. средней мощности при частоте 400 гц и пере­
греве 50°:
Годы
g, г/ва
1945-19·18
10
1952
5-6
1958
3,3-5
1960
2,5-3,З
Стоит задача дальнейшего всемерного снижения веса, объема
и стоимости т. м. м. При этом, например, для т. м. м. авиацион­
\iОЙ аппаратуры имеет значение снижение веса и объема всего
на несколько процентов. То же относится в части стоимости
к т. м. м. аппаратуры народного потребления. Надо сказать, что
каждый процент снижения веса, объема и стоимости трансфор­
маторов достигается весьма нелегко, ибо за годы их совершен­
ствования многие из возможностей в этом отношении полностью
исчерпаны.
Определим те факторы, которые влияют на экономические
показатели трансформатора, и степень их влияния в количе ·
ственном отношении. Анализируя полученные зависимости,
можно будет определить и те условия, которые обеспечивают
проектирование оптимального трансформатора. Для решенюr
вопроса в общем виде проведем дальнейший анализ относи­
тельно величины удельного экономического показателя «Э»
по (72).
Заметим, что на практике под мощностью Р в (71) и (72)
понимается полезная, вторичная мощность трансформатора Р 11
(исключая анодные трансформаторы с Квi =/= 1). Мы же R об­
щем анализе будем понимать под нею электромагнитную мощ-
164

ность. Это позволит облегчить теоретическое рассмотрение во­
проса без сколь-нибудь существенной ошибки, так как с до­
статочной точностью Р ~ Р 11 •
Величины Э определяются геометрическими размерами
трансформатора и некоторыми постоянными коэффициентами.
В дальнейшем рассмотрении мы будем пол: G понимать вес ак­
тивных материалов, а под V - объем описанного параллелепи­
ПЕ'да без учета конструктивных элементов. Разумеется, что во
всех случаях важную роль играет экономичное конструктив­
ное оформление трансформатора, которое не должно суще­
ственно увеличивать его вес и объем.
Мощность Р по (11) при заданных значениях коэффициентов
заполнения Кс и Кон зависит как от геометрических размеров
Sc и Sок, так и от индукции В и плотности тока j. В § 15 было
показано, что выбор величин В и j производится по-разному
в зависимости от 'ПоставлЕ'нных требований. Нашей задачей и
будет определение для этих различных случаев математических
выражЕ'ний для В и j и решение их совместно с ( 11) и (72).
Начнем с наиболее многочисленной группы т. м. м. -проекти­
РУЕ'~1ых на заданный Перегрев.
Трансформаторы, проектируемые на заданный перегрев. Как
уже указывалось выше, здесь в свою очередь след\'Е'Т различать
два с.пучая - когда и j п в выt'511раются из vcлorн11°r нагрева и
когда j выбираРтся из условий нагрева, а В - из условий на­
магничивания Первый с.'Iучай nьтл отнесен, с известной л:олей
условности, к трансформаторам повышенных частот, 'второй,
с той же оговоркой, к трансфор1\1аторам нормалт,ной частоты.
Рассмотрим эти случаи пос.rrедовательно.
Транс форм ат о р ы повышенной част от ы. Лопу­
стимые величины индукции rr плотности тока в ( 11) могут быть
пяйд<>ны из выражениГ1 (17) 11 fl17) д.т~я потерь Рн 11 Рr­
Используя соотношение (40). получим
Pr='lf'к·
(73)
Подставляя (73) в (67), 'южно инл:vкпию R выразить через
потери в катушках 11 сrютпоmение потерь ''· В свою очередь, по­
тери Рн (на фазу) выражтотся и:~ \'рс~nттенпq тN1.1ювого равно­
rrсия (46)
(74)
R соотнетствии с замечаниями n разделе «Расчет потерь» § 16
a1r будем считать постоянным.
Находя j из (17) и (74) и В из (67), (73), (74), получим
}=" / акд'tкПк 1+~~;
(75)
V РКокУк 1 +'1
В= " f акд'tкПкl011 v 1+В .;--;;- .
(76)
V TcKcVt'Plo
1+ '1
165

Подставим теперь (75) и (76) в ( 11). При этом учтем, что
для рассматриваемого случая мы можем пренебречь током на­
магничивания ввиду его малости (см. § 14). Поэтому при одина·
ковых плотностях тока в первичной и вторичных обмотках окно
между ними делится поровну и коэффициент п в ( 11) равен 2.
Тогда
р= v2,22 mакД'tкf '1 f КокКс 1 S;SокПк [v; 1 -t- ~ Vv] 1. (77)
10
VPlc Pro1VкVc
1+v
Проанализируем полученное выражение. Если перед намп
рЕальный трансформатор с определенными конструктивными
данными (Кок, Кс, Sc, Sок, Пк, ~. Vн, Vс-заданы), то при по­
стоянной частоте его мощность зависит от реализуемого пере­
грева Лtн, коэффициента теплоотдачи ак, качества сердечника и
его материала -величины удельных потерь Pro. Кроме того.
при данных Лtн, ан, Pro мощность зависит от 1выбранного режима
работы с точки зрения соотношения потерь в сердечнике и ка­
тушках v. Эта зависимость определяется 'безразмерным выраже­
нием, заключенным >В квадратные скобки, которое обозначим <р,.
V-1+~-Vv
ер= 'V-- -- .
•
1+'1
(78)
Максимальная мощность соответствует максимуму выраже­
ния rp,. Максимум этот достигается при некотором соотношении
потерь v = vo, являющимся оптимальным. Выбор оптимального
режима работы обосновывается в § 19.
Рассмотрев формулу (77) для некоторого данного, готового
трансформатора, предположим теперь, что мы ,сравниваем раз·
личные трансформаторы или проектируем новый трансформа­
тор. От каких факторов, помимо рассмотренных выше, за1висит
мощность трансформатора?
Как следует из (77), при прочих равных условиях мощность,
могущая быть реализована в трансформаторе, 'Пропорциональна
msсSс.кПк
выражению ,;;;--;;-
.
V VкVc
Легко видеть, что эта величина, в свою
очередь, пропорциональна кубу линейных размеров, т. е. объему
трансформатора. Отсюда следует тот важный 'Вывод, что для
трансформаторов повышенной частоты не имеет места так на­
зываемый «Закон роста», принимаемый обычно в электромаши­
ностроении, согласно которому мощность электрических машин
и трансформаторов растет быстрее, нежели их вес и габариты
Такчм образом, удельный экономический показатель «Э» не за·
висит от абсолютных размеров, т. е. мощности, при работ('
трансформатора на повышенных частотах,
166

Запишем выражение для удельного показателя «Э» по (72)
и (77), одновременно подставив rp, по (78) и обозначая rp,
при v= 1 через rp•=l'
V-1
;-
22i?1с
'f'v= 1
ЭJ VкVс
Э=--
- - Pio--
·
акдт.кf
КсКок
'l'v mscSuкПк (l + ~)
(79)
Обозначим
э-Vvкv~
------=К9.
mscSoкПк (1+ ~)
(80)
Поскольку Э пропорционален кубу линейных размеро1в, ко­
эффициент Кэ является безразмерным коэффициентом. Он опре­
деляется, как видим, числом фаз и соотношениями различных
геометрических параметров трансформатора, или, как говорят,
его геометрией.
Окончательно для «Э» можно записать
(81)
где Кэ- по (80), rp, -
по (78).
Из (81) видно, что «Э» зависит от коэффициента к~, который
может быть назван коэффициентом геометрии Минимальная ве­
личина «Э» может быть обеспечена (при прочих равных усло­
виях) при минимальном коэффициенте к~. Найти условия мини­
мума Кэ - значит найти оптимальную геометрию трансформа­
тора. Если нас интересует минимальный объем, то в (80) Э = V
и Кэ =к". Если ищем минимум веса, то Э = G и Кэ = I<g. Ус.110-
вия оптимальной геометрии будут рассмотрены ниже. Заметим,
что Кэ будет различным для различных типов однофазных
трансформаторов.
Итак, удельные экономические показатели трансформатора
зависят от: допустимого перегрева (Л-rи); эффективности тепло­
отдачи (аи); качества сердечника, именно величины удельных
потерь в стали (Р10); выбранного режима работы (rp.); числа
фаз и геометрии трансформатора (кэ); частоты (f); коэффициен­
тов заполнения (Кс и Кон); удельного сопротивления материал:~
проводника (р). Влияние всех этих факторов будет рассмотрено
в следующем параграфе. Зависимость от Ус можно не рас-сма­
тривать, поскольку практически эта величина одинакова для
р~1зличных материалов сердечника.
Трансформаторы нормальной частоты 50 гц.
Как отмечалось ранее, основной о·собенностью т. \f м. нормаль­
ной частоты является значительная величина тока намагничива­
ния, который пе может быть поэтому исключен из рассмотрения.
С другой стороны, здесь несравненно меньшую роль играют
167

потери в сердечнике. Их величина оказывается значительно
меньше, чем 1величина потерь в катушках. Поэтому в общем
анаш1зе ими можно пренебрегать, полагая
(82)
Первичный ток
(83)
где iо-по (12), а /о -:::::::,J 0P..
Поскольку первичный ток в v·1+~ раз больше приведен­
ного вторичного тока /, на первичную обмотку при одинаковых
плотностях тока приходится отводить в Vl+ i~ раз большую
часть окна, чем на вторичные. Поэтому 1в ( 11)
п=1 + V1 +i~.
(84)
Плотность тока j в (11) по-прежнему определяется равен­
ством (75), но с учетом (82). При этом в поверхность охлажде­
ния катушки следует включить и те участки, которые закрыты
магнитопроводом, почему заменим Пк через п;
Сложнее обстоит дело с индукцией В. Обратим~я к намапы·
чивающей мощности Р~-:::::::::, Р р." Она может быть разбита на две
части - мощность PFe' необходимую для проведения магнитног()
r101ока вдоль сердечника со средней длиной магнитной линии
lc. и мощность Р0 , расходуемую на проведение потока через за­
зор 2б.
Очевидно,
Po=PFe+Po=m( H;lc E+2-J2 О,8~Ва Е)'
(85)
гдеН_-
напряженность магнитного поля в сердечнике в дей­
ствующих значениях при индукции В, а/см;
Е -по (9).
Кривые Н_(В) ~воспроизведены на рис. 80.
Современные высокоиспользо'Ванные трансформаторы рабо­
тают при весьма высоких индукциях. Эти индукции лежат на
линейных участках ·кривых намагничивания за коленом. На
рис. 80 рабочие участки кривых проведены жирными линиями.
Их можно выразить линейной функцией
Н _В-Во
--
кrе '
(86)
168

где В0 - индукция, отсекаемая на оси ординат продолжением
линейного участка кривой намагничивания;
кFе - коэффициент пропорциональности для линейного
участка.
ДJ1я холоднокатаных сталей Во~ 15 500 гс, сталей Э41 -
Э43 - 1О 500 гс. В обоих случаях
кFе~зоо гс/а/см. (87) 8, тыс гс
1 эъ~~~,,--
Подс-гавляя в (85) Е по
(9), Н -- по (86) и выра­
жая Р0 через Р по (12), по­
лучим
Р= 4,44/к~scl,m!0- 8 В [( l +
1окFе
+ 1,14кFекс :Jв-во].
(88)
Таким образом, нам уда­
лось получи~ть систему двух
уравнений ( 11) и (88), кото­
рая может быть решена от­
носительно Р и В. Подстав­
.r1яя в (88) В из (11) с уче­
том (75), (82) и (84),
имеем:
18
fб
12
10
~is. ~
}о ..,,,
,,,,,,, .....
.-
'
/
~ 41.
-
1
.__.,,.
~~
r'--" L-7
~
,
/
/
----
6 8 10 12 Н~,а/см
Рис. 80 Кривые намагничивания хо­
лоднока rаной и горячекатаной стали
на переменном токе.
р=
__
4_,4_4 _n _1f__1 _0-_
6__ [ кf"екс'~~акд"к
100i0
sсs~кП~ +-
114
о+1
р (1+V1+1"02)2 lcVк
'
KFe Кс lc
(89)
Из (89) видно, что мощность, которая может быть получена
от данного трансформатора при постоянном перегреве, зависит
при прочих равных данных от выбранного режима намагничи­
вания - величины i 0 . Понятно, что ток i0 , в с·вою очередь, за­
висит от выбранной индукции. Определение оптимальных i 0 и В
произведено в § 19.
Расс.мотрим другие факторы, влияющие на мощность транс­
форматора. Из (89) видно, что мощность тем больше, чем меньше
зазор в сердечнике б. Физически это объясняется тем, что
169

с уменьшением 6 м 1 1жет быть реализована большая индукция В
при том же io [см. ниже формулу (146)]. Когда мы рассматри­
ваем штампованные серп.ечники, собранные вперекрышку, 6 есть
некоторый экнивалентный зазор, учитывающий увеличение на­
магничивающей силы за счет удвоения индукции в местах пере­
крытия пластин.
Расчетная величина 6 в этом случае зависит от выбранной
индукции и при данной индукции является относительно ста­
бильной. В случае ра·:1ъемных ленточных сердечников 6 - это
реальный зазор между половинками сердечника, неизбежно
остающийся после сборки магнитопровода. При плохом ка~;е­
ствr полусердечников и их сборки величина 6 может оказаться
значительной и при том же i0 мощность Р окажется сильно
заниженнf'Й.
Если, однако, изготовление и сборка магнитопровода выпол­
нены качественно, то влияние величины 6 на режим работы
трансформатора сказывается очень мало (напоминаем, что рас­
сматриваеrся случай больших значений индукции). Возьме:v1
неблагоприятный, согла1сно (89), вариант достаточно малого
трансформатора: lc = 5см. Принимая (см.§ 11) 6 = 20 Х 1О-4 см.
~
20 Х I0-4
Кс = 0,9, получим 1,14 Кс Кре/;= 1,14 Х 0,9 Х 300 Х
5
=О, 12, т. е. значительно меньше единицы. С ростом же разме­
ров т. м. м. эта величина уменьшается до нескольких процентов,
т. е. она совершенно несущественна. Поэтому в (89) ею можно
П!J!!Ктически пренебречь.
]l.riя дальнейшего анализа выражения (89) примем во вни­
мание также, что во всех практически возможных случаях пер­
вый член в квадратных ·скобках з·начительно меньше второго.
Онуская его, получим
Vакд'tкКок -. ! П~
Р= К1 тfксВо
ScSoк V- ,
р
Vк
(90)
где к1 - постоянный коэффициент (при данном l 0):
4,44 х 10-6
4,44 х 10-6
К1=
=
'
1+V1+i~
п
(91)
Переходя к удельному экономическому показателю, находи:v~
(92)
где
(93)
170

Рассматривая член к~. видим, что он уменьшается с ростом
размеров трансформатора. Значит, с ростом размеров (мощно­
сти) уменьшается и «Э». Иначе говоря, для т. м. м. нормальной
частоты сохраняет силу «закон роста», более мощные транс­
форматоры будут обладать лучшими экономичеокими показате­
лями, чем трансформаторы меньших мощностей.
Наличие члена к~ говорит также о за'В'Исимости «Э» от числ:~
фаз и геометрии трансформатора. Чтобы получить четкую зави­
симость «Э» от мощности, необходимо преобразовать выражение
для «Э», ис'ключив из него линейный размер /, окрытый 'В (93),
и воспользова1вшись соотношением Э= /3. Подобное преобразо­
вание приво:дит к выражению
э-~--'"1/[-' V Р ]вк
-
Р - -{,гр V К1fксВо Кок<Iкд'tк э·
(94)
Таким образом, с ростом мощности «Э» уменьшается обратно
пропорционально корню седьмой степени из ее величины.
В (94) Кэ зависит уже исключительно от геоме1рии и не за­
висит от абсолютных размеров трансформатора. Его значение
и условия оптимальной геометрии рассмотрены ниже, в § 20.
Роль других величин, входящих в (94), анализируется
в§19.
В заключение напомним, что 1все сделанные выводы строго
справедливы для условия (82). В т. м. м. мощностью выше не­
скольких сот вольт-ампер это условие уже не соблюдается
(см.§ 15). Если имеет место соотношение ~:>1,то справедливы
выво:ды, полученные для т. м. м. повышенной частоты. В других
случаях раосмотренные зав'И'Симости будут носить промежуточ­
ный хара'ктер.
Трансформаторы, проектируемые на заданное падение на­
пряжения. В данном случае величина i в (11) определяется за­
данной величиной падения напряжения Ли. Найдем эту зависи­
мость. В § 14 было показано, что для т. м. м. в большинстве слу­
чаев Ли= ина и по (16)
трк
!1и=-.
р
Выражая Рк по ( 17), находим
}- -.
f Рди
V mКокРVк
(95)
(96)
Решая (96) совместно с (11) и (84) и полагая, что i 0 =О,
ибо намагничивающий ток не влияет на Ли (см. § 14) и окно
171

можно делить между обмотками поровну вне зависимости or
величины io, получим
!l=2 И j =2,22/ксВ Ли ScSoк 10-б.
(97)
р
Vк
ПодставJJяя (97) в (11), находим при том же условии
Р= (2,22/KcScSoкBl0- 6)2 т Кокди •
(98)
рVк
Переходя к удельному экономическому показателю, можно
получить, используя те же ра·венства,
Э= _Э_ = _____,_? _ ___ к:,
р (2,22/к,.8 \ о-б ) 1 Ко..;ЛU
(99)
где
•
ЭVк
к=---.
э
22
гпsсsок
(100)
Коэффициент к~ отражает ВJiияние на величину «Э» числа
фаз и геометр·ии трансформатора.
Чтобы зависимость «Э» от мощности полvчить в явном вид~.
исключим из (99) линейный размер l, содёржащийся в (100).
Тогда получим, используя соотношение Э = 13 ,
э1v5r
р3
( 101)
Э= Р = ;~р2 к~к~к.f'В8ди8 (2,22 Х 10-6) 8 Кз·
Теперь Кз зависит только от геометрических соотношений
(включая число фаз) и не зависит от абсолютных размеров
трансформатора. Выражение для Кз будет приведено далее при
анализе оптимальной геометрии (см. § 20).
Из ( 1О1) следует, что при постоянном Ли экономические по­
казатели трансформатора у.rrучшаются примерно обратно про­
порционально корню квадратному из мощности. Таким образом,
здесь также имеет место «закон роста». Величина «Э» тем
меньше, чем больше допустимое падение напряжения Ли, при­
чем зависимость эта выражается прнмерно корнем К'вадратным
из величины Ли. Существует также почти обратно пропорцио­
нальная зависимость «Э» от индукции В. Выбор индукции опре­
деляется либо условиями нагрева (допустимыми п01ерями в сер­
дечнике), либо, чаще, допустимым током намагничивания.
Заметим, что если при выводе выражения (16) вместо U1 = Е
принять более точно
172

то (95) предстанет в виде
.:.и= трк
трк•
Р+-г-
Ли
ан (96) - (99) и (101) вместо члена Ли окажется член --
1- ~и·
2
Трансформаторы, рассчитываемые на заданный ток намагни­
чивания.· Как правило, это случай весьма малых трансформато­
ров (однофазных). Ограничимся рассмотрением трансформа­
торов с ленточными разъемными сердечниками.
Поскольку при малых мощностях дJIЯ получения приемле­
мых значений i 0 величину В приходится ограничивать (см. § 1-1,
15), будем считать, что величина В лежит на кривой намагни­
чивания ниже ее колена. В этом случае оказываегся, что н. с.,
приходящаяся на зазор, значительно больше, чем н. с. на маг­
нитный сердечник. Рассматривая уравнения (l l), (12) и (85),
можно получить, пренебрегм1 величиной H _ l .,
и полагая, что
m= 1,
р 4fl0-4 к2 1'2S' 52 io
=---- 01\• ~с()J{--•
п2
о
(102)
Из этого выражения следует, что с данного трансформаторз
можно снять тем большую мощность, чем меньше зазор 6 и чем
больше допустимая величина i0 •
Индукция, соответствующая току io, может быть определен.:~
из выражения
(103)
Для удельных экономичЕ'ских показателей имеЕ·м из ( 102),
с учетом связи Э = /3,
Эп21о
,
1-.
/п210• о
(l04)
Э=р=i;4/10__4-к2 -1·2 кэ=V-PVfu 4/ к212Кз,
ок
ок
где Кэ будет раскрыт НИЖЕ', в § 20, а
к'=-3-.
(105)
9
2
sc sок
При прочих равных данных «Э» зависит исключительно от кэ'·
Легко видеть, что в данном случае это коэффициент, целиком
зависящий от относительной геометрии трансформатора.
Если величина j не ограничивается условиями нагрева, то
окно сердечника может быть всегда разделено между обмот­
ками пополам и в (102), (103) и ( 104) п = 2.
173

§ 19. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ТЕХНИКО­
.ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Т. М. М. И ПУТИ ИХ УЛУЧШЕНИЯ
В предыдущем параграфе были выявлены основные фак­
торы, влияющие на экономические показатели т. м. м. Теперь
мы рассмотрим влияние всех этих факторов.
Режим работы трансформатора. Как было показано, важ­
ную роль играет правильное распределение эJ1ектромагнитных
нагрузок между магнитопроводом и катушками.
Т. м. м. повышенных част от. Наивыгоднейший режим
работы соответствует такому распределению потерь между сер­
дечником и катушками, т. е. та1кому ·выбору величины v = vo
(и соо·rветствено такому выбору величин В и j), при котором
величина ер. по (78) максимальна. Анализируя ер, на максимум,
1..,д'f
т. е. решая ~--· = О, получим, что величина v0 зависит от па-
-tд·1
rаметра ~. определяющего соотношение поверхнос1ей охлажде­
ния сердечника и катушек по (45). Интересно отметить, что
лишь при ~ = О (отсутствие открытых поверхностей охлаждения
сердечника) режим ма·к·симальной мощности совпадает с режи­
момма1к·симальногок.п.д.,таккакпри~=Оvo=1иРе=Рк·
Этот случай 'Имеет место для тороидального трансформатора.
Для броневого же и·стержневого трансфор'Маторов ~>О и vo > 1.
Таким образом, при желании получить от трансформатора ма­
ксимаJ1ьную мощность, необходимо так выбрать индукцию и
плотность тока, чтобы обеспечить Ре > Рк для БТ, СТ и ЗТ и
Ре=РкДЛЯТТ.
Степень неравенс-гва Ре > Рк оказывается тем большей, чем
больше ~. В то же время анализ показывает, что маК!симу:-.1
члена ер, весьма пологий, т. е. в зоне v ~ v0 величину v можно
варьировать в известных пределах, не боясь заметного про­
игрыша в мощности. На рис. 81 дана зависимость ер, от v в опти-
мальной зоне.
Оптимальные значения v0 могут быть определены по сле­
дующим приближенным формулам при реальных значениях па­
раметра ~:
для ТТ '10 =1;
]
» СТ и 3Tv0= (1+~)1;
» БТv0 =1+~.
(106)
Для лучшего уяснения роли режима работы трансформатора
(величины v) приводим на рис. 82 зависимости вторичной мощ­
ности трансформатора Р 11 ~т v при постоянном перегреве, по-
лученные экспериментально для ряда броневых и стержневых
трансформаторов при частоте 400 гц.
174

Необходимо подчеркнуть, Чтu ьптимаJiьная величина v не за­
висит от качества магнитопрuвода, т. е. от величины удельных
потерь Р10. От последней зависит абсолютная 'Величина мощно­
сти по (77), но оптимальное распределение потерь сохраняется
постоянным, определяемым соотношениями ( 106).
Т. м. м. норм аль ной част от ы. Найдем то оптимальное
значение i0 , при котором трансформатор с малыми потерями Ре
может отдать максимальную мощность Ртах· Подобная задача
р=t
1f,6m
11 'СК =CO'll.tt =~О 0
~u
500
1,0
ш ШZOt•D _,,..
аоо
0,6
zoo
Q, 'f
v,
100
0,2
3
5
11
Зv
Рве. 81. Зависимость членd
Рис. 82. к определению оптим аль-
(р, от V.
ного соотношения потерь.
а - зона оптимальных V·
---
нагрев на столе;
..
•---
нагрев на шасси.
может быть решена путем анализа на максимум от io выраже­
ния, стоящего в квадратных скобках в (89). Вынося за скобки
постоянные члены, устанавливаем, что необходимо проанализи­
ровать выражение
i
[
1+v1+i~ Во
~~-0~~ 1+
Х
( V--.2)2
io
1ООкFе
1+
1+10,
Х 1 /-р-~' /vк].
(107)
v Коксхкд'tк Sок v П~
Приняв условно величину этого выражения при i0 = О за еди­
ницу, можно найти зависимость в относительных единицах Р от
тока io. На рис. 83 представлены зависимости Р от io при раз­
личных эначениях параметра
е---~" f Р !.s.._, ( Vк.
IOOкfe v КокСХкЛ'tк S1,,к v п~
(108)
175

Крайние кривые соответствуют крайним значения·м ~. могу­
щим ИIМеть место при любых пра1ктически возможных сочета­
ниях определяющих его членов. Из ·кривых ви:дно, что макси­
мальные мощности соответствуют токам io = 0,3-0,8. При бс'ль­
ших значениях io роста Р практически не наблюдается, т. е.
увеличивать io сверх этих величин не имеет смысла. Следует
подчеркнуть, что эти значения i0 относятся к трансформаторам
с сердечниками ю1·к из холоднокатаной, так и горячекатаной
стали и при любой их конструкции.
Следовательно, токи намагничивания io = 0,3-0,8 следует
с·читать оптимальными в тех случаях, ког·да заданным является
р
.!.и_
Рта:с
1,0
0,9
/"
·"
0,8
1.0
0,7
0.8
О.б
0,2 0,11 О,б цв
(2 1,~ 'о
0,5 0,2 О,1/ О,б 0,8 1.0 t0
Рис. 83. К определению оптимального тока намаrничиваниа.
только допустИ1мый перегрев. На рис. 83 ~приведены эксперимен­
Рн
тальные зависимости -Р от io, 'Полученные для ряда БТ и СТ
шах
на разрезных ленточн·ых сердечниках.
Если нельзя пренебречъ. величиной Ре по сравнению с Рк,
ка1к это -делалось при выводе (89), и индукция В ограничена
уже услов1шми нагрева, то величины io уменьшатся против ука­
занных (до 0,2-0,15}.
Т. м. м. при заданном токе намагничивания.
Если о:дновременно реализуется :допустимый перегрев, то в (102)
п подставляется по (84) и
Р=
io
(1+v1 + 1~) 2
Эта зависимость в произвольном масштабе построена на
рис. 84. Мощность растет с ростом io, но эффективно - только
до io = 1-1,5. Следовательно, задавать io больше этих величин
в этом случае нерационально.
Бели величина j ограничена 1па~ением напряжения, то в (102)
п = 2, Р = i0 и, естественно, ток io •может оказаться любЬ11м по
величине.
176

Частота питания. Т. м. м. повышенных част от. Еслв
предположить, что удельные потери р 10 с увеличением частоты
сохраняются постоянными, то по (81) получится, что величина «Э»
обратно пропорциональна частоте. Однако даже выбором луч­
шего по качеству и более тонкого материала сердечника посто­
янство удельных потерь сохранять не удается - эти потери растут.
Рассмотрим другой случай - когда материал сердечника ос­
тается неизменным. В этом случае мы 'Можем в (81) ввести за­
ниоимость уделыных потерь Р ~------..----.----,
от частоты по (3). Тогда
окажет,ся, что вави.симость
«э» от f ~выражается членом
VP10
э=--=
f
v·11.2-1,1
1
~о 1-----Ц----+---f------1
--- =
.
(109)
f
10,4 -0 ,15
Крайние значения пока- o,s1--.....s---+----1----.+-----1
зателей степени соответст­
вуют крайним встречаю­
щимся случаям для мате­
риалов магнитопровода в
толщинах 0,02-0,2 мм.
Снижения «Э» в процентах,
рассчитанные в соответст­
вии с этой зависимостью,
приведены в табл. 23 для
0,6 0,8
Рис. 84. Зависимость мощности малых
т. м. м. на разъемных ленточных сердеч­
никах от намагничивающего тока.
указанных двух крайних толщин. При промежуточных толщинах
получим промежуточные результаты по снижению «Э». Практи­
чески удается достигнуть несколько большего выигрыша, пере­
ходя с увеличением частоты к материалам лучшего качества в
соответствии с рекомендациями в табл. 7.
Та1кИ1м образо1м, влияние частоты о.казывае"Гся менее замет-
Таблица 23
Снижение веса и объема)т. м. м. при повышении частоты питания
свыше 400 гц и сохранении материала сердечника
f, гц
l400 lsoolsoo j 1000 j 1200 l1500 J 2000 l2400l5000
при д=О,2
ol5110113J 151 1sJ 21I24\32
Снижение
о1 91241 311351 411481 511
gиv, % прид=О,05-
64
- 0,02
12 Р. Х. Вальян
177

нЫм, чем это ~может покаэать'Ся на IПервыЙ в·эгляд иэ (Sl). ФиэИ­
чески это объясняется тем, что с ростО'м частоты для обеопече­
ния теплового режима приходится ~понижать ра1бочие инду:кции
в сердечнике. Тем не менее, повышение частоты О'Стается доста­
точно ·сильным ~средством уменьшения 1га1баритов т. м. м. По­
это1му в последние •годы, наряду с частотой 400 гц, находят ~при­
менение и более высокие частоты - в:пл·оть •до 2500 гц. В ОША
при1меняются частоты до 5000 гц. На основании сделащrых вы­
водов [выражение (109)] ·можно рекомендовать и щ,альнейшее
повышение частоты (табл. 24).
Таблица 24
Снижение веса и объема т. м. м. при повышении частоты питания
свыше 400 гц и переходе к улучшенным магнитным материалам
Материал сердечника
Снижение g и v, %, при частотах, гц
Марка
1
Толщина, мм
400 1 1000
1
2400 j 5000 j 10000
0,2
-
13
24
32
40
0,15
218
32
42
50
Э35
0,08
528
39
51
59
0,05
532
46
57
64
0,02
-2
27
45
57
66
50Н
1
о, 15
1
-
1
41
1
50
1
60
1
62
0,05
-
50
62
73
76
80НХС
1
о, 10
1
-
1
-
1
66*
1
71
1
74
0,05
-
73*
79
83
* Только для больших мощностей.
В табл. 24 приведены реэультаты расчета снижения «Э» с ро­
стом частоты при одновременном 1Переходе к сердечни•кам луч­
шего качества по сравнению со значениями «Э» при частоте
400 гц и при .использовании для сердечника стали Э35 толщиной
0,2 мм. Таблица рассчитана в •соответствии с .выра~ением
fit
э=--.
1
причем эначения Pi брались по та·бл. 4 и рис. 47.
l(а·к видно из таблицы, ~переходя последовательно к более
тонким .сталям и лучшим материала1м - 50Н и 80НХС, можно
увеличить выигрыш в весах и габаритах в 2-3 раза по ·сравне­
нию с тем, который достигается 1при стали толщиной 0,2 мм. Из
таблицы следует также, что наилучшими материалами, обеспе­
чивающими минимум g и v, являются: для частоты 1000 гц­
сталь Э35 0,05-0,08 мм, сплав 50Н О, 1-0,15 мм; для частоты
2400 гц- сталь Э35 0,05-0,08 мм, оплав 50Н 0,05 мм; для ча-
178

-сtоты 5000 гц - сталь Э35 0,05-0,08 мм, сплав 5ОН 0,05 мм,
сплав 80НХС 0,05 мм.
Сталь Э35 0,02 мм в этом диапазоне ча.стот .никакого выиг­
рыша не дает; снижение толщины стали с 0,08 до 0,05 мм дает
весь'Ма малый эффект. Очень эффективно применение опла:вов
50Н и 80НХС, однаrко он.и значительно дороже, чем сталь Э35.
Применен:ие спла'Ва 80НХС на частотах до 2400 гц и при малых
мощностях на ·более высоких частотах ограничено низкой индук­
цией насыщения сплава. В этих случаях можно :применять сплав
ЗЗНКМС, дающий rПочти тот же выигрыш (толщина 0,05 м.и).
Сплаrв 50Н при повышенных 11астотах может быть заменен
сталью ЗСТА 0,05 мм •с сохра·нен.ием ·того же эффекта.
Следует О'ГМетить, что реально достигаемые выигрыши не­
сколь~ко ниже указанных в таrбл. 23 ,и 24, 1поС'кольку с ростом ча­
стоты несколько раст.ет сопротивление проводников (Q) за ·счет
вытеснения тока, ·ЧТО заметно, правда, лишь 1при ·больших мощ­
ностях - толстых проводах, и пос.кальку для разъем1ных ленточ­
ных сердеч.нико·в потери растут неоколько ~больше, чем для ма­
териала (см. табл. 16).
Т. м. м. .норм аль ной част от ы. Согласно (94) при
прО1мышленной частоте «Э» примерно обратно пропорционален
частоте. Это верно до тех пор, пока потери в серlдечнике не ста­
новятся значительными. В против·но1м случае с ростом ча·стоты
приходится ограничивать индукцию из условия нагрева, и выиг­
рыш от роста f уменьшается. Особый интерес представляет пе­
реход от нормальной •частоты к частоте 400 гц. Посколь~ку для
траноформаторов повышенrной часrоты «Э» не за•висит от мощно­
сти Р, а для нормальной частоты «Э» уменьшается с ростом
мощности, выи11рыш 1в :веС'ах и га•баритах при переходе от 50 гц
к 400 гц уменьшается с ростом мощности.
Расчеты и опыт поюазывают, что при .равной мощноС"Ги и
перегреве 50° для .малых тр,анаформаторов (10-20 ва) дости­
га·ет.ся выи11рыш 1В 5-6 ,раз, для больших (1000-2000 ва) -
в 2,.S -3 раза (имеется в виду 'Использова1Ние одного !И того жr
материала, но для каждой частоты пр1и оптимальной толщwне).
В одном и том же типоразмере ·на частоте 400 гц можно
получить :большую мощность для rс•аrмых малых типоразме·
ров в 8 раз (максимально), для больших 11Ипоразмеров­
в 2-2,5 раза. Таким образом, переход ·к частоте 400 гц дает
особенно ·большой эффект для •малых тра~нсфор'Мато,ров.
Т. м. м. при постоянно1м rПадении на1пряжения.
По (101) величина «Э» примерно обратно пропорциональна ча­
стоте f при условии В = const, что имеет место для маленьких
трансформаторо.в. Если, однако, из условий нагрева индукцию В
тре·буется снизить, то зави•симость «э» от f будет выражена сла­
бее. Приняв по (4)
-
/1,5 в-
-v- - !0,75
Ре=•=Ре=
'
12*
17~

nолуч.им
Аналогично влияет частота на показатели малых трансфор­
маторов, рассчитываемых на заданный ток на1ма:гничивания
[ом. (104)].
Перегрев. Т. м. м. повышенных част от. Согласно (77)
мощность трансформатора прямо пропорциональна перегре·ву Лtк
50
fOO
Рис. 85. Влияние величины перегрева
на мощность, отдаваемую трансфор­
матором.
и коэффициенту теплоотдачи.
Уделыные показатели по (81)
обратнQ пропорциональны этим
величинам. Поэтому повыше­
ние рабочего перегрева являет­
ся действенным средством сни­
жения весов и габаритов т. м. м.
повышенной частоты. Отсюда
видно, какое важное значение
имеет при.менение для этих
трансформаторов изоляцион­
ных материалов повышенной
нагревостойкости, позволяю­
щих реализовать повышенные
перегревы. Увеличение пере­
грева с 50 до 70°, например,
поз,воляет
уменьшить
вес
и объем трансформатора в
1,4 ,раза, т. е.1на 30%, увеличе­
ние перегрева с 50 до 100° -
в 2 раза. При Лтк = 100° реаль­
ный удельный вес в конструкцИ!И можно снизить до 1,5 г/ва.
В (81) с ростом Лtк растет и удель·ное сопротивление Q· Это,
одна1ко, не меняет результата, поскольку одновременно примерно
в той же степени растет аи по (54).
В подтверждение оделанного вывода на рис. 85 !Приведены
зависимости вторичной мощности Р 11 от перегрева, полученные
экспериментально для различных транофоР'маторов. Кривые «э»
будут обратными по отношению к кривым Р 11 • Аналогично
nлияет на величину «Э» коэффициент теплоотща·чи ан. О мерах
по его повышению говорилось в § 16.
Необходимо подчер·кнуть, что 011меченная зависимость «э»
от Л~-к будет сохраняться лишь до определенного предела вели­
чины перегрева. В са1мом деле, увеличение перегрева означает
возможность увеличения j и В по (75) и (76). О1дна1Ко из двух
этих величин только j можно увеличивать без ограничений (если
не ограничивает заданная величина Ли), рост же В ограничи­
вает явление насыщения сердечника. Дальнейший рост выде-
180

ляющих1ся в трансформаторе !Потерь идет толыко за счет потерь
рк, потери же в сердечнике остаются постоянными. Поэтому мы
неиЗ'бежно придем к условию Рк»Рс, характерному для транс­
форматоров нор·мальной частоты. При этом условии влияние
Л-rк на «Э» становится иным. Ука'Занный граничный перетрев
д< тем !Выше, чем выше мощность (1размеры тра1нсформатора)
и чем ниже ,качество сердечника.
Т.м.м. нормальной частоты.К:ак отмечалось, это
будет та.кже ·слУ'чай и т. м. м. повышенных частот с повышен­
ными перегревами, '!lревышаюЩИ'МИ л<. Обращаясь к (94)'
легко заметить, что здесь зависимость «Э» от Л-rк и а.к выражена
слабее и определяется величиной, обратно пропорциональной
примерно корню квадратному из Л-rк и а.к. Поэтому для т. м. м.
нормальной частоты увеличение перегрева и улучшение теплоот­
дачи менее эффективны. При тех же, что при·водили·сь выше, ро­
стах перегревов с 50° д:о 70° и до 100° ·снижение «Э» выразится
цифрами по (94): 15 и 30%. Экопериментальная зависимо·сть
мощности Р 11 от перегрева для т. м. 1м. на 50 гц приведена та1кже
на ри·с. 85.
Т.м.м.при высокихперегревах.Повышениемощ­
ности данного трансформатора или, что то же, снижение вели­
чины «Э» с ростОlм перегрева не может, одна1ко, происходить
бес·пред:ельно. Сильное повышение температуры обмото1к при:во­
дит к заметному росту падения на1Пряжения ЛИ, ·которое не У'ЧИ­
тывалось при выводе формул (81) и (94). К:а·к следствие при
очень больших перегревах рост полезной, вторичной, мощности
с ростом Л-rк в•се более зам·едляется.
Существуют такие предельные перегревы, дальнейшее пре­
вышение которых не толь~ко не дает роста мощности, но приво­
дит даже к ее па,дению, т. е. росту удельных весов и га1баритов.
Такими предельными перегревами по ,данным А. Ф. Сенченкова
являются при медных !Проводах в·еличины 200-4000 ·для ча­
стоты 50 гц и 350-'600° для частоты 400 гц. Чем меньше вели­
чина Ли, тем выше эта .граница.
Коэффициенты заполнения. Влияние коэффициентов запол­
нения Кок и к 0 на удельный объем, удельный вес и удельную
стои.мость ~будет различным. Для полУ'чения v положи1м в (81),
(94), (101) и (104), что Э= V. Тогда о·кажется: для т. м. м. по-
вышенных частот
1
v=~==
-
VксКок
для т. м. м. нормаль·ной ·частоты
1
v = ---:::::::: ---==
~ Кс~
(110)
(111)
181

при постоянном падении напряжения
1
при постоянном намагничивающем токе
1
v=- .
Кок
(112}
(113)
Повышение величин Кс и Кок. таким образом, позволяет су­
щественно уменьшать удельный объем (если соблюдена опти­
мальная геометрия по объему). Влияние Кок примерно одинаково
в пер.вых трех .случаях и осо1бенно резко выражено в случае за-
данного тока io для очень малых трансфор·маторов (по условию
рассмотрения). Влияние Кс примерно одинаково и весьма суше·
ственно в двух средних случаях; это влияние менее сильно вы­
раж-ено в случае трансформаторов повышенной частоты. Физи­
чес~кая основа полученных зависимостей для наиболее важных
первых трех случаев состоит в том, что для сохранения допу­
сти•мой величины потерь в ·ка-тушках с ростом ~кок приходится
снижать плотность тока j, ка.к это следует из (75) и (96). Ана­
логично для первого случая в соответствии с (76) при увелц·че­
нии Кс .приходится снижать инду•кцию В.
Большое влияние кс на «э» для т. м. м. нормальной частоты
приводит к вывцду, чrо з1десь применение тонких сталей не
только беополезно, пооколыку снижение потерь в сердечниках
ввиrду их малых величин излишне, но и вредно, та1к ка1к вызы­
вает снижение Кс (см. табл. 13, 15). Сложнее обстоит деле»
с удельными весом g и стоимостью «Ц». Учтем, что
О=Ок + Ос=Кокiк Vк + Kcic Vc.
(114)
Если из полной стон.мости транофор.матора выделить имею­
щую наибольшее значение и поддающуюся строгому учету стои­
мость а1ктивных .материалов, Т·О
Ц=цкQк + Uсйс=UкКокiк V.< + ПсКсiс Vc.
(115)
В этих выра·жениях Gк и Gc - веса активных материалов ка­
туше.к и сердечника; Ук и Ус - их ·удельные веса; Vк и Vc --
объемы, занятые катушка·ми и сердечникам; Цк и Цс - цены еди-
ниц веса провода катушек и материала •сердечника. "
Из (114) и (115) следует, что в (81), (94), (101) и (104)
(для э = g и э :d u) Кс и Кок присутствуют не только в явном,
но и неявном виде, входя в Кэ (кg или Кц соответственно). Пре­
образуем (114) и 115):
й=ткvк{к0к+кс~:::)·
(116)
ll=UciкVк(~Koк+кc ~: ~:)·
(117)
182

в
Vc
реальных т. м. м. отношения У; лежат в 1пред~лах
0,2-3, отношения ~: при заданных материалах известны.
Дальнейший анализ произведем для различных случаев раз­
дельно.
Т. м. rм. повышенных частот. Полагая, что в (81) и
(80) э = g, Э = G и подставляя G по (116), получим
!
о.в
~6
·~·чz
4Z
-
(Кок+ у-;:-. lc . Vc
g=
-
-
-
-,
Кс
Кок lк Vк
ц= ~ VКок+ vк~. ~JVc.
Цс Кс
Кок Тк 'JVк
Vc
v;
щ
1
...... _
-о...
-
щ
... __
---
1,45
~
.. --
-
Z,9
---
~
--.
4
-- -'
О,
'"
-
-'):
-
'·
zз
н
f,'fJ
9
ч• 0,6 0,8 1кок
0,7 0,8 0,9 1Кс
Рис. 86. Зависимость удельного веса т. м. м. от коэффициентов
заполнения окна и сердечника.
(118)
(119)
Кривые g в произвольных масштабах построены по ~18) на
рис. 86 в функции Кок и Кс при неокол1>ких значениях _!:... ДJIЯ
Vк
случая медных проводов. Под:чер·киваем, что кривые д.'IЯ разных
~ нельзя сравнивать между собой, поскольку они построены
Vк
в разных масштцбах. Можно лишь определить влияние Кок при
данном ~ (и данном Кс) и влияние Кс при данном ~ (и дан-
Vк
\1к
ном Кок). Результаты оказываются весьма интересными.
Максимально возможное повышение кс и Кок совсем не
всеrща приводит 1К снижению удельного веса, каrк это обычно
принято считать. Повышение Кок в.плоть до единицы полезно
183

~
Ус
только при ~·ольших отношениях V (т. е..в трансформаторах,
к
«бедных 1медыо»), при этом увеличение Кок эффективно до вели­
V
чин 0,5-0,7. При малых же _с (у «богатых медью» трансфор-
Vк
маторов) существуют определенные оптимумы Кок, лежащие
в пределах 0,2-0,4. Увеличение Кок сверх этих значений приво­
дит даже к увеличению удельного веса траноформатор,1. Ана.по­
rичная картина и в отношении Кс. В т. м. м., «бедных сталью»,
ц
12
10
8
6
2
Vc_ 1
v"
~-~v _.,1""'
-"'
} !!к= fO
цс
......,
н-
,......,.
/ ~'{fIJi'
1
/ 1,1/],-
v~,
\ ' ~ ./'[46/v
>- 1-JJ(
~~3
~ Z,9
>-- -1:'
~~
1...-
~~
/ 145
ц t--+-+-~~:;;:±::::t::+--+-н }цк=5
б
~""'F--::Ь-"'l"::::al. ц с
l1 ,/;i'") "' 0,46
.__
"~~
~~
.....
~23
-~
Q2 0,'f
О,б 0,8
1к0к
0,2
0,8 1кок
Рис. 87. Зависимость удельной стоимости т. м. м. от коэффициента
заполнения окна.
повышение Кс рационально вплоть до единицы, в чрезмерно «бо­
\'
rатых сталью» (большие _с) увеличение Кс выше 0,7-0,8 даже
Vк
вредно.
Таким образом, с точки зрения получения мини1мального
уде.11ьного веса не следует стремиться к достижению Кок выше
0,2-0,4 для т. м. м., «богатых медью» (при весе стали не больше
веса меди), в частности, для тороидальных трансформаторов.
Наоборот, вт. м. м., «богатых сталью»(~: >; 1,5:-'~2), не сле­
дует стремиться к большим Кс. Физически сказанное объясняется
те-м, что в соответст.вующих случаях снижение j и В из-за роста
Кок или Кс, согласно (75) и (76), приводит к более медленному
росту мощности, чем рост веса по ( 114) с возрастанием Кок и к0 •
В еще большей степени проявляется указанный характер
влияния Кок на стоимость «Ц». Все минимумы «ц» по сравнению
с g сдвинутся в сторону меньших Ко«• поскоЛьку обычно~::> 1.
184

На рис. 87 (в произвольных 1масшта1бах!) построены по
(119) зависимости «ц» от Кок при Кс = 0,9 и ~= 3, 5, 10.
Uc
Из кривых видно, что большие значения Кон выгодно иметь лишь
в трансформаторах, «~бедных ·Медью», ·при дешевой меди. При
дорогой ·Меди ( ~: = 1О) Кон .не :имеет .смысла иметь .выше 0,3,
та.к как даже в «~богатых сталью» трансформаторах стоимость
затраченных 1материалов 1при этом начинает возрастать. В транс-
у
фор1маторах 'С малым отношением _с оптимальные Кок лежат
Vк
не ,выше 0,15-0,2.
Поскольку ~ > 1, то, как это ясно из сопоставления (118)
Uc
и (119), оптимумы по Кс сдвинутся в сторону больших значений
по сравнению с рис. 86.
Из характера влияния Кон на g и «Ц» следует, что при суще­
ствующей геометрии трансформаторов и использовании ме1ди
нет ника1кого смысла переходить от обычных проводников к тон­
кой фольге (что позволяет резко повысить Кон), если только ре­
шающим не является требование минимального объема, чего
обычно не бывает.
Если вместо меди в трансфор1маторе при1менить алюминий,
который в 3,3 раза легче меди, то кривые зависимости g от Кон
v
и Кс сохранят свой характер, но прежним значениям _с_
Vк
будут соответствовать кривые, у которых 'Значение этого пара­
v
метра :в 3,3 .раза меньше. При реалЬ1ных ~ получится,
к
что увеличение Кон будет эффективным во всех случаях.
Кривые g в зависимости от Кок и Кс приведены на рис. 88.
В «богатых алюминием» трансформаторах снижение веса
дает увеличение Кок до 0,3 и выше, в «бедных алюминием» -
вплоть до единицы, в промежуточных случаях - до Кок =
= 0,6-0,8. Оптимальные значения к 0 , наоборот, соответственно
уменьшаются, и для получения минимума g не следует иметь Кс
более 0,7.
Т.м.м. нормальной частоты. Полагая в (94), чтn
э=gиэ=ц,раскрываяК:э[см.(129)§20]приЭ=GиЭ=ll
и беря G и Ц 1по (116) и (117), получим
(120)
185

Все сказанное о Кок справед.11иво и здесь, поскольку зависи­
мость g и «Ц» от Кок практически та же. Повышение же Кс здесь
выгодно _во всех случаях, поскольку с ростом Кс в выражении
( 120) g и «ц» ·моно·юнно у~меньшаются и тем сильнее, чем транс­
форматор «1беднее сталью».
Т.м.м.при заданном1Падении напряжения.За­
висимости g и «Ц» от Кок и Кс аналогичны только что рассмот­
ренным, поскольку в отношении этих •коэффициентов выражения
(101) и (94) примерно аналогичны. Оптимальные значения Кок
сдвинутся немного в сторону б6.ТJьших значений.
,
1 "'-
ок
0,8
Vc
fк
46
O,ZJ
щ
о,•
щ
Z,Э
-
-
-
-
_L,...o- -
~--
o,z
Рис. 88. Зависимость удельного веса т. м. м. от коэффициентов за·
полнения окна и сердечника при алюминиевых обмотках.
Для малых трансформаторов пр и зад ан но м то к е на -
магничивания из (104), (105), (116) и (117) получим, что
повышение Кок уменьшает g и «Ц».
•••
Таким образом. соблюдение оптимальных величин Кок яв­
ляется ·серьезным фактором снижения стоимости, а в отдельных
случаях и веса т. м. м., оно 1может принести зна·чительный эко­
.ном~ический эффект, ос.абенно в услО1виях крупносерийного и
массового производства. Наряду с соблюдением оптимальных
Кс, это позволяет в ряде. случаев улучшить и технические пока­
зател•и а1ппаратуры различного назначения, преж·де .всего авиа­
ционной. Эти до ·сих ~пор не замеченные резервы должны ·быть
безусловно использованы при проектуровании т. м. м.
За1метим, что на практике могут иметь место отклонения от
зав·и~симостей (118)- ( 120) из-за неrоторого изменения условий
теплоотдачи при изменении Кок и Кс и из-за реального измене·
ния геометрии трансфор1матора ло сравнению с принятой в ана­
лизе (см. § 20). Важно отметить, что по последней причине ис­
пользование уменьшенных величин Кок во многих случаях не
приводит к увеличению объема трансформатора.
186

Вопросы выбора оптимальных 1ко·эффициентов заполнения
01кна тесно ·связаны 1с вопроса1ми оптимальной геометрии и прин­
ципа,ми 'построения ря1дов сердечников трансформаторов. Со'>Т­
ветствующее рассмот.рение будет проведено 1в даль·нейшем (см.
§20и21).
Материал сердечника. Для т. м. м. повышенной ча-
с тот ы критерием ~качества сердечника является в·еличина
удельных потерь в нем. По (81) э = V Р1о (при равных кс).
В та·бл. 25 пр1иведены данные, характеризующие снижение g
и v при переходе последовательно к 1более качественным мате­
риалам. Величины р10 взяты 1по табл. 3. Строго говоря, ·следо­
вало .бы взять ~потери для .готовых 'Сердечников по (5), ~на ко
для сопоставления это не и.меет значения.
Мате-
риал
Э44 1
1
Э35
Снижение g и а при переходе последовательно
к более качественным материалам
Таблица 2.'i
'
Снижение (1 и g, %, по отношению к
Тол-
р при
10
щи на,
400 гц,
Э44
Э44
Э35
мм
вт/кг
предыдущему
материалу
0,35 мм 0,2 мм 0,2 мм
0,35
19
-
-
-
-
0,2
12,5
19
19
-
-
О,1
10,5
8
25
8
-
1
1
0,2
9,5
5
29
13
-
о, 15
9
2
31
15
2
0,08
8,5
3
33
18
5
0,05
8,5
о
33
18
5
1
1
Переход от штампованных на·борных сердечников из стали
Э44 0,2 мм к ленточным сердечникам из холоднокатаной стали
Э35 0,15 мм обеспечивает снижение веса и объе·ма трансформа­
торов примерно на 15-20% (есл·и величина индукции ограни­
чена условия-ми натрева). Выигрыша .в стоимости материалов
пра1ктически не ~получается ввиду того, что сталь Э35 нес~колыко
дороже. Переход от одной I1руппы ·качества ленточ'Ных ~сердеч­
никО'В к соседней (CIM. табл. 17) приводит .к ·разнице в весе и
объеме на 7% (при сохранении Л't'к).
Роль материала при повышении частоты сверх 400 гц была
рассмотрена выше.
Для т. м. м. нормальной часто·ты и рассчиты-
ваемых на заданное падение •напряжения ре­
шающую роль играет величина индукции на колене кривой
187

намагничивания. Согласно (94) пер·еход от горячекатаных (Во=
= 10 500 гс) ·сталей к холоднокатаным (Во= 15 500 гс) с ис­
пользованием ленточных сердечников дает снижение веса и
"
7/( 15 500 )8
объема ;в V 10 500 = 1,4 раза, т. е. примерно на 30%. Прак-
тически тот же результат получается 1по (101). Стоимость мате­
риалов, несмотря на удорожание стали, снижается на 10-20%.
Как види1м, выигрыш более существенен, чем для тра!iсформа­
торов по.вышенной 1частоты. Следовательно, переход к холодно­
катаным сталям особенно эффективен для т. 1м. м. нормальной
ча·стоты и для т. м. м., рассчитываемых на падение на1Пряжения
(т. е. при ограничении величины индукции условиями намагни­
чивания).
Большой выигрышдостига·ется и для трансфор·Мато-
ров с·заданны1М то1Ком намагничивания.
Некоторое распространение на пра1ктике получили на·борные
сердечники, пласти1ны которых штампованы из холодrнокатаной
текстурованной стали. Как показывают расчеты, на повышенных
частотах такие трансформаторы не имеют ника·ких преИlмуществ
по сравнению 1с трансформатора'Ми на сердечниках из горячека­
таной стали Э44 0,2 мм, а на частоте 50 гц достигаемый выиг­
рыш снижается до lб-20% (по сравнению с Э43 0,35 мм). При­
менение тороидальных сер1дечников со штампованными ~пласти­
нами из текстурованной стали не дает выигрыша ни в каких
случаях.
Проводниковый материал (применение алюминия). ВлияниР
материала проводов характеризуется в выражении для «9)> ве­
личинами удельного ·сопротивления Q и удельного веса 'Ук (вхо­
дящего в Кэ для Э = G). Практический интерес представляет
один :конкретный вопрос - ·возможность эа1мены меди алюми­
нием. Из (81), (94), (101), (110)-(112) и (114) следует, что
для всех ·случаев с достаточной точностью
V= Vр; g=Vр(~Кок+ксVc).
(121)
Кок
Кок 1с
Vк
Все величины, относящиеся к случаю медных проводов, бу­
дем •снабжать индексом «~'>, •К случаю 'ис~пользования алюми­
ния -индексом «а». Тогда на основании (121) изменение v и g
при переходе к алюминию 1бущет выражаться отношениями
(122)
(123)
188

Имея в виду, чtо
1!_ = 1,6,
(124)
Рм
получим из (122), что при равных Кок (км= Ка) трансформатор
с алюминиевыми обмотками будет всегда больше по объему
примерно на 30%. Иначе 1мож·ет обстоять :дело с ·весом, по­
скольку алюминий в 3,3 раза легче меди.
Отношение Ж!. по (123) построено на рис. 89 в зависимости
gм
V
от Кок для различных _с . Из рисунка видно, что переход калю-
Ук
минию при равных Кок и Кс дает выигрыш в весе ( :: < 1) для
трансформаторов, «бедных сталью» и со средним ее количеством
при достаточно больших Ко!(, причем этот ВЫИ1Грыш тем больше,
чем больше Кок· Объяснение этим фактам дают кривые на рис. 86
и 88, рассматривавшиеся выше: gм с ростом Кок уменьшается го-
V
раздо медленнее (а при малых V с даже растет), чем g8 • На
к
рис. 89 vриведены однов~реме~нно к~ивые gм и g а для средних ~ве-
,rшчин _с , причем при каждом _с масшта·бы g 8 и gм одина-
Ук
Ук
ковы.
Чтобы пра~Вилыно оценить эффект от пр:име1Нения алю-
1миrния, учтем, что ·использование его 'В виде фольги (см. § 12)
обеспечивает получение Кок до 0,6-0,8. Удельные веса транс­
форматора с алюминиевыми обмотками при этих Кок надо срав­
нить rc удельными весам:и тра-нсформатюров .с медными обмот-
V
ка ми при оптимальных Кок = 0,4 для _с_= 0,46, Кок = 0,6-0,8
Ук
v
для Уск = 1,4б. Выигрыш при этих условиях составляет око-
ло 30% 1для менее «·богатого сталью» трансформатора и 01юло
10% для -более «"богатого» (см. рис. 89). В пер.вом случае со·
гласно (121) rбудет получен и некоторый ·выигрыш в объеме. Во
втором случа·е в объеме по-прежнему 1будет иметь 'Место про­
игрыш.
Если для случая алюминия сохранить Ко!( на уровне его ве­
личины для круглых медных проводов (0,25-0,35), то, как
v
видно из рис. 89, при _с = 0,46 получим экономию в весе
Ук
5-12%, а при ~ = 1,45 вместо экономии окажется проигрыш
Vк
в несколько процентов. В объеме проигрыш получится для обоих
значений ~.Таким образом, применен~ алюминия в виде
Vк
обычных круглых проводов улучшения показателей т. м. м.
189

дать не м'ожет. Другое дело при использовании eto в виде фольru
при высоких Кок· Здесь налицо существенное улучшение эконо­
мических показателей трансформатора. Можно также ожидать
повышения коэффи~циента теплоотдачи за счет прямого теплоот­
вода через торцы фольговой катушки.
Отметим, что воп1рос об эффективности внедрения алюмИ­
ния тесно свя'Зан с геометрией трансформатора (отношение
Vc)
у; , на что соответствующее 1в•нимание будет о'борэще·но в еле-
fi
gмl
о.в
0,6
о.ч
az
0.2 о,ч 0,6 0,8
Vc
v;;
z,s
1,115
ом
o.za
fк
он
у
f,6
l!J
f,2
о.в
0,6
м
J,Z
o.z о,ч Q6 а.в f/(
ок
Рис. 89. Сравнение удельных весов т. м. м. с медными и а.~юмн­
ниевыми обмотками.
дующем ·параграфе. На·аом.ним также, что при пО'вышен;ных
ча·сrотах осО1бен~ностью оптимаJIЬlноrо по ,весу трансформатора
с алюминиевыми обмотками является пониженная величина Кс
(см. рис. 88). Использование алюминия 1В виде фольги осо~бенн.о
удобно осущес11вляется в галетных тра1ноформато~рах (см. гл. 11),
что является одн:им из достои1нств этой .коноетрукции.
Говоря о применении алюм.иния вместо меди, следует учиты­
вать и то о.бстоятельст.во, что он менее дефицитен. После пре­
одоления некоторых технологических трудностей т. ·м. м. с алю­
миниевым.и обмотка'Ми получат самые широкие перспективы
применения ,в техни.юе.
***
Мы рас•смотрели влияние на показатели т. .м. м. всех фа~кто­
ров, за исключен}iем геометрии. Анализ этого вопроса произво­
дится в следующем параграфе. Напоминаем, что раз•бивка
трансформаторов на группы, по 'Которым ведется расс,мотрение,
содержит условности, оговоренные в § 15.
190

§ 20. ОПТИМАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Т. М. М.
Выражение основных характеристик трансформатора через
его геометрию. Геометрия трансформатора - это совокупность
соотношений его основных раэмеров. Придать трансформатору
оптимальную геометрию -эначит обеспечить его минимальный
вес, объем, стоимость, так как при всех прочих равных данных
согласно (81), (94), (101) и (104) э= к3 • Геометрия трансфор­
матора при полном использовании окна целиком определяется
~еометрией сердечника, поскольку она для данного сердечника
получается однозначной. Геометрия же сердечника, в свою оче­
редь, может быть целиком охарактеризована тремя соотноше-
о)
100 ю
•!
._:.-@
"
fgo
.ц."'
-11
-11
..,,
Рис. 90. Обозначения основных размеров сердечников различных типов:
а - броневой; б - стержневой; d - тороидальный; г - трехфазный.
ния1ми из четырех его основных размеров - ширины и толщины
стержня и ширины и высоты окна. Обозначения этих раЗ'меров
для всех типов трансформаторов показаны на рис. 90. Взяв
один из раэмеров за базовый, можно остальные три выразить
в долях этого размера, т. е. в относительных единицах. При1мем
.за такой базовый размер ширину стержня а. Тогда геометрия
т..м. м. полностью определит1ся тремя ·С·оотноше.ния,м.и
с-ь.
-
h
125)
Х=а; У-а' Z-a ·
(
Иначе
с=ха; Ь=уа; h=za.
(126)
Через ·базовый раэмер а и ~безра'Змерные коэффициенты х, у,
z .можно выразить все характеристики трансформатора, завися­
щие от геометрических размеров: сечения, поверхности, объем,
а при использовании дополнительно некоторых ':постоянных ве­
личин также и вес и стоимость. Например, геометрическое сече­
ние сердечника Sc = аЬ, с учетом (126) Sc = уа2• Объем броне­
вого трансформатора
V=2(а+с)(Ь+2с)(а+h);
с учетом ( 126)
V=2(1+х)(у+2х)(1+z)а8•
191

Используя (114) и выражения для объемов Vс и Vк, можн<>
НаiПисать для веса (сердечника и кату1Шек) БТ
G=rккок2сh (а+ Ь + 1; с)+ rскс2аЬ(а +с+ h)=
= [jкКок2ХZ(1+;Х--!-у)+jсКс2у(}+Х+Z)]а8•
Аналогично iПишутся остальные выражения.
Легко видеть, что все рассматриваемые величины выра­
жаются формулами вида
'Pt (х, у, z) а",
(127)
где а может ~принимать значения от 1 до 3, а хара1ктер функ­
п:ии (jJi зависит от определяемой величины и типа трансформа­
тора. При этом функции (jJi дается индекс, связанный с опреде­
J1яемой величиной - для сечения сердечника она записыdается
как (jJs, объема трансформатора - (j)v, стои1мости (цены) - (j)ц
и т. д. Пол1ная сводка подобных '3авиrоимостей 1и фу~нкций IJJi, ис­
пользуемых далее, приведена в табл. 26. (О, V и Ц пони­
маются так, как это было оговорено в § 18.)
Метод анализа. Если подставить формулы типа (127) со­
гласно табл. 26 в (80), (93), (100) и (105) и произвести в (93),
( 100) и (105) алгебраические преобразования для исключения
абсолютного размера а, то выражения для ,коэффициентов Г('О­
метрии Кэ примут следующий вид:
при постоянном перегреве Лтк для т. м. м.:
повышенных частот
к-m
"VМк
э-тз
'
П!Сf>sерокСf'1ж (1 + ~)
(128)
нормальной час'Готы
V[( 1 )2ер ]3
Кэ= 'Рэ
---
+;
терsерок Сf'пк
(129)
при постоянн·ом падении напряжения Ли
V[ер]з
Кэ=Сfiэ
к
;
т (Cf'sepoк) 2
(130)
пrри постоянном токе нама1гничи.ва1ния io
1
Кэ= 'Рэ -,г=- •
Сf'ок r Cf's
(131)
Функции IJJi берутся по таtбл. 26. При этом, если рассматри­
вается ущельный вес э = g, то в (128)-(131) на:до положить
ЧJэ = qJg. Соответственно получим к~= к1. Прw рассмотрении
192

Таблица 26
Функции геометрии 'fi для различных типов т. м. м.
Расшифровка 'fl
1
Значения 'fi д.1я трансформаторов
Чему Связь с ба-
1
соот-
зовым раз-
броневого - БТ
стержневого - СТ
1Ороидальноrо -ТТ
трехфазного - ЗТ
1 однокатушечного стержневого - lCT
?1
ветст-
вует
мером а
'fl
1
lc
1
lc = 'fza
1
2(х+г+f) 1
2(x+z+ ;)
1
т.(х-t-1)
1
Зх+2z+4,4
1
2(x+z+ ;)
'fs
1
~с
1
Sc = 'fsa2
1
у
1
у
1
у
1
у
1
у
'fок
1
Sок
1
Suк = 'f,,ка~ 1
xz
1
xz
1
_!_т.х2
1
~z
1
XZ
4
1
2
'тпк
1
Пк
1
Пк = 'fпка2 \ 2[7tx(x+z) +2x+z]
1
2[vt;(х+2z)+(х+ z)(у+2)] \7t-V2х2+4х+4(; +у++V2x2+4х+4)1
2[ ~х ( ~ +г)+(х+г)]
1
2[т.х(х+z)+(х+~)(у+2)]
1
1
Пс='fпса2[2[у(2х+z+3)+2х+ z+2)1
1
1
2
1
2[у(х+ : +2)+2х+z+4]
'fпr
Пс
2[у(х+4)+2х+4)
о
-
(2х+3)(у+2)
3
1
1
1
1
[2[7tX(х+z)+(2х+ z)(уt- 1)]12[7t; (х+2z)+2(х+z)(у+1)]
1
'
1
2[7t; (; +z)+y(x+I)+x+z]
1
21т.х(х+z)+ (х+ ~ )(Зу+2)]
1
'
'
2
'f
п
Пк = 'fпка
't'пк = 'fпк
пк
к
'fк
1
v"
1
Vк = ?11.аз
1
2хz(~х+у+1)
1
( 7tX
)
2xz -
4- +у+1
1
7t(х )
"2 "2+у (х2+2х+2)-11у(х+1)
1
XZ(1t:+J+])
2xz("';+у+1)
1
1
1
1
1
1
1
'fc
Ус Vc = 'fсаэ
2у(х+z+1)
2у(х+z+2)
7tJ(x+l)
-
у(4х+Зz+6)
2у(х+z+2)
3
'fv
1
v
1
V = 'fvaз
1
2(х+ 1)(2x+y)(z+ 1)
1
2(х+ l)(x+y)(z+2)
1
2(х2+2х+2)(~ +у)
1
3(х+1)(х+у)(z+2)
2(х+ 1)(2х+у)(z+2)
'fg
1
G
1
G = 'f'к"з
1
т (Кок'Тк'fк + Kc"fc'fr)
'fз
1
1
1
т10- 3ц<. ( ~: Кок'Тк'fк + Kci~'fc)
'fц
ц
Ц = 'fцаз
'fэ
1
э
1
Э = 'fэаз
1
'fэ есть либо 'fv• либо 'fg• либо 'fц
1
П р и м е ч а и и я. 1. Для ЗТ объем V дан на весь трансформатор, все остальные величины-на одну фазу; при этом 'f'l - для крайних фаз; 'Рпк, 'Р'
-
для средней фазы; 'Ре ,
пк
'Рпс - как одна треть от полных велич11н на трансформатор.
2.1к,1с
-
удельные веса активных материалов катушки и сердечника.
3. Впияние закруглений уг~ов у прямоугольных ленточных сердечников не учитывается (погрешность по весу сердечника при этом около 5%),
4. Значения 'f'пк, 'f'пс,
'f'пк' 'f'к ,
' f 'v даны для случая полного заполнения окна сердечника катушкой.
Р. Х. Вальян

удельного объема э=V, <J>э=q>v и Кэ=Кv, при рассмотрении удель·
НОЙ СТОИМОСТИ Э=Ц, <J>э=q>ц И Кэ=Кц.
ПосколЬ1ку каждый тип трансформатора имеет свои выраже­
ния для IJJi (см. табл. 26), ~коэффициенты геометрии оказываются
различными также и для разных типов. Тиким образо~11. необхо­
димо найти оптимальную геометрию для каждого типа трннс­
форматора при каждом из рассматриваемых усJiовий.
Влияние геометрии на удельный вес трансформаира будег
за.висеть также от вида п~роводникового материала (~медь или
алюминий), поскольку входящий в Kg параметр q>g содержит со­
гласно та1бл. 26 величину у1дельного веса это,го материала Ук·
Влияние геометрии на стоимость будет зависеть от соотноше-
ния стоимостей материала катушек и сердечника цк (см. вы-
цс
ражение для q>ц). Все это следует учесть при анализе оптималь­
ной геометрии.
Соответствующий анализ может .быть произведен по выра­
жениям (128) - (131) путем графических построений Kv, Kg, Кц
в фун1кции трех переменных х, у, z. Рассмотрение ·серии подоб­
ных графиков и сопоставление их между собой позволяет найти
оптимальные сочетания х, у, z.
Заранее оговорим, что зависимое~ и Кэ от геометрии выра­
жены весьма мя.r1Ко, т. е. можно гонорить не об оптимальных ве­
личинах х, у, z, а об оптимальных зонах значений этих величин.
К:роме того, выбирая оптимальную геометрию сердечников, сле­
дует сообразоваться с технологическими особенностями изготов­
ления трансформаторов. Та1к, недопустимо принимать слишком
малые значения х (очень узкие окна) и слишком малые или
слишком большие у (из условий намотки катушек). Из условий
приемлемого соотношения габаритных раз1меров трансформа­
тора нереальны слишком большие или слишком малые значе-
Lс
ния z. Следует также учитывать замечания о величине -.!!'.~_!_
lcniin
приведенные в § 11.
При анализе величин g и «Ц», т. е. при построении Kg и кц,
учтем, что проектирование т. м. м. на заданный перегрев произ­
водится обычно для больших мощностей, на заданные Ли и i0 -
для меньших мощностей (§ 15). Поскольку большим мощ­
ностям соответствуют большие величины Кок. то принимаем:
в первом случае для медных катушек Кок = 0,3, для алюминие­
вых катушек Кок = 0,6; во втором случае, соответственно, Кок =
= 0,2 и Кок= 0,4 (см.§ 12). Величины vк-ПО § 7.
За:метим, чт.о оптималыная геомеТlрия может обеспечить лИ'бо
получение минимальных величин «Э» при заданных, постоянных,
Л'tк, Ли, i 0 , либо, если абсолютные размеры сердечника выбраны
«С запасом»,- получение минимальных Л'tк, Ли, i0• Поэтому тер­
мины «оптимальная геометрия при заданном (постоянном) Л'tк
JЗ Р. Х. Бальян
193

(Ли, i0) » и «оптимальная геометрия из условий обеспечения ми­
нимального Лtк (Ли, io)» являются идентичными.
Зависимость показателей т. м. м. от геометрии. Рассмотрим
последовательно различные типы т. м. м.
Броневые трансформаторы- БТ. Сперва возьмем
обычный случай медных проводов.
fZ
fO
в
6
2
tO
8
6
"
z=Z,5
~
/v
Kg \.-"""" 1
,_ llu
~
Kg
>--1{1)
1
БТ; 11т:к=const, ~ООгц и бышв
r
z =2,5
--
~5 llu,Kq
~
,
5
~t.
-
f,5
f
0,5
Jy
fZ
fO
8
6
2
,__ jY.=2
)
t, ...........
г--......
r--...._
к~
,__
>-f
~Ku
2
Рис. 91. Зависимость коэффици·
ентов геометрии БТ от геомет·
рии на повышенных частотах
(при постоянном перегреве).
z311fz
Для т. 1м. м. повышенных ча·стот при постоянном перегреве
кривые к" и Kg приведены на рис. 91, для т. м. м. нормальной
частоты- на рис. 92. На рис. 92 дополнительно показаны та·кже
кривые Кц при :.: = 2, 3 и 20 (в произвольных масштабах).
Кривые Kg, к" и Кц при постоянном падении напряжения приве­
дены на рис. 93 (принято :: = s). При постоянном токе на­
магничивания ограничимся приведением на рис. 94 кривой к".
В случае алюминиевых обмоток изменятся кривые Kg, кото­
рые и приводим для этого случая на рис. 95 (при условиях:
Лтк = 'Const, повышенные частоты, и Ли = const).
194

Отметим, что первые работы по исследованию оптималыюй
геометрии БТ при частоте 50 гц были проведены в СССР
д-ром техн. наук Г. С. Цыкиным.
Стержневые трансформаторы- СТ. Ряд кривых,
характеризующих зависимость от геометрии веса (при медных
проводах), объема и стон.мости СТ, приведены на рисуН'ках:
к%'окu
50
~о
30
20
10
Кц
60
БТ; .А т11 =const;5Uгц
ж
(5
0,5
1,0
-1,5
-
1,0
>--
•u
Кg,КцК
50
0,5
z=Z,5
~
~
~r--..: ~
--
z
u=
~g{ i'- ...
qo
30
20
10
кц{
...! ! .u
-
2345z
3!/
50
40
JO
20
10
кg. кц,Кv
50
40
JO
20
10
кg
\
z =Z,5
!iJ5
цс
}J
2
Jy
у=2 z=25
....._
__..
~
-~
-
---
1,5:r.
Рис. 92. Зависимость коэффициентов геометрии БТ от геометри11
11а 11ормал1,ной частоте (при по::тоянном перегреве).
96 - при постоянном перегреве на повышенных частотах, 97 -
для того же случая при нормальной част1Оте, 98- при постоян­
ном падении напряжения, 99-tПри ПО'Стоянном токе намаrнИ'чи­
вания. На рис. 100 приведены последние две группы кривых ддя
однокатушечного стержневого трансформатора ICT. Кривые к~
ддя СТ с адюминиевыми обмотками приведены на рис. 101.
Тороидальные тра.нсфо.рматоры- ТТ
.
Примеры
кривых Kv и Kg приведены на рис. 102 для постоянного перегрева
при повышенных частотах, на рис. 103-для тех же условий
при нормальной частоте и на рис. 104 - для постоянного паде­
ния напряжения (обмотки медные).
13*
195

'I'рехфазные ·трансформаторы-ЗТ (в обычном нс­
полнении по рис. 1, 3, 4).
Кривые к11 и к8 для разных условий приведены на
рис. 105-107 (обмотки медные).
бТ: дu=const
К~ ,Кц.Кu :r:=f z=Z,5
кg.кц.Ки y=Z z=ZД
кg.Кц,Ки :r: =f =Z
2о
200
200
кg
Kg,
fOO
fOO
Кц
fOO
/
1
-
-"ц
Ku
кv
z 2)у
z:с
z
[/.
Рнс. 93. Зависимость коэффициентов геот.летрии БТ от геометрии при по­
стоянном падении напряжения.
Kv
::=t Z=Z,5
20------- __ _ :._ _
'~--~-----j
бТ, 10 = const
y=t z=Z,ff
---
-- умz z=iJ
fOL---~---+-------1
10
3у
05
5z
Рис. 94. Зависимость коэффициента reo-
~11;'1 рии по объему БТ от геометрии при
постоянном токе намагничивания.
Анализ оптимальной геометрии. Прежде всего обратимся
кслучаю трансформаторовповышенной частоты,
рассчитываемых на заданный перегрев.
Из рассмотрения кривых на рис. 91, 96, 102, 105 видно, что
условия минимального веса (к8 ) и минимального объема (кv) не
196
5z

-
ф
-..!
а1
~J z=Z.5
q;=r -
__ .,
___..
--
8
6
"
6)
__.-
.~, .:
100
z•Z.5
..----:
:c=fJ
z
Зу
2 z.~У
11~к=const; 1/ООги. и 6ышг
кg
z•25
:1 ,~~,'k+ 1
fl---+---+---~
l/t----+---+---~
2 i-----+-- - --+- - -1
Q5
t5 :&
1:. и =const
кg
у=2 z=Z,5
ZlfO
•
'
100 1------' f-----t----!
z 1.ji
:к, 1
1
8
;t;=f
у=О,5
о.:
--
6
.... ._ _
х=(5 y=t
"
z
zJ
"
5z
~о y=z ж=1
100 ~--+---;---j
2
11
5z
Рис. 95. Зависимость коэффициента геометрии по весу БТ от геометрии при алюминиевых обмотках:
а - повышенные частоты (при постоянном перегреве); б-при постоянном падении напряжения.

совпадают между собой. Зависимости кv и Kg от х и у носят
в ряде случаев взаимообратный характер. Поэтому для транс­
форматоров наименьшего объема и наименьшего веса геометрия,
строго говоря, различна. Можно, однако, наметить такую «ком­
промиссную геометрию», при которой оба эти требования при­
миряются в достаточной мере. При необходимости же строгого
выполнения того или иного из них (наименьшего объема или
8
6
2
z=5
,,,..,,....
~
...
~
l<g
'-Ku
r.-..
......... _
кg,кu
x=t.~ у=1
tO
8
6
1/
кg
KU
_t--~
з:;
,
--
2
з
3
2,
Jy
СТ. дтк =canst. 400гц и 8ышв
кg.кu
z=5
t2
tO
8
6
1/
lц= z
'"
1'- - ...._
...
Kv
,_...,,
J;&
Р.ис. 96. Зависимость коэффициентов
геометрии СТ от геометрии на повышен­
ных частотах (при постоянном пере-
греве).
наименьшего веса) приходится выбирать ту или иную гео­
метрию.
Из кривых видно также, что для БТ, СТ и ЗТ менее всего
сказывается на показателях трансформатора изменение в широ­
ких пределах параметра z. Поэтому при построении рядов сер­
дечников (в тех случаях, где это не встречает препятствий) наи­
более рационально варьировать в необходимых пределах именно
этот параметр (т. е. высоту оf{на h).
Тороидальный трансформатор характеризуе'I'ся лишь двумя
геометрическими параметрами - х и у. Поэтому возможности
198

вариаций геометрии здесь более ограничены. Них, ни у не могут
изменяться в широких пределах, не вызывая заметных отклоне­
ний от минимума Kv и Kg. Лучше одновременно и гrропорцио­
нально изменять в одну сторону х и у, изменяя размер а и со-
«v,кv 2
60..--->r-----,,...----,----,
?
Jy
y=l
зп
к~
~~
1,5
-
Кц1~ 1.i
1
1
20
к. r- ....
15- ,____
~~
flj
1
~
U.r
}з
'/
114
40..-----\-~r-----т----,
z•Z,5
2
у=2
z=2,5
к11,ки,, Kv
JU
20
и//,
20
fO
и.
1,5
2:&
Рис. 97. Зависимость коэффициентов геометрии СТ от геометрии
на нормальной частоте (при постоянном перегреве).
храняя размеры Ь и с (см. рис. 90). Технологическое отверстие
диаметром d0 , остающееся после намотки (§ 12), учитывается
соответствующим снижением Кон в (77), (89), (98). Однако, если
величину do ввести в анализ и непосредственно, то при реальных
значениях ~1 выводы по оптимальной геометрии не меняются.
Оптимальные значения х, у, z для т. м. м. повышенной ча-
199

стоты всех типов (с медными обмотками), вытекающие из рас­
смотрения приведенных кривых, сведены в табл. 27 ка'К раз­
дельно для условий минимального объема и минимального веса,
так и для единых «компромиссных» условий.
СТ; /J. и =cans•
к u.кц,Кg :& =1 z=Z,5
~v.кц.кg
кv,Кц.кg =2 х =1
200
zoo
zoo
Kg
Kg
кg
100
100
Кц 100
к
•v
20
10
11.
. -= = .:::::;::::-.
Kv
к1
u
Ku
2,5у
2х
z
ч
Рис. 98. Зависимость коэффициентов 1еоме1рии СТ от геометрии при постоян­
ном падении напряжения.
СТ; 10 =const
z•J
Kv
у=2 pj
Kv
zo
io
х=
----
10
10
5z
Зу
зJ;
z.
1/ 5z
Рис. 99. Зависимость коэффициента геометрии по объему СТ от геометрии при
постоянном токе намагничивания.
При замене меди алюминием (см. рис. 95 и 101) оптималь­
ные, х, у, z по объему сохраняются прежними, а по весу ме­
няются: у несколько уменьшается, х, z увеличиваются.
Да1нные оптимальной геометрии по весу для БТ и СТ с алю­
миниевыми обмотками приведены в табл. 28.
Отметим, что согласно (77) величины «Э» зависят также от
параметра ер., в состав которого по (78) входит геометрическая
характеристика ~· Однако, как показывает соответствующий ана­
С?.~1
лиз, вид кривых Кз -- в зависимости от х, у, z мало отличается
C?v
от кривых Кз. Поэтому выводы по оптимальной геометрии
остаются неизменными и с учетом этого уточняющего обстоя­
тельства.
200

Таблица 27
Оптимапьная геометрия т. м. м.
Трансформаторы
Оптимальная геометрия
Компромиссная
по объему
1
геометрия
=
по весу
по стоимости
"'
Критерий оптимальности
(-о
х
1
у
1z
х
1у
1
z
х1у1z
х1)'1
z
>.
t
1
1
12,5 -51 о,3-О,51
, 2,5-51 0,3-0,612 1
1
1
1
"
Нормальная частота
0,9 -1,3
2
2
1-3
0,8
2
2-4
"а.
"
"
=
1 0,5-1; 1,5 ,
11,5 -41 0 ,4 -0,711,5 -2 , 1,5-51
1-1
1
1
, 1,5-4
"
"
t:: Повышенные частоты
0,5; 1-2
-
-
1
1-2
"ID
"'
=
1
1
\ 1,5 -410,3 -0,81
1
10,3 -0 ,812 1
1
1
1
"
а.
IQ По падению напряжения
0,6-1,2
2
2
1-3
1
0,8
2
1-2
1 По току намагничивания
1
-
1
-
1
-
1
1
1
2
1
3-51
-
1-1
-
1
-
1
-
1
-
>. Нормальная частота
1,2-2
1,5 -2
1
3-5 0,6-1 1 2 2,5-5 О,8-1,3 2 2-4
1,2
1
2
2,5 -5
""'
е-
1
"
11; 1,5 -2 ,5
1
12,5 -5
=
"
"
t:: Повышенные частоты
0,5; 1-1,5 3-5 0,8-1,2 1-2 2,5-5
-
-
-
1,5
1,5
"
"
"
~а.
0,5-1,51
"'
"
По падению напряжения
0,8 -1,7
1,5-2 2 ,5-5
2 2,5-5 0,5-1,2 2 1-2,5 1-1,2
2 1,7 -3,5
u
По току намагничивания
-
-
-
1-1,5 1,5-2 4 -6
-
-
-
-
-
-
ю
8

~!>:)
Продолжение табА. 27
Трансформаторы
Оптимальная геометрия
Компромиссная
~1
по весу
по объему
1
геометрия
по стоимости
Критерий оптимальности
х
1
у
1z
х
1
у
1z
х1у1z
х
1
у
1z
>.
Нормальная частота
1,7-2 ,5
2
-
1,5 -21 2
-
-
-
-
2
2
-
"
1
"'
"'
~
:2!
=
:с
"
Q
:;; t:
Повышенные частоты
2-4
0,5 -1,5
-
1,5-3 0,8-1,5
1,7 -3,5 0 ,6 -1,2
о(
-
-
-
-
-
"Q
С>.
Q
.. ..
1
1
1
По падению напряжения
2-3
2
1
-
-
-
-
-
1-
-
2
2
-
1
, 2,5-5
1
>. Нормальная частота
1-1 ,5
1-1,5
015-1 1,5-2 2,5-51
-
-
-
1
1,5
2,5 -5
"
1
"
"'
е-
:2!
"'
1
:с
:с
"
Q
"'
t:
-&
1-2
0,5 -1
0,5-1 0,5-1
"
Повышенные частоты
4-6
4-6
-
-
-
1
1
4-6
"'
1
С>.
.. ..
По падению напряжения
1
1-1 ,5
1,2-2
2,5-6 0,5-1 1,5-2 2,5-6 1 -
-
-
1
1,5-2 2 ,5 -6
1
Пр и меч а ни е. Лучшие значения набраны полужирным шрифтом.

Таблица 28
Оптимальная геометрия т. м. м. с алюминиевыми обмотками
Трансформаторы
1 Оптимальная геометрия по весу
Тип 1
Критерий оптимальности 1 х 1
у
1
z
o;s:
По
1; 1,5 0,5; 0,5-1,5
о
нагреву при повышенных
1,5-5
1А
QJ
частотах
=
о
с:>.
По падению
1-1,2
2
tQ
напряжения
2-4
aJ
По нагреву при повышенных 1: 2; 3 0,5; 1; 1-1,5 2,5-5
=
;Е
частотах
с:>.
QJ o;s:
Q~ По падению напряжения
1,5
2
2,5-5
П р н меч ан не. Лучшие значения набраны полужирным шрифтом.
Ц•D
кg.к к
200
100 Ku~
к-
ц
.Qu.=coвsi
;z;=QBu=Z
ICT
-к
g
~
101-----+----1---1
z
3:&,у
11
5z
Рис. 100. ЗависиШ>сть коэффициентов геометрии lCT при постоянных
падении напряжения и токе намагничивания.
Перейдем к трансформаторам нормальной ча-
ст от ы (также при заданном перегреве). Из рис. 92, 97, 103, 106
следует, что по сравнению со случаем повышенных частот здесf,
условия минимальных Kv и Kg ближе друг к другу. Приближают­
ся к ним .и условия МIИ'НИмального кц. [Коэффициент геометрии
по стоимости Кц построен ·при та,ких со<УГношениях ~, которые
Цс
охватывают праютически 1возможные сочетания этих ~величин.]
В частности, для всех этих условий оптимальна величина
у = 2. Отсюда следует, что при проекти·ровании т. м. м. нормаль­
ной частоты желательно не отступать в сторону у<2. Остальные
замечания, сделанные ранее, сохраняют силу и здесь. Оптималь·
ные значения х, у, z для этого случая приведены в табл. 27.
Оптимальнаягеометриядлят.м.м.пр·и зада1нномпаде­
н и и на п р я жен и я характеризуется меньшими по сравнению
203

~
IJ.)
4 i-11 =const; lfOO щ а nышв
~g
z=5
z=1
lfg
z=5
кg
10
L---
fO
tO
1
z
у=о.5,
~
...
8
- -1-::
8 y=f
~-
8 ,_: r:=f-o ....,
_ /v--
у =t';o.... ~
-
6
6 ~х=З"'
6
i5
3
0.5
1/
"
•
z
2
z
,
z
Jy
,
z
Jз;
fzJ
"
~l
5)
д U =CO'llSt
~g
zoo
х =(5 z=Z.~
z;z
у=2 z =2,5
«.g
200
y=Z :r.=t,5
~--
......
-
r---......
100
100
100
,
g ZJy
,
2 Z,5:r
1z3
"
5?.
Рис. 101. Зависимость коэффициента геометрии по весу СТ от геометрии при алюминие-
1
вых обмотках: а - повышенные частоты (при постоянном перегреве); б- при постоянном
падении напряжения.

с нредыдущими случаями значениями х и z и большими у. Эtd
означает, что для получения наиболее благоприятных условий по
величине падения напряжения необходимо уменьшать окно н
--
-
~
101
у
10
.~
_.. ~
" -Kg
0,5
0,5 к
а
~9
8
6
б
-
Ku
... ..._
*
45
1KV
J
z,_
Jу
аlf5J;
Рис. 102. Зависимость коэффициентов геометрии ТТ от геометрии
на повышенных частотах (при постоянном перегреве).
к".ки
rr. дrк =canst, 50 /Ц
1
Kq, Ки
qo2
чо
J
Klf
,!О
JO
J;
"
го
з
2
10
1
/(
ки
10
Jу
JJ:
Рис. 103. Зависимость коэффициентов геометрии ТТ от геометрии
на нормальной частоте (при постоянном перегреве).
увеличивать сечение сердечника, т. е. увеличивать отношения
~
~
3
объемов - и весов
-
сердечника и катушек. десь на пока-
Ук
Gк
зателях трансформаторов, кроме z. мало сказывается изменение
параметрах. Оптимальные значениях, у, z приведены в табл. 27 ..
При алюминиевых обмотках минимум веса достигается при
еще большем увеличении х и z, чем это было для трансформато-
205

к~
~00
30о
zoo
fOO
/
'/v
~
r-:::::~
-
J
ТТ ли =const
/
v
v
k:::::
:Joo
y·t
у=г zoo
y=J
100
~=!
x=Z
;
x=I/
\
\
~
""'
"
:>--._
Jу
Рис. 104. Зависимость коэффициентов геометрии ТТ от геом.етрш1 ~
при постоянном падении напряжения.
с~
5 х =z ---1 ----4--- -1
--
1 --1_::;.== -
!!
у=1
J. =/
бz
J 1, лtк ~ iuт.ot, lfUUrц ," оыш<
Kq,Ku
>~l =ч
-у
0,5 -
~
-
-
-
5
-
-
--
~и-
z
Зх
Рис. 105. Зависимость коэффи­
циентов геометрии ЗТ от гео­
метрии на повышенных часто­
тах (при постоянном пере-
греве).
ров повышенной частоты (см. рис. 95 и 1О1). Данные оптима.rJь­
ной геометрии по весу для БТ и СТ с алюминиевыми обмот­
ками приведены в табл. 28.
206

Jr, .tJ'tк '"con.st. Silгц у =i
4'о"v
z='t
Kg
u
l
zo
кg. к
JOO
200
100
u
x=I и=t
к~
g
KU
z
JT; д и= const
у=2 Z=Ч
2
ц• х•
,__
«g
'
Kv
J:i;
-
z
х
у
Рис. 106. Зависимость коэффициентов
геометрии ЗТ от геометрии на нор­
мальной частоте (при постоянном
ку.кu
JOO
20о
fOO
перегреве).
з: =f z=lf
"-
•g
"-........_
Ku
Рис. 107. Зависимость коэффициентов
геометрии ЗТ от геометрии при по­
стоянном падении напряжения.
Наконец, определим оптимальную геометрию из условия
обеспечения минимального тока намагничивания.
Легко видеть (см. рис. 94 и 99), что по сравнению со случаем ми­
нимального падения напряжения мы сталкиваемся здесь с про-
207

тивоположными результатами, именно: оптимальному трансфор·
матору соответ.ствуют меньшие у и большие х и z, т. е. здесь
необходимо увелич1ить окно, уменьшая сечение сердечlНика. Как
видим, условия минимального падения напряжения и минималь·
ного тока намагничивания совершенно противоречивы. Опти ·
мальные х, у, z из условий заданного тока намагнич•ивания та·кже
Приводятся в табл. 27. Практически требование обеспечения ми­
нимального Ли играет большую роль, поэтому обычно геометрия
По минимуму тока ~намагничивания ·не ~Выбирае'ГСЯ.
Если сопоставить оптимальную геометрию для повышенных
частот и частоты 50 гц, можно видеть, что для всех типов во вто­
ром случае трансформатор должен быть толще (увеличение у),
а его окно несколько уже (уменьшение х), т. е. должен умень­
шать·ся объем катушки по сравнению с сердечником. Для транс­
форматоров минимального падения напряжения необходимо
дальнейшее относительное уменьшение размеров катушки, по­
скольку в этом случае необходимо еще более сужать окно (умень­
шить х) и дополнительно уменьшить и высоту окна (параметр z).
Оптимальные т. м. м. с алюминиевыми обмотками имеют бо.1ь-
шие значения Sок и Ук , чем при медных обмотках.
Sc
Ус
Оптимальная геометрия и коэффициенты заполнения Кок, Кс.
Согласно выражениям (128)-(131) и формулам в табл. 26 оп­
тимальная геометрия по объему не зависит, а по весу и стоимо­
сти зависит от величин коэффициентов заполнения Кок и Кс. Выше
были приведены результаты анализа для рРально достижимых
на практике значений Кок и Кс при условии полного использова­
ния окна катушкой. Подобный же анализ, проведенный для раз­
личных величин Кок и Кс, показывает, что каждому значению Кон
и Кс соответствует своя геометрия, оптимальная по весу или
стоимости. Но сами абсолютные минимумы веса и стоимости
остаются постоянными. Это означает, что при каждой вели­
чине Кок можно добиться минимума веса или стоимости соответ­
ствующим выбором геометрии трансформатора при соблюдении
оптимальной величины Кс. Точно так же при каждой величине Кс
можно добиться· минимума веса, выбирая должным образом
геометрию трансформатора и соблюдая оптимальную вели­
чину Кок· Нельзя, однако, добиться минимума веса или стои­
мости, выбирая произвольно значения и Кок и Кс. С другой сто­
роны, для каждой геометрии существуют оптимальные Кок и Кс,
обеспечивающие те же минимумы стоимости и веса (см. § 19).
Поэтому стремление к достижению повышенных значений Кок
можно было бы считать правомерным лишь с точки зрения полу­
чения минимального объема при условии перехода к новой гео­
метрии сердечников. То же относится к величине Кс дл>i т. м. м.
по·вышенной частоты. Как ясно из данных, приведенных в § 19,
одновременное максимальное увеличение и Кок и Кс было бы
208

целесообразно при этом лишь для трансформаторов нормальной
частоты и рассчитываемых на заданное падение напряжения.
Для трансформаторов повышенной частоты достижение мини­
мума веса или стоимости в·случае макоимального значения одного
из коэффициентов заполнения возможно лишь при соблюдении оп­
тимальной (не максимальной) величины другого коэффициента.
Необходимо отметить также следующее очень важное обстоя­
тельство: можно для данного Кок найти геометрию, оптимальную
либо по весу, либо по стоимости. Второй же из этих показателей
при максимальном заполнении
окна окажется не минималь­
ным. Достижение его мини­
мума может быть осуществ­
лено выбором оптимального
заполнения окна согласно ре­
комендациям, данным в § 19.
Укажем, как практически
следует реализовать выводы
по выбору оптима.1ьной вели­
чины Кон· При проектировании
трансформатора следует вы-
брать больший типоразмер
сердечника, чем это необхо­
димо для получения заданной
мощности при реализации мак­
симально достижимой вели­
чины Кок· Тогда количество
/(,Off/l/ШKU
п
Рис. 108. Броневой и стержневой
т м. м. с неполным заполнением
шша катушкой.
меди можно уменьшить за счет уменьшения либо числа витков.
либо сечения проводников, либо того и другого одновременно.
При этом окажется, что катушка по ширине окна сердечника
займет лишь некоторую его часть вокруг стержня, часть же
окна останется свободной (рис. 108). Таким образом, будет
иметь место неполное заполнение окна катушкой.
Хотя геометрия такого трансформатора оказывается иной,
чем при полном использовании окна, как это принималось в вы­
кладках, принципиальные выводы об оптимальных величинах Кон
не изменяются. Более того, как показывает детальный анализ,
оптимальные величины Кок еще сильнее уменьшаются, снижение
веса и стоимости трансформаторов оказывается для этого слу­
чая даже более заметным, а габаритный объем трансформатора
в очень многих практических случаях сохраняется прежним или
даже уменьшается (т. е. снижение Ко~{ не приводит к росту объема
трансформатора). Последнее объясняется тем, что увеличение
размеров сердечника компенсируется уменьшением размеров ка·
тушки. Открывающиеся при этом для охлаждения участки по­
верхностей катушки и сердечника и рост а из-за уменьшения
толщины катушки улучшают тепловой режим трансформатора.
14 Р. Х. Бапьяв
209

В силу этих причин т. м. м. с неполным заполнением окна
медью могут обладать лучшими показателями, чем транс­
форматоры с полным заполнением, геометрия которых строгu
соответствует достигнутой величине Кок· Большим достоинством
трансформаторов с неполным заполнением окна является возмож·
ность достижения практически минимальных веса и стоимости
т. м. м. одновременно. Сохранение минимальной стоимости
возможно при изменении цен активных материалов без изменения
геометрии сердечников. Необходимо подчеркнуть, что использо·
ванне пониженных значений Кок не исключает желательности
возможно более плотной намотки катушек с целью уменьшения
средней длины витка.
.В заключение отметим, что вопросы геометрии и выбора ко­
эффициентов заполнения тесно связаны с принципами построе·
ния рядов сердечников (см.§ 21).
Заключительные замечания. Как видно из проведенного ана­
лиза, невозможно создать трансформатор, геометрия которого
была бы оптимальной и по нагреву, и по падению напряжения,
и по току намагничивания. Более тогl!I, даже с точки зрения на­
грева трансформатор не может быть оптимальным одновременно
и для частоты 50 сЩ и для повышенных частот. Часто не совпа­
дают также условия минимального веса, объема, стоимости. Раз­
лична оптимальная геометрия для т. м. м. с медными и алюминие­
выми обмотками. Поэтому дли каждого из этих случаев, строго
говоря, должна выбираться своя геометрия. Однако обычно та­
кое решение практически неприемлемо. Действительно, т. м. м.
проектируют, как правило, на стандартных сердечниках, состав­
ляющих унифицированные ряды типоразмеров. Поэтому, выби­
рая геометрию т. м. м., либо обращаются к некоторой компро­
миссной геометрии, либо создают раздельно трансформаторы
минимального веса (геометрия которых оптимальна по весу) и
трансформаторы минимальной стоимости. Первые находят при·
менение в специальной технике, транспортных установках и т. д.,
вторые - в условиях массового производства, особенно для из­
делий народного потребления. Трансформаторы минимальной
стоимости проектируют обычно для частоты '50 гц. В принципе
могут быть созданы и трансформаторы минимального объема.
Если поставить вопрос, для каких условий расчета выби­
рается оптимальная геометрия, то решается он следующим обра­
зом: сердечникам меньших типоразмеров придается геометрия,
оптимальная по условиям падения напряжения, больших типо­
размеров - по условиям нагрева, при этом либо принимают
компромиссный вариант между нормальной и повышенной ча­
стотами, либо отдается предпочтение тому или другому случаю
в зависимости от назначения трансформаторов. Как ясно из вы·
водов, приведенных в § 15, точной границы между «большими»
и «меньшими» типоразмерами проведено быть не может.
210

•
*
!.:>
-
Табдиt{а 2!JI
Gc Ус •ок
Оптимальные соотношения весов, об"Ьемов и сечеинi -0
•-V•-
ККSc
Трансформаторы
При оптима11ьной rеометрин
При компромиссиоА
по весу
по объему
по стоимости
геометрии
Критерий
~1Ус 1Sок~1
Ус
1~ Ос
1
Ус
1~ Ос
1
Vc
1~
с:
оптимаnьности
-
-
-
-
-
-
=
Ок
Ук
Ок
Ук
Ок
Ук
Ок
Ук
f"'
Sc
Sc
Sc
Sc
>.
"
Нормаnьиа11 частота
1,2-2 0,5-0,8 1,2-3 3,5-4,5 1,4-1,7 0,6-1,3 4-7 1,5-2,7 0,3-0,8 2-2,8 0,8-1,1 0,8-1,6
"а.
-
"
Повышенные частоты
0,7-2 0,3-0,8
1-8 2-5 0,8-2 0,4-2,2
-
-
-
1-2,5 0,4-1 0,8-4
"
То же при а11юмииневых об- 0,5-2,4 0,1-0,6 1,5-15
-
-
о
=
-
-
-
-
-
-
-
"
мотках
111
о
&.
t::
IQ
По па4еиию напр11жения
6,:-10, 1 ,5 ,: -2,51 о,3.:О,81 10
1
1
1
4:6 \ 1-::: _ 1,5' о,4:0.В '
2,5-51 0 ,6 -1 ,3
,0,5-21
2,7
0,3
То же при алюминиевых обмотках
3,2 -5 ,5 0,5 -0,9
1-2 ,5
-
-
-
"
.
Нормаnьна11 частота
0,8-2,21 0,3-0,9 1,8-71 2 -3 0,8-1,2 1,З-2,511'-З.З 1·6-1,31 1-3 11,8-2,5 0,7-1 11,5-3
">.
о
="
Повышенные частоты
0,4-1,5 0,15-0,6 4,5-15 1,5-3 0,6-1,2 1,3-5
-
-
-
1,2-1 ,7 0,5:0,7 2,5:5
"
"
о" То же при а11юмивиевых об- 0,6 -2 0 ,15 -0 ,5
5-15
-
-
-
-
-
-
в. t:: е-
мотках
5 По па4ению напрJDКення
1,6-3,91 0,4-1 11,5-6 1 2.:9 1 O.S .:2,310,6.:3,81 4-16 1 .:4 10,3:1,3, 3_::: -6 1О,8_:::-1,510,8-:::_ 2
То же при мюминиевых обмотках
3,7-5 0,6-0,8
2-4
-
"
>.1
1
1
& :в о .;, :: Норма11ьна11 частота
1,2-2,31 0 ,5 -0 ,9
, 1,2-2,5, 1,7-2,510,7-1 10,9-1,61
-
-
-
11,710,711,6
go~ t:: =f' Повышенные частоты
0,5-0,7 0,2-0,25 8-11 0,7-1,5 0,3-0,6 3-6
-
-
-
0,5 -1 0 ,2 -0,4 5-10
f°'OI
1,4-2,61 0,4-0,7 11.5 -3,51
1
1
1
1
1
12,610,711,6
;! По па4ению напр1DКени11
-
-
-
-
-
-
."с-; о .; , Е' 1 Норммьна11 частота
11-2,71 0,4-1,1 10,8 -4 1 2 -6 10 ,8-2,510,3 -1 ,71
-
1
-
1
-
1 2-2 ,710 ,7 -1 10,8 -1,7
1>11: t: =а. Повышенные частоты
0,4-1,6 0,15-0,7
2-12 1 -3,5 0,4-1,5 1 1-6
-
-
-
1,5-1,7 0,6-0,7 2-3
~="
.а- По па"еиию напр11женн11
1,7-4,81 0 ,15 -1 ,3 10,6 -4 1 3 -9 10,8-2 ,510,3 -2 1
-
1-1
-
12.7 -4,810,7 -1,210,6 -2
Примечаиие.
Ос
При пониженных (оптимаnьных) значениях Кок соотношенн е - при расчете по нагреву может возрасти.
Ок

Поэтому может быть целесообразным создание средних групп
типоразмеров в двух вариантах оптимальной геометрии - по
нагреву и падению напряжения.
При широком внедрении т. м. м. с алюминиевыми обмотками,
возможно, окажется рациональной разработка для них новых ти­
поразмеров соответствующей геометрии. Оптимальная геомет­
рия трансформаторов на высокие перегревы соответствует либо
случаю трансформаторов нормальной частоты, если величина
Ли не оговаривается, либо, если эта величина задается,- слу­
чаю трансформаторов с минимальным падением напряжения.
Рассмотрим вопрос о важных соотношениях сечений окна и
~
~
сердечника s , объемов и весов сердечника и катушек -V и
с
к
~- Иногда одним из этих соотношений стремятся опреде·
Gк
JIИТЬ оптимальную геометрию. Однако легко убедиться, что раз­
личным рассмотренным случаям будут соответствовать самые
различные величины этих соотношений.
Полагая по табл. 26, что
подсчитаем при оптимальных х, у, z оптимальные значения этих
соотношений. Результаты подсчета приведены в табл. 29. Из
этой таблицы следует, что все рассмотренные соотношения лежат
в очень широких пределах в зависимости от конкретных условий.
§ 21. РЯДЫ СЕРДЕЧНИКОВ ДЛЯ Т. М. М.
Основу трансформатора составляет его магнитопровод (сер·
дечник). Поэтому в целях унификации прежде всего стандарти­
зируют размеры сердечников. Эти размеры должны быть выбра­
ны таким образом, чтобы обеспечить выполнение трансформато­
ров в заданном диапазоне мощностей. Связь между размерамн
магнитопровода и мощностью трансформатора устанавливается
nыражением (11). Если в первом приближении принять, что все
прочие величины в (11) постоянны, то получим, имея в вид]
обычный случай полного использования окна катушкой,
Р =ScSoк =abch == xyza4 •
(132)
К: ряду сердечников предъявляется требование: обеспечить
определенный шаг - коэффициент Кр - нарастания мощности
трансформатора Р при переходе от сердечника к сердечнику.
Для т. м. м. принимают обычно кр= 1,25. Следовательно, по
(132) необходимо обеспечить рост произведения ScSoн в 1,25 при
переходе к каждому последующему сердечнику. Этот рост можеr
быть обеспечен либо за счет увеличения сечения сердечника s0 ,
либо площади окна Sон, либо той и друI"ой величины одновре·
212

менно. Соотношение между Sc и Sок желательно иметь оптималь­
ным (см. табл. 29).
Практически одновременное увеличение Sc и Sок является не­
приемлемым. Это означало бы, что от сердечника к сердечНИI{у
менялись бы все их размеры и каждый типоразмер требовал бы
для своего изготовления новых заготовок магнитного материала,
нового комплекта технологической оснастки и новых элементов
конструкции трансформатора. Поэтому весь ряд сердечников раз­
бивают на несколько групп. Внутри каждой группы сохраняютсн
неизменными все размеры сердечника, кроме одного, и в зависи­
мости от выбранного переменного размера может меняться вели·
чина либо Sc, либо Sок· Между группами могут меняться все раз­
меры ·сердечника. Таким путем удается для сердечников одной
группы унифицировать некоторые виды оснастки и элементов
конструкции.
Соотношения размеров всех сердечников должны обеспечить
максимальное приближение к условиям оптимальной геометрии.
Число сердечников в группе пс можно определить, исходя из до­
пустимого по условиям оптимальной геометрии диапазона изме­
нений l' одного из рамеров - а, Ь, с, h (т. е. изменений х, у, z).
Учитывая (1132), легко получить
откуда
пс-1 -z'
Кр-
'
Ig l'
пс=--+ 1.
Jg Кр
Согласно выводам в§ 20 l' ~ 1,5-2,б и при Кр= 1,25 пс~ 4.
Рассмотрим раздельно ряды наборных штампованных и лен­
точных сердечников (длят. м. м. с медными обмотками).
Штампованные наборные сердечники. При штамповке пла­
с1 ин удобно набирать из них пакеты, различные по толщине /1
(см. рис. 1 и 90). Поэтому здесь рациональным способом яв­
ляется изменение внутри группы величины sc = аЬ при а = const.
Это позволяет на все сердечники данной группы иметь один
штамп, хотя и не обеспечивает сохранение оптимальной геомет­
рии (см. табл. 27).
Нормализованные типоразмеры броневых сердечников, при­
нятые в промышленности для трансформаторов наименьшего
веса (нормаль НО.666.000) и наименьшей стоимости (нормаль
НИО.010.005), приведены в§ 27 (см. табл. 35-37).* СТ и ТТ на
штампованных наборных сердечниках широкого применения не
находят. Сердечники обеспечивают следующий диапазон мощ­
ностей трансформаторов при нормальных перегревах (ориенти­
ровочно): по табл. 35- от 1,5 до 1000 ва на частате 50 гц и от
* Упоминаемые в данном параграфе, но не приведенные еще таблицы
см. в§ 27.
213

15до3200вапричастоте400гц;потабл.37от1до300ва
при частоте 50 гц. Точные значения предельных мощностей, как
и мощностей каждого типоразмера, зависят от многих факторов
(см.§18и26).
Сердечники по НО.666.000 делятся на два раздела: основной
(см. табл. 35) и ДОПО.'IНИТельный (см. табл. 36) с «НИЗКИМ ОКНОМ»
(для высоковольтных трансформаторов). Геометрия сердечников
характеризуется параметрами: х = 1; у = 0,6-2,5; z = 2,5 (для
дополнительного раздела - z = 1,5).
Сопоставляя эти значения с данными табл. 27 (имея в виду
вес и объем одновременно), мощно сказать, что сердечники ряда
для трансформаторов с заданным перегревом повышенной ча­
стоты относительно оптимальны при у= 1-2; в случае частоты
50 гц - при у> 1,6. Для трансформаторов с заданным падением
напряжения сердечники имеют слишком широкое и несколько
высокое окно (велики х и z), а значения у оптимальны только
в пределах у> 1,6. Поэтому можно рекомендовать при повышен­
ных частотах применять только наборы при у= 1-2, при нор­
мальной частоте - только большие наборы (у> 1,25), при за­
данном падении напряжения - сердечники с «низким окном»
(z = 1,5) и с большими наборами (у> 1,6).
Сердечники по табл. 37 обеспечивают минимальную стоимость
трансформатора для всех случаев расчета, но только при боль­
ших наборах (у= 1,5 и 2). Сердечники со значениями у=.1 не­
оптимальны.
ОтмеТ!;IМ следующие свойства рядов с вариацией толщины
набора Ь. С переходом от типоразмера к соседнему большему
типоразмеру трансформатора намагничивающий ток io внутри
группы остается постоянным (при постоянной индукции), а при
переходе к следующей группе - уменьшается; падение же напря­
жения Ли (при постоянной плотности тока) внутри группы па­
дает, а при переходе к следующей группе скачком возрастает по
сравнению с наибольшим типоразмером предыдущей группы
(оставаясь меньше, чем у наименьшего типоразмера предыдущей
группы).
Ленточные сердечники. Ленточные сердечники применяются
для БТ, СТ, ТТ и 3Т. ~В обозначения Ш, П, О, Е типов ленточных
сердечников добавляется буква Л: ШЛ, ПЛ, ОЛ, ЕЛ. При этом
типоразмеры ШЛ-сердечников для БТ во многом совпадают
с типоразмерами наборных штампованных сердечников .Ш по
табл. 35. Это объясняется стремлением сохранить при переходе
к ленточным сердечникам известную преемственность, хотя при
этом и не обеспечивается соблюдение оптимальной геометрии.
Ряд нормализованных броневых разъемных лен-
точных сердечников приведен в табл. 38, § 27. Диапазон
мощностей трансформаторов, охватываемых сердечниками при
нормальных перегревах и примененир холоднокатаной стали,-
214

от1до1200вапричастоте50гциот5до3400вапричастоте
400 гц (ориентировочно). Параметры геометрии: х = 1, у= 1-2,
z = 2,5. Относительно оптимальности этой геометрии по весу и
объему говорилось выше в настоящем параграфе. С точки зре­
ния стоимости сердечники имеют слишком широкие окна (х) и
в большинстве своем малые значения у.
Учитывая, что сохранение размеров окна внутри группы
ряда для разъемных ленточных сердечников не вызывается тех­
нологической ~необходимостью, здесь не является обязательной
вариация размера Ь. Как было показано в § 20, оптимальная
геометрия сердечников для БТ и СТ сохраняется при широких
вариациях величины z. Это приводит к новому принципу построе­
ния группы ряда - изменению высоты окна h при всех прочих
постоянных размерах. Такой принцип хорошо увязывается также
с технологией изготовления разъемных сердечников методом
штамповки и гибки ленты (см. § 9), когда на всю группу сердеч­
ников может быть использована одна и та же оснастка. При со­
ответствующем выборе размеров возможна также сборка пс
сердечников из (пс -2) стандартных половинок. Унифицируются
при этом также основания трансформаторов.
Таким образом, для разъемных ленточных сердечников внут­
ри группы наиболее рационально менять не Sc, а Sок = ch путем
изменения h при с= const.
Для разъемных ленточных сердечников может быть реализо­
вано построение группы ряда с изменением ширины окна сердеч­
ника (параметра х), что особенно целесообразно для транс­
форматоров с заданным падением напряжения. Если для
штампованных наборных сердечников этот принцип вступает
в противоречие с технологией изготовления пластин, то здесь
такого противоречия нет (хотя нет и технологических преиму­
ществ, как при вариации высоты окна).
Оптимальный ряд ПЛ - сердечник о в для стер ж н е
-
вы х т р ан с фор мат о р о в, построенный по такому принципу.
приводится в табл. 39. Ряд охватывает широкий диапазон мощ­
I-тостей трансформаторов - от 1 до 3500 ва при частоте 50 гц и от
1О до 9000 ва при частоте 400 гц. Данный ряд сердечников макси·
мально использует ряды предпочтительных чисел по ГОСТ
8032-56 . Он состоит из 10 групп.
Геометрия сердечников первых двух групп выбрана оптималь­
ной из условия падения напряжения: х = 1,25; у > 1,6; z =
= 1,25-3,2. Геометрия сердечников 111-IV групп оптимальна по
аесу и объему длят. м. м. повышенной частоты: х = 1,25; у=
= 1,25; z = 2-4. Наконец, сердечники V-X групп (х = 1,6;
у = 2; z = 2,5-5) оптимальны по всем показателям при частоте
50 гц (при расчете на заданный перегрев) и по объему и стои­
мости при повышенных частотах (по весу здесь может иметь
1\{есто проигрыш до 5-1О °!q).
215

Такая разбивка ряда по зонам геометрии соответствует реаль­
ному сочетанию ~редъявляемых к т. м. м. требований с величи­
нами их мощности (см. § 15) в большинстве практических слу­
чаев при одновременном учете большей применяемости малых
типоразмеров на повышенных частотах и наоборот.
Поэтому ряд по табл. 39 можно считать единым оптимальным
рядом для стержневых трансформаторов. Этот ряд также являеr­
ся междуведомственной нормалью СССР (нормаль НО.666.002).
На сердечниках этого ряда созданы, в частности, галетные
трансформаторы (см. § 4, рис. 28). Сердечники средней части
ряда могут оказаться неоптимальными по стоимости для транс­
форматоров на частоту 50 гц при малых допустимых падениях
напряжения. Для этих случаев окно должно быть сужено (умень­
шен х). Однако при алюминиевых обмотках ряд оптимален и
здесь. Из сердечников ряда можно составлять и броневые сер·
дечники, причем их геометрия будет близка к оптимальной.
Особенностями ряда с вариацией высоты окна является
постоянство величины Ли внутри группы и уменьшение ее при
переходе к большему типоразмеру соседней группы, а также
уменьшение намагничивающего тока io с переходом к большем)
типоразмеру внутри группы и его возрастание с переходом
к следующей группе ряда ( до величины, однако, меньшей, чем
у наименьшего типораз:-.rера предыдущей группы).
Нормализованный ряд тороида.'1ьных ленточных
сердечник о в приведен в§ 27, табл. 40. Ряд построен с вариа­
цией размера Ь. Он охватывает мощности трансформаторов от
0,1 до 700 ва при частоте 50 гц и от 1 до 2000 ва при частоте
400 гц. Для трансформаторов нормальной частоты оптимальны
высокие сердечники каждой группы (большие у).
Принятыйрядтрехфазныхразъемныхленточных
сердечник о в приведен также в § 27, табл. 41. Здесь приме­
нен оптимальный принцип вариации высоты окна h. Геометрия
сердечников ориентирована на использование при повышенных
частотах. Диапазон мощностей трансформаторов на этих сердеч­
никах при частоте 400 гц - от 20 до 4000 ва.
Помимо рассмотренных рядов создается также ряд разъем­
ных ленточных сердечников для трансформаторов минимальной
стоимости. Малые сердечники ряда - броневого типа, боль­
шие - стержневого. Граничная мощность между ними -30-
40 ва.
Построение рядов и роль коэффициента заполнения Кок· l(ак
уже отмечалось, любой ряд, будучи оптимальным (или прибли­
жаясь к оптимальному) в части одних экономических показате­
лей, не оптимален в части других из них. Это положение усугуб­
ляется вариацией того и.11и иного размера внутри группы ряда.
вследствие чего может иметь место дополнительное отклонение
от условий оптимаJ1ьной геометрии.
216

Весьма эффективным средством уменьшения стоимости транс­
форматора при практическом сохранении веса и объема является
осуществление оптимального (неполного) заполнения окна
медью согласно рекомендациям в§ 19 и 20 при соответствующем
выборе типоразмера из ряда сердечников. Этот метод эффекти­
вен для всех норма.11изованных рядов (см. табл. 35-41) и для
всех условий расчета (заданный перегрев, частота 50 гц, частота
400 гц, заданное падение напряжения). Метод применяется сле­
дующим образом:
1. Для рядов с вариацией в группе толщины сердечника (па­
раметра у) - ряды по табл. 35, 36, 38, 40. Для проектирования
трансформаторов используются только типоразмеры с величи­
нами у = 1,25-2.
Для ряда по табл. 37 оставляются сердечники с параметрами
у=1,5иу=2.
Трансформаторы, которые при полном заполнении окна про­
ектировались на типоразмерах с толщинами сердечника у =
= О,'6-1,6, проектируются теперь на оставленных типоразмерах
с соответственно большими толщинами сердечника той же или
предыдущей группы ряда (с типоразмера у= 2,5 ряда по табл. 35
переход осуществляется к типоразмеру у= 1,25 следующей
группы ряда). Габариты и веса таких трансформаторов практи­
чески сохраняются или даже снижаются, а количество расходуе·
мой дефицитной меди и суммарная стоимость трансформатора
заметно снижаются (на 15-50%).
Переход к новым типоразмерам осуществляется в соответ­
ствии со следующей схемой:
ПреDh1дущаg 1
гp!Jmra pgiJa
Pacc11ampu6ael'IOЯ
группа ря!Jа \
у=1.6 2
f,//1 г- -г.:-:11 "'
у=ЦВ 48 1
f,2J
f,6
2
г,.~
1~
il
1
11
t1
f L___J,
f
•'
1:
L _____ .J
L.. -
-
....1l -
_Jf
с~еiJующая 1
грчппа pgda
Ч=
1,25
Пунктиром обозначены переходы, осуществляемые с уменьше­
нием коэффициента заполнения Кок. сплошной линией - с сохра­
нением полного заполнения ою1а медью. В случаях, где указано
два варианта перехода, переход с понижением величины Кои
обеспечивает меньшую стоимость при незначительно увеличен­
ных весе и габаритах по сравнению с переходом при полном
использовании окна.
Если вес трансформатора интереса не представляет, то рацио·
нален переход к сердечнику с толщиной у= 2 (у= 1,6) для
большинства типоразмеров, в свою очередь, от сердечника при
217

у = 2 целесообразно перейти к сердечнику следующей группы
ряда с параметром у= 1,6. Это обеспечит снижение стоимости
трансформаторов, особенно при нормальной частоте.
Для ряда наименьшей стаи.мости по табл. 37 переходы осу­
ществляются только внутри группы с понижением величины Кок
оту=1ку=1,5,аоту=1,5ку=2.Дляэтогорядатаким
путем достигается экономия меди и, если осуществляетсst безот­
ходная штамповка, снижение стоимости трансформаторов. Сум­
марный вес их возрастает. Трансформатор с пакетом стали у = 2
выполняется обычным образом.
2. Для рядов с вариацией в группе высоты окна (параметра
z) -ряды по табл. 39 и 41.
При сохранении заданного перегрева трансформаторы проек­
тируют на сердечниках с увеличенной высотой окна по сравне­
нию с трансформаторами, в которых окно полностью занято
катушками. Для СТ возможен переход к соседнему по высоте
типоразмеру и через один типоразмер, для 3Т в пределах дан­
ной группы эффективен переход от любого типоразмера к сер­
дечнику с максимальной высотой окна. Трансформаторы, проек­
тируемые обычно на самых высоких сердечниках группы (z >
::>3,5), могут переводиться на вторые по высоте (z = 3,2 для
СТ; z = 2,4 для 3Т) сердечники следующей группы ряда (с б6л1•.
шей шириной стержня а). Следовательно, в одной группе каж­
дого ряда можно оставить не более двух сердечников.
При сохранении падения напряжения переход к новым типо­
размерам внутри данной группы нерационален.
Переход к СТ и 3Т с неполным заполнением окна обеспечи­
вает значительную экономию меди и снижение стоимости без
увеличения, как правил.о, веса и габаритных объемов трансфор­
маторов. Более того, у 3Т вес и объем могут быть существенно
уменьшены.
•
•
•
Таким образом, используя метод оптимальных коэффициентов
заполнения (неполного заполнения окна), можно при сохранении
весов и габаритов трансформаторов добиться значительного сни­
жения расхода меди и стоимости трансформаторов при одновре­
менном серьезном сокращении числа типоразмеров сердечников
в рядах, т. е. проведении дополнительной унификации сердеч­
ников. Соответствующее рассмотрение показывает, что, исполь­
зуя метод оптимальных коэффициентов Кок, можно получить
трансформаторы минимальной стоимости, не создавая специаль­
ного ряда, а опираясь на существующие ряды сердечников для
трансформаторов наименьшего веса. Особенно это относится
к случаю ленточных сердечников. Таким путем унификация сер­
дечников может быть доведена до максимума.
Очевидно, что описанные преимущества обеспечат при их ис­
пользовании существенный экономический эффект. Поэтомv
'

изложенные принципы необходимо всемерно внедрять в практику
проектирования т. м. м. Заметим, что достигаемый относитель·
ный выигрыш тем больше, чем больше мощность проектируемого
трансформатора и выше цена меди по отношению к цене стали.
Дополнительный выигрыш при проектировании трансформа­
торов на заданное падение напряжения может быть получен пе­
реходом к вариации размеров ленточных сердечников по ширине
окна. Однако при этом пропадают отмеченные выше дополни­
тельные возможности унификации сердечников.
§ 22. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ Т. М. М.
Сравнение однофазных трансформаторов различных типов --
броневых 1БТ, стержневых СТ и тороидальных ТТ - должно
быть произведено по нескольким признакам - весовым и габа­
ритным показателям, технологичности, сложности конструирова­
ния, стоимости и т. д. Интересно также сопоставить между собой
по весам и габаритам однофазные и трехфазные т. м. м.
Сравнение по весам и габаритам (объему) легко сделать на
основе теоретических выводов, приведенных в § 18. Для этого
достаточно сопоставить для трансформаторов разных типов зна­
чения удельных экономических показателей, выражаемых форму­
лами (81), (.94), (101), (104), в которых значения Кэ берутся по
(128)-(131). Все усдовия сопоставления должны быть выбраны
равными - равный перегрев или равные падения напряжения.
одинаковые материалы и т. д.
Однофазные трансформаторы. Начнем со сравнения весов и
габаритов трансформаторов повышенной частоты. Какие из ве­
личин, входящих в формулу (81), различны для различных ти-
пов трансформаторов? Прежде в·сего член Кэ ч>.-t , зависящий по
ч>.
(128), (78), (46) и табл. 26 от геометрии трансформатора и ре­
жима его работы. Очевидно, для сравнения необходимо выбрать
оптимальные трансформаторы каждого типа, т. е. трансформа­
торы оптимальной геометрии, работающие в оптимальном режи­
ме [v=vo по (106)). Затем коэффициент заполнения окна Кон
(имеется .в виду обычное исполнение с полным использованием
окна). Поскольку у СТ в окне размещаются две катушки, тре­
бующие больше места для изоляции, Кок для него на 5-10%
ниже, чем у БТ (исключая малые трансформаторы, где разница
больше). В свою очередь, у ТТ Кок на 10-15% ниже, чем у СТ
по технологическим причинам (см. § 12). Далее, не одинаковы
коэффициенты теплоотдачи (см. § ·16). При равной мощности
а11 у ,вт ниже на 15-20%, а у ТТ- примерно на 10%, чем у СТ.
При использовании штампованных сердечников все прочие
величины одинаковы для всех типов трансформаторов. При ис­
рользовании ленточных сердечников СТ ц :ВТ выполняются обычно
219

на разъемных, а ТТ - на замкнутых сердечниках. Поэтому
здесь следует различными принять еще величины удельных по­
терь р 1 о, поскольку для разъемных сердечников они в Краз раз
выше, чем для тороидальных (см. § 11). Для частот 400-1 ООО щ
по табл. 16 Краз=l,1-1,25 (сердечники из стали).
Учтя эти замечания, подсчитав Кэ lf'v-t и "э" по (81), полу·
ff>.
чим, что из трансформаторов на штампованных сердечниках наи­
меньшими весами и габаритами обладает стержневой трансфор­
матор. По сравнению с ним примерно на 10% большие веса и
габариты имеет тороидальный трансформатор и на 20-30% -
броневой. Если трансформаторы выполняются на ленточных
сердечниках, тороидальный и стержневой трансформаторы
имеют практически одинаковые показатели; показатели броне­
вого на те же 20-30 % хуже.
Аналогичным путем по· формулам (94) и (129) можно полу­
чить, что при нормальной частоте питания СТ и ТТ также близки
друг к другу, а БТ имеет большие веса и габариты примерно
на 15-25%.
То же касается и стоимости затраченных активных материа­
лов. Отмеченные преимущества стержневых трансформаторов
весьма существенны. Они имеют особое значение для т. м. м.
средних и больших мощностей, когда вес, габариты и стоимости
материалов приобретают первостепенное значение.
Значения v и g по (81) и (94) для трансформаторов на лен­
точных сердечниках из холоднокатаной стал? оптимальной гео­
метрии по весу и объему (см. табл. 27) при частотах 50 и 400 щ
и перегреве 50° приведены в табл. 30. !Принято: Во= 15 500 гс,
io=0,5, Р= 100 ва (для частоты 50 гц), Кс=О,9, обмотки - мед·
ные;дляСТКок= 0,3, ак = 1,1Х1о-звт/см2•0С, р10= 11 вт/кг
(см. табл. 17). Для БТ и ТТ последняя группа величин скоррек­
тирована в соответствии со сказанным выше.
Если сравнить БТ, СТ и ТТ, использующие реальные ряды
сердечников, то выигрыш СТ несколько увеличится, поскольку
ряд ПЛ-сердечников в большей мере удовлетворяет условиям оп­
тимальной геометрии, чем ряды Ш, ШЛ и ОЛ (см.§ 21).
Отметим, что у ТТ с ростом размеров заметно растет пере­
пад температуры по толщине катушки из-за отсутствия торцов,
ч10 приводит к более существенному снижению результирующего
ак по сравнению с БТ и СТ. Поэтому при мощностях свыше
300-500 ва на частоте 400 гц значения v и g увеличиваются н
показатели ТТ по весу и объему ухудшаются.
Иные результаты по сравнению различных типов т. м. м. по­
лучаются при одинаковом падении напряжения Ли. Здесь СТ и
ТТ по-прежнему практически равноценны, но БТ выигрывают по
отношению к ним до 10% по объему и стоимости материалов.
Значения v и g по (101) при оптимальной геометрии приведены
220

Таб.Аица 80
Удельные веса и объемы однофазных т. м. м. оптимальной геометрии
~
<-l'tк=50o
1 Ли=О,05
cu
'
::Е
..а о
1
1
=: cu
Тип трансформатора
400 гц
1
50 гц
50 гц
"'i:..
::s ..а
= !--
!-u=
v, jg,1v, 1g,1v, 1g,
с:: о=
о =Q.
смs/ва г/ва смS/ва г/ва смз/ва ~/ ва
;:..,
Броневой
0,82 , 3,1 1 3,5 /14,91 5 119,5
::Е;:..,
cuu
12,41
111,91
120
,Q cu
Стержневой
0,8
3,1
5,9
'8 ctl
о=
--
o,84 J 2.51
!13,31
119
t: ~ Тороидальный
3,7
5,7
Броневой
1,0513,31 4 115,41 5,4 J 20
о~ Стержневой
0,8512,61 3,3 111.91 5,9 120
Q..=
с:: u
::s u
0,91 , 2,61
113,61
J 19,5
O:s:
Тороидальный
3,9
5,8
~::s
в табл. 30 для частоты 50 гц и Ли=О,05. Принято: Кс=О,9;
В= 17 ООО гс; Р= 100 ва; Кон для СТ- 0,2. При использовании
же существующих рядов сердечников показатели БТ и ТТ при
малых у значительно ухудшаются (в 1,5-2 раза), а у СТ в пре­
делах всей группы ряда меняются мало.
Если рассмотреть однокатушечный стержневой трансформа­
тор, то оказывается, что во всех случаях он существенно проиг­
рывает в отношении и броневых, и тороидальных, и стержневых
двухкатушечных трансформаторов.
Рассмотрим теперь некоторые электрические характеристики
трансформаторов.
С точки зрения величины тока намагничивания i 0 наилучшими
показателями обладает ТТ, затем - СТ. При равной мощносн1
трансформатора и примерно равных индукциях ток io у ТТ при­
мерно в 1,5-2,2 раза меньше, чем у СТ на повышенных часто­
тах, и примерно в 1,1- . 1,3 раза на частоте 50 гц. У БТ намагни­
чивающий ток в 1,2-1,5 раза больше, чем у СТ.
Из иных характеристик важное значение для т. м. м. часто
имеют внешнее рассеяние и восприимчивость к внешним магнит­
ным полям. Лучшим по этим показателям является, разумеется.
ТТ (при соблюдении равномерности намотки обмоток вдоль сер·
дечника), немного уступает ему СТ (при правильном располо­
жении катушек). Данные БТ значительно хуже. Малое рассея­
ние СТ объясняется меньшей толщиной катушки, чем у БТ,
половинным числом витков на каждом стержне [см. (21)] и на­
хождением стыков (зазоров) внутри катушки, а малое влияние
221

йнёшних полей - взаимной компенсацией э. д. с., наведенных
в двух ка1Ушках. Подчеркнем, что при расположении первичной
обмотки на одном стержне, а вторичных - на другом рассеяние
у СТ вырастает во много раз. С точки зрения собственной емко­
сти обмоток ТТ имеет наихудшие данные. Емкость растет также
у БТ и СТ с галетными обмотками из фольги.
О ·величине к. п. д. для различных трансформаторов говорится
ниже, в§ 24.
Сопоставление отдельных типов по ряду конструктивных
признаков было проведено в § 4. Дополнительно можно отметить,
что у БТ по сравнению с СТ получается меньше выводов при
том же числе обмоток, ибо первичная обмотка СТ всегда должна
распределяться двумя равными частями между стержнями маг­
нитопровода. Поэтому в ряде случаев у СТ могут возникнуть
затруднения с размещением выводов. С другой стороны, когда
речь идет о разъемных ленточных сердечниках, проявляются
преимущества СТ - здесь проще обеспечить малый зазор
в сердечнике и стянуть две его половинки.
Наличие конструктивных элементов у трансформаторов уве­
личивает их вес и объем против теоретических величин "э" по
(81), (94), (101), особенно при малых мощностях. Поскольку
меньше всего этих элементов у ТТ, его вес и габариты выра­
стают менее, чем у БТ и СТ, и приведенные выше цифры сопо­
ставления этих типов необходимо скорректировать дополни­
тельно на несколько процентов в пользу ТТ.
Перейдем теперь к технологичности различных типов транс­
форматоров. Наименее технологичным является ТТ. Он имеет
два очень существенных недостатка: необходимость последова­
тельного изготовления сердечника и катушек, что удлиняет цикл
производства, и низкую производительность при намотке кату­
шек (см. § 12). При этом станки тороидальной намотки
значительно сложнее и дороже, чем обычные станки рядовой
намотки, и могут 1Иооользоваться лишь для намотки проводов,
диаметр ~оторых не превышает 0,7-2 мм. Последнее об­
стоятельство ограничивает возможность применения ТТ при
мощностях выше 200-400 ва, если исключить ручную намотку
катушек. Трудно применить ТТ также и при очень малых мощ­
ностях, когда окно сердечника оказывается недостаточным для
прохода челнока. Затруднительность намотки ТТ особенно ска­
зывается при частоте 50 гц, когда число витков катушек весьма
велико.
Если говорить о т. м. м. на штампованных сердечниках, то
самым технологичным должен быть признан БТ. По сравнению
с СТ он имеет те достоинства, что требует лишь одну катушку
вместо двух. Наличие двух катушек особенно невыгодно в транс­
форматорах маленьких размеров. Сопоставление БТ и СТ при
использовании ленточных сердечников было сделано в § 4.
222

Технологические воnросы i1риобретаk'>т особое значение 11fHi
серийном и массовом производстве.
Из всего сказанного ясно, что нельзя однозначно ответить
на вопрос, какой же из типов трансформаторов является «абсо­
лютно лучшим». Каждый обладает своими достоинствами и недо­
статками и должен применяться в зависимости от назначени~.I
трансформатора и предъя·вляемых к нему требований. Сопостав­
ляя эти достоинства и недостатки, можно прийти к следующим
рекомендациям по выбору оптимального типа низковольтного
трансформатора. Вспомним при этом, что величина падения на­
пряжения практически приобретает значение для меньших мощ­
ностей, величина перегрева - для больших.
При необходимости обеспечить минимальные веса и габариты
и технологичность в производстве лучшим типом трансформатора
средних и больших мощностей является стержневой трансфор­
матор на разъемном ленточном сердечнике.
Для малых мощностей лучшим является броневой трансфор­
матор. Броневой трансформатор нужно предпочесть также пр!i
использовании штампованных сердечников. Если рассматривать
малые трансформаторы на ленточных сердечниках, то в тех слу­
чаях, когда на первое место выдвигаются требования простоты
конструкции и ее технологичность, лучшим следует признать
однокатушечный стержневой трансформатор.
Если необходимо обеспечить минимальное рассеяние без при­
менения наружных экранов, можно применять тороидальный
трансформатор.
ТабАица 81
Рекомендуемые области nрнменення различных iтнnов однофазных т. м. м.
Виды трансформаторов
1 На штампован- 1 На ленточных
ных сердечниках
сердечниках
...
Малые
БТ
1БТиlCT,СТ
,.Q
о;:
50
БТ
ст
о
1О
о
Средние
:.:
400
БТ
СТ, ТТ
"' Q) и большие
::i: ::11
>400
БТ, ТТ
тт. ст
:с :i::
::t
(\)
50
БТ
lCTиСТ,БТ
Высоковольтные ...::
>400
БТ, ТТ
СТ, ТТ
с высоким
50
БТ, ТТ
ст. тт
потенциалом
>400
ТТ, БТ
тт. ст
При необходимости надежного
тт. ст
ТТ, СТ
экранирования
П р и м е ч а и и е. Первым указывается тип трансформатора, применение которого
пре.11Почтите11ьво.
223

...
u
.
.
Тороидальныи трансформатор целесообразно применять так-
же в тех случаях, когда речь идет о повышенных частотах, тре­
бования технологичности отступают на второй план, а веса и
габариты должны быть выдержаны минимально возможными.
Использование ТТ тем более рационально, чем выше рабочая
частота. Действительно, намоточные работы при этом облег­
чаются (уменьшается число витков), а потери в разъемном сер­
дечнике по сравнению с тороидальным все более растут (коэф­
фициент увеличения потерь Краз по табл. 16). Последнее особенно
справедливо для сердечников из сплава типа пермаллоя.
Применение ТТ вполне оправдано там, где не освоено про·
изводство разъемных сердечников, значительно более сложное,
чем производство тороидальных.
Краткое сопоставление типов высоковоJ1ьтных т. м. м. было
сделано в § 4.
В заключение даем сводную табл. 31 рекомендуемых обJ1.а­
стей применения различных типов однофазных т. м. м.
Трехфазные трансформаторы. Сопоставим веса и объемы 3Т
и лучшего из однофазных - СТ при заданном перегреве. Вс~
коэффициенты в (81) и (94) можно считать одинаковыми. По­
этому
или
'f'v=l
э=к 9 --,
' f'v
э=к3•
Вычислив 'l 'v=l и Кз по формулам, приведенным в § 18-20,
'1'.
получим, что 3Т оптимальной геометрии имеет большие вес и
объем, чем однофазный трансформатор - при повышенных ча­
стотах на 25-15%, при нормальной частоте- на 15-25%. При
одинаковом Ли 3Т имеет худшие показатели, чем лучший одно­
фазный БТ на 30-25%.
Однако по сравнению с тремя однофазными трансформа­
торами на ту же ,суммарную мощность один трехфазный ока­
жется более выгодным из-за большей компактности.
Намагничивающий ток у ЗТ при равных индукциях значи­
тельно больше, чем у однофазных.
§ 23. ОПТИМАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НАГРУЗКИ
Проведенное теоретическое рассмотрение позволяет найти
в общем виде выражения для оптимальных электромагнитных
нагрузок сердечника и катушек - индукции В и плотности
тока j. Оптимальные В и j обеспечивают достижение минималь­
ного для выбранной геометрии веса, объема и стоимости (одно­
временно) при заданных требованиях - перегреве или падении
224

напряжения. Выражения для В и j могут быть получены в двух
видах - в зависимости от размеров сердечника (ширины стер­
жня а) или в зависимости от мощности трансформатора. Выра­
жения второго вида являются более общими.
Выражения для электромагнитных нагрузок рассмотрим раз­
дельно, в зависимости от постав-ленных требований.
Трансформаторы повышенной частоты, рассчитываемые на
заданный перегрев. Имеется в виду случай, когда и j и В ограни­
чиваются допустимыми потерями (см. § 15). Выражения для j и
В могут быть получены из (75) и (76), если входящие в них гео­
метрические величины выразить в соответствии со ( 127) по
табл.26. Тогда
}=•(акд'tк_1
1; 'Рпк1+~Jfv_;
(133)
VРКока 'Рк1+v
В="1 f акд'tк1011 _l_ 1/ 'Рnкv1+~Jfv
VТсКсР10аV'fс
1+v
(134)
Здесь соотношение ,. следует принимать оптимальным для
получения минимальных «'Э» по ( 106), близким к единице, для
получения максимального к. п. д. или каким-либо другим из тех
или иных соображений.
Вторые сомножители в (133) и (134) при выбранном v зави­
сят исключительно от геометрии сердечников. При выбранной,
например, оптимальной геометрии по § 20 р и (/)i известны и j и
В при прочих равных данных зависят только от абсолютных раз­
меров трансформатора и при заданном перегреве уменьшаются
обратно пропорционально корню квадратному из линейного
размера.
По (133) и (134) .11егко могут быть рассчитаны значения j и
В для каждого типоразмера принятого ряда сердечников при
заданном перегреве и известных ак, р, Р10. Кс, Кок. v, (/)i, р.
Для пересчета j и В с перегрева Лтк 1 на некоторый другой пе­
регрев Лтк2 достаточно вычислить
i2 }1 1 / дд-ск~, В2=В1 J!f д-ска_ .
V 'tкt
дтк1
(135)
Аналогичным образом, в соответствии со ( 133) и ( 134), пере­
считываются j и В на иные значения р 1 о, ак, Кок. Кс, р. Например,
при переходе от меди к алюминию
· = · i /-Рм_l<_м
la}м1Рк•
"
а
(136)
При равных К01; (км= ка) это дает
Ja:::::; О,8Jм·
(137)
Если принять в соответствии с данными § 12 и 19, что Км=
= 0,3;Kn = 0,6,ТОj8=0,56iм-
15 Р. Х. Ба.пьян
225

Таким образом, при переходе :1< алюминиевым обмоткам плот­
ность тока должна быть существенно понижена для тех же типо­
размеров трансформаторов. Индукция при этом, если специ­
ально не менять величину Кс, остается прежней.
При переходе к другой частоте j остается прежней, а В ме­
няется в соответствии с изменением р 10 по (3) и табл. 16.
Из (67) и (3)
=-!-= ___
!_=
1
в -- уР10 - Vt"- - f0,85-0,6'
(138)
где показатель при f зависит от сорта материала.
Найдем теперь более общую зависимость j и В от мощности
трансформатора Р. С этой целью в (133) и (134) выразим а че­
рез Р. Rернемся к выражениям (72) и (81), причем для опреде­
ленности и упрощения конечных формул примем э=v, Э= V,
Кэ = Kv. Очевидно,
где <pv - по табл. 26.
Следовательно,
Но
и
а="з/V •
V Cfv
V=vP
зг--
а= vР-~:·
(139)
(140)
Выразив теперь v по (81) и приняв Kv по ( 128), получим,
подставляя (140) в (133) и (134),
._ vб/ (акд"1<)4/ ;2/r--к::--
.
}-
рv75
'f;•
2р кок lcP10
(141)
В=31 / (акд'tк)4 f v2 Кок lOor.p в·
J'
р
р·/р7 к5
IC10С
(142)
Здесь 'fj и 'fв зависят от геометрии сердечника и выбранного
режима работы, именно:
6 r---Cf~к-~-1--(!-+-~-у-;·)4
'f1= 11 mr.ps'foк v 7
vv
1+v
;
f
Сfк 'i 'c
где ер, --- по табл. 26, ~ - по (45).
226
(143)
(144)

nри v = vo по (106) qij и ~в зависят только от геометрии.
Выражения (141) и (142) позволяют рассчитать j и В для
любых условий при заданной мощности, ибо все входящие в них
величины обычно известны (относительно Кок см. § 26), а зави­
симость ак от Р для СТ и наиболее часто встречающихся усло­
вий приводилась на р1о1с. 77, в § 16. Так же рассматривались за­
висимости ак от различных факторов.
На рис. 109 приводим зависимости j и В от Р для БТ, СТ, ТТ,
1СТ и ЗТ, вычисленные д.ля условий: геометрия соответствует
средним типоразмерам групп рядов ленточных сердечников по
табл. 38-41, Л-rк = 50°, f = 400 гц, р10 = 11 вт/кг для разъемных
сердечников БТ, СТ, ЗТ и 9,5 вт/кг для ТТ (сердечники II и I
групп качества из стали Э35 по табл. 17), Кок = 0,3, Кс = 0,9, v = VQ
по ( 106), обмотки медные, ак - по рис. 77 для СТ и ЗТ с учетом
шасси по (62) и с необходимыми коррективами для других типов
(см. § 16). При необходимости пересчитать эти кривые на не­
которые другие Л-rк, Кс, Кок. Р10, а.~ (в частности на оптималь­
ные значения Кок и Кс) нужно j и В умножить на коэффициенты,
соответственно
(145)
Из кривых на рис. 109 видно, что при равных мощностях наи­
более высокие плотности тока и индукции допускают СТ, за­
тем - БТ и ТТ, наименьшие-- lCT (из однофазных трансформа­
торов). У трехфазных трансформаторов В выше, чем у однофаз­
ных,аj-какуБТ.
Трансформаторы нормальной частоты, рассчитываемые на
заданный перегрев. Выше, в § 19, был найден оптимальный ток
намагничивания. Зная оптимальные io, можно найти и соответ­
ствующие им оптимальные индукции. Для этого необходимо си-
15*
227

стему уравнений ( 11) и (88) решить относительно В
бk-----"<-+--+--+--4--~
51--'1~--Р.-+--+--4--~
J
f =tоnгц
6.т:~~5n•r.
B,rc
(146)
20000 1--'. .. .. .. .-+ -..........- - + -+ - - -t
15000 ~=~~~/
fOOOO
5000
fO
50 fOIJ
500 1000 ~ОООР,8а.
fO
50 fOO
500 1000 1/000 Р, ·~
Рис. 109. Зависимости плотности TOl\a и инд}'кции от мощности т. м. м. прч
заданном перегреве для частоты 400 гц. Сталь Э35; Л'tк=50°; Кок=О,3; Кс=О,9.
Пользуясь выражениями ( 127), получим
-
(147)
~-----------
22~

Как видим, с ростом· размеров трансформатора (а) опти.­
мальная индукция при io=const несколько возрастает. Этот
рост возможен до тех пор, пока не возникнет необходимости
ограничивать В из условий допустимых потерь. Практически,
однако, с уменьшением мощности допускают большие токи на­
магничивания, поэтому во всем диапазоне значений а можно
принять B=con<>t. Лишь при о·чень малых а индукция несколько
снижается.
В соответствии со сказанным практически постоянной будет
индукция и в зависимости от мощности трансформатора. Прак­
тически почти во всем диапазоне мощностей и для все типов
т. м. м. можно получить по (147)
B=(l,05-1,2)80 ,
гдеВо- по(86) ирис.80.
(148)
Отсюда для холоднокатаной стали 8=16000-18000 гс, для
горячекатаной - В = 11 000-12 500 гс. Нижние пределы следует
принимать для меньших мощностей, особенно при возможных
увеличениях питающего напряжения свыше +5%, а также при
несовершенной технологии изготовления сердечников. Для очень
малых трансформаторов (до 5-10 ва при нормальных перегре­
вах) индукции могут несколько снижаться. Для сердечников
с уширенным ярмом индукцию можно увеличить до 12 500-
14 ООО гс.
Плотность тока можно определить по-прежнему на основа­
нии (75). Однако теперь нельзя принимать v = v0 , ибо при частоте
50 гц это соотношение заведомо невыполнимо и обычно v < 1,
а значит и v < v0. При выводе общего выражения для «Э» мы, не
делая заметной ошибки, вообще пренебрегали потерями в стали
Ре. полагая v = О. Теперь же для более точного определения j
желательно принять в расчет эти потери. Сделаем это. Вели­
чины индукции нами уже определены. Поэтому для сердечников
из каждого материала можно определить для индукций В по
(148) потери Ре по (67), находя р 10 для частоты 50 гц.
Подставляя Рн по (17) и Ре по (67) в уравнение для перегрева
(44), пользуясь записью ( 127) и решая уравнение относительно
j, получим
J=.
а.д't"' 1+~Vv- Р в•"к
.10 -11"'
к ктпк
а
10 •сс
те
(149)
Как явствует из этоtо аыражения, с роетdм размеров транс­
форматора j падает. При малых размерах (а мал6) первый член
в числителе при неизменной теометрии значительно больше вто­
рого, которым практически '1ожно пренебречв. Если при этом
сопоставить (149) и (133), то можно видеть, Что для одних и тех
229

же типоразмеров плотность тока при нормальной частоте выше"
чем при повышенных в отношении-./ 1 +~ (1+~ Vv60 ), где~
.
v 1+:1
'1
,, -- для повышенной частоты (например v = vo), v5o-для ча­
с1 оты 50 гц. С ростом размеров второй член в числителе ( 149).
приобретает все большее значение.
Влияние величин Ко1; и р сохраняется тем же, что для транL­
форматоров по:вышенной ча•стоты. В частности, при переходе
к алюминиевым о·бмоткам сохраняются ·соотношения (136),
( 137). Влияние Лтн оказывается неско.пько большим, но в пер­
вом приблю1.;:ении можно пользоваться выражение-м (135).
Выведем теперь зав·исимость j от мощности Р. Для этого
в (133) необходимо выразить через Р размер а и соотношение v.
для нахождения а воспользуемся (140), взя'В v по (94). Тогда
получим
(150)
где ера зависит только от геометрии:
cr=V 1~
а
2'
(m'f'/'Poк) 'f'пк
(151)
Подставляя теперь а .в (133), придем к окончательному ре-
зультату
(152)
причем ер; зависит только от геометрии трансформатора и опре~
деляется равенство•м
------
-
_:/ т
v~:v-- --- ... (mrp rp (~)4
?j- JI ?s?ок 'f'~ ?пк~v s ок 'f'к
(153)
В (150)- (153) ·к 1 берется по (91), а срi-по табл. 26.
Что касается роли v в ( 152), то в пер1вом приближении
можно принять
(154)
Для точного определ~ния v найдем, пользуясь ( 17), (67)
и (127)'
Ре
'1=-=
Рк
82
10-11
Р10 "'fcKc
' f'c
1'2ркок'f'к
(155)
2ЗО

Здесь В- по (148), j ориентировочно берется по (152) при
условии (154).
Нахождение v может быть произведено также по следую­
щим приближенным формулам:
Р10 с~.)2 VP ~с
v=l,4
-
,
(156)
~~к
где ЧJi - по табл. 26.
Для БТ и СТ может быть использована более точная
формула
к, Р10 ( !!_)
1
V~P
'1= 1,4
104
~'
(157)
_4/-
~к
v д't~
где для БТ к. =1, для СТ к.= 1,75.
Выражением (154) можно с успехом пользоваться при упро­
шенных расчетах, а также при расчете т. м. м. малых мошно­
стей и т. м. м. с высокими рабочими перегревами.
Кривые зависимости j от Р по (152) построены для БТ, СТ.
ТТ, lCT и ЗТ на рис. 110. Ус.ТJовия по геометрии, величинам
Л-rн, ак, ·кс, Кок. р те же, что для кривых рис. 109, f = 50 гц,
Во= 15 500 гс, р 10 = 1 вт/кг. При необходимости пересчитать эти
кривые на некоторые другие Л-rк, а~, Кс, Кон, Во (в частности,
на оптимальные значения ·Кок) необходимо умножить j на ко<эф­
фициент
(158)
Из рис. 110 видно, что при равной мощности наибольшую
плотность тока допускают СТ, затем ЗТ и ТТ.
Трансформаторы, рассчитываемые на заданное падение на­
пряжения. Поскольку это обычно малые трансформаторы, то
выбор В можно производить по (148) как для нормальной ча­
стоты, так ·и для частоты 400 гц. Если, однако, мощность знRчи­
тельна, то для повышенных частот можно ориентировочно под·
считать В по (142). Выбирается меньшая из величин, получен­
ных по (148) и (142). При расчете В по (142) v может ока­
заться лежащим в пределах от v0 до v )'> v0 , поэтому В может
лежать между значеннями по рис. 109 и значениями 1 соот"Qет­
ствующими (148).
IЗ\

Основной интерес пред,ста·вляет расчет плотно,сти тока j.
Из (97) находим, пользуясь выражениями вида ( 127),
.
222Х 10_5/ксВ ' 'f'oк'f's
J='
-Р- ..щ~а.
(159)
Из (159) следует, что ари постоянном Ли и прочих рав~ых
данных 11лотность тока растет пропорционально размеру а и не
:~ависит от величины Кок·
Найдем зависимость j от Р, J,rJ/ннz~--....--,r--r--r--т---,
для чего прежде всего выра­
зим через Р размер а. Решая
совместно (140), (101) при
э = v и подставляя к" по (130),
найдем
J, а/нн2
s
3
.:Stк =so·
f =50rц
fO
50 fOO
500 fOOO 4000Р,1 а
tO
50 100
JOO fOOO ~ООО ~ 60.
Рис. 110. Зависимость плотности токз Рис. 111 . Зависимость плотности тока
от мощности т. м. м. при заданном
от мощности т. м. м. при заданном
перегреве д.1я частоты 50 гц. Стад~,
падении напряжения. Кок =0,2.
Э320; Л'tк = 50°; К0к=О,3.
а- •s/р
Р
s ;--~
-
V Р'кокК~В2 (2,22 Х 10-6)2ди ~/ m'f; 'f'~к
(160)
Подставляя а в ( 159), приходим к выражению
(161)
где
V 'f'~'f'~к
cr·=
--,
J
т'f':
(162)
Ч'i - по табл. 26.
Величина q>J отражает завиеиМость j от геометрии сердеч·
инка.
1232

При неизменной геометрии сердечни,ков и nОС'Гояиной мощ­
ности допустимая плотность тока п,римерно пропорцио:налыtа
заданному падению напряжения.
К'р.и.вые за'Висимости j от Р для различных типов трансфор­
маторов построены при Ли=О,1 ·и частоте 50 гц на рис. 111.
Условия по геометрии сердечников, величинам Кс и r те же, что
для кривых •рис. 109 (с.м. выше), Кок=О,2, 8=17000 гс (хо­
Jюднокатаная сталь). При необходимости пересчитать эти кри·
nые на некоторые другие ~и. Кс, к01,, В нужно умножить j на
1<оэффициент
V(дu)'( 8 )8 0,2 ( Кс)8 ,._..
(дu 8
,"О,! i7ooo кок о,9 '-; V O,l 11000
(163)
Коонем•ся ~вопроса за.виси'Мости j от ча·стоты и материала
прО1ВоднИ'ко1в. При переходе от •меди к алюминию на данном
типоразмере (a=·coпst) величина j по (159) должна быть rни­
Ра
жена в
раз, т. е.
Рм-
.
•
Рм 062.
}а=}м-= • }м•
Ра
При зада·нной мощности по (161)
Бели Кон сохраняется преж~ним (ка= км), то
j8 =0,7jм.
Если принять Км=О,3; Ка=О,?; то
(164)
(165)
(166)
j8 =0,4jм,
(167)
т. е. плотно,сть тока должна быть снижена при том же Ли бо.'lеЕ'
чем в два раза.
С ростом частоты j по (161) значительно, более чем ·в про-
порцИ'И Vf. ·возрастает, однако следует учесть, что постоянство
индукции В можно принять лишь для небольших мощносте!i и
частот не свыше 500 гц. Иначе индукцию приходится ограни•~и­
вать из условия потерь в сердечнике. Принимая в этом случае В
по (142) и р 10 по (3)' получим
~01-
j =v Р/3-1~}!1 -}17.
(168)
Как видим, при этих условиях рост j 'С ростом Р и f значи­
тельно замедляется.
Кривые зависимости j от Р для частоты 400 гц и Ли=О,1
и 0.,02 при1ведены та.кже на рис. 111. У(!ловия те жеr что выше.
~33

При необходимости пересчитать эти кривые на другие Ли
можно воспользоваться (163), а на более высокие частоты
(при Ли=О,02) -~выражением (168).
Отметим, что с учетом замечания, приведенного в § 18,
в (159) - (161) и (163) вместо члена Ли нужно более точно
Ли
принять
.
При реалыных значениях Ли это, однако, не
1 _ли
2'
вызывает практически каких-либо изменений в приведенных
результатах.
Трансформаторы, рассчиrываемые на заданный намагничи­
вающий ток. Этот случай наиболее труден для выявления общих
зависимостей j и В от размеров и мощности трансформатора.
С другой стороны, он и наименее 1важен, поскольку при очень
малых мощностях приходится ограничивать ток i 0 ниже значе­
ний, соответствующих индукпиям по ( 142) или ( 148).
Для случая малых ленточных сердечников имеем по ( 103),
с учетом (127),
в-0 9 .!!L __! __ Кок
•
101 1
-
'
}9ок а.
n~Кс
Значение 6 составляет ( 1-3) Х 1о-э см.
(169)
Величина j ограничивается либо условиями нагрева, либо
условиs~ми падения напряжения.
По (140), беря э=v по (104), где к"-по (131), получим
В=~·ЮЗ зvр Фкок 1 "
Кс
n
f'/ ,2 9в•
(170)
где
V-
11> ·-
Ч'ок
тв-
'
Ч's
(171)
fPi - по табл. 26.
§ 24 КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЯСТВИЯ Т. М. М.
р
11=
=
P+mlpк+Pc) l+т Pк(l+v)
р
(172)
При расчете на заданный перегре·в выразим
Рн(1+v) из (46), используя (127) и ~зыражая базовый раз,
мер а по (140),
Рк(1 +v) = (1 + ~Vv) акд-с!<9!1К v~~ .;rps .
(173}
'fv
234

Для повышенных частот берем v по (81), где к" по
( 128), и получаем
1
"lj =----;;;v--,;:=====--,-v--;;;=========- . (174)
1+1
2акд'rк Р1с
1+~Jfv (!+)8
--
-- p1Q
.
' IQ<f>'J
VP 12 КокКс
'1
где
qi = Vm <f'c<f'кCflпк
(175)
'1
(CflsCfloк)1
Выражение (17 4) показыва,ет, что при постоянном перегреве
ТJ растет с ростом мощности, а при заданной мощности - с ро­
<:том частоты, коэффи~:.~:ие~нтов заполнения, улучшением качества
сердечника (1снижением Р1о). К. п. д. падает с ростом перегрева
и интенсифи1кацией теплоотдачи (рост ан). Так, рост Лтк с 50 до
150° прИ1водит ·к снижени!О ТJ на 5-1 О%, причем снижение тем
больше, чем меньше мощность Р. Из (174) с очевиднос.тью сле­
дует, что при Koк=const переход от меди к алюмиJ.Iию неиз­
бежно приводит к снижению ТJ (на 2-3%), но при сохрflнении
_Р_ =const ТJ остается неизменным, а с уменьшением
_р__ (что
Кок
Кvк
вполне реально) даже несколько возрастает.
На рис. 112 при1вод:им зависимость ТJ от Р для СТ, БТ. Tl "'
3Т при частоте 400 гц и перегре1вах Лт11 50° и l 00°. Прочие ус ·10-
вия те же, что для р.ис. l 09 (с.м. § 23).
Интересно отметить, что если для данного трансформатr,JJа
условием максимально,го к. п. д., как известно, является ра,f' 1 !Н­
ст.во потерь v= 1, то при данной мощности и данном перегреве
это условие примет вид v < 1, как это следует из (174). Кривые
зависимости от v члена У=V1 +~'3 у·.; (l + v) 2, определяю­
щего влияние v на ТJ, построены для разных ~ на рис. 113.
Для но'Рмальной частоты берем v по (94), гдЕ'
Kv - по (129) , и получаем
"lj=-----
1'+ 1 +~у':;
_1r-
vрз
где v-по (156), К1-ПО (91),
Vm3cp~Cfi~к
ff=
'1
(CflsCfloк)4
(176)
(177)
КачеС'гвенная зависимость ТJ от основных факторов сохра­
няется прежней ('количественно влияние ~величины мощности. и
перегре1Ва выражено более силЬ1но).
235

В частности, В·се сказанное о переходе к алюм1ншевым об­
мот,кам сох·раняет ·Силу и здесь. Разница в значениях ТJ при рав­
ных Кон может доходить здесь до 5 %.
ЗависимостьТJотРдляБТ,СТ,ТТиЗТприf=SOщи
Лtн==50° и 100° приведена на рис. 112 (что и для частпты
400 гц). Условия расчета-те же, что для рис. 110 (см.§ 23).
Из кривых видно, что при f=400 гц и ра,вной мощностн ТJ
~
т. м. м. существенно выше
чем при нормальной ча­
стоте.
5fO
50 fOO
JOO 1000 Р, ба
3
\/
Рис. 112. Зависимпсть к. п. д. о r мощности Рис. 113. Влияние соотношен1111
т.м.м.
потерь на величину к. п. д.
------
-
д, ~100°.
"
Видно также, что при равной мощности ri БТ несколько
выше,чемуСТ;уТТ- при400гцвыше,апри50гцниже,чем
у СТ и БТ; а у ЗТ- ниже, чем у однофазных.
При заданном падении напряжения к. п.д.за­
висит от заданной величины Ли
"f/=
1
1+т Рк+Ре
р
1 +ли +т~
р
При частоте 50 гц и ·не очень малых Ли
]
"1/::::::;
:::::::: 1 - ди.
1 +ли
(178)
(179)
.lfля по!!ышенных частот и при малых Ли пренебрегать пет~­
рями Ре нельзя, как и при точных расчетах.
В рассмаrриваемом случае 'l'J всегда выше, чем nри той же
4астоте· и расчете на допустимый перегрев.
236

§ 25. УНИФИЦИРОВАННЫЕ РЯДЫ Т. М. М.
Для облегчения централизованного производства т. м. м.
в самое последнее время разработаны унифицированные ряды
трансформаторов (низковольтных), которые ,от:вечают ши,рокому
кругу требова'ний по ·величинам мощностей, напряжений и то­
ков. Это стало возможным благодаря существенному прогре:су,
достиmутому в проектировании т. м. м., и достижению :их высо­
ких технико-э·кономичооких показателей, соот,ветствующих со­
временному уровню требований.
Под руководством А. Л. Ха1ринс·кого :и Р. А. Лашевского со­
зданподобныйрядоднофазныхгалетныхтрансформаторов
с т ер ж н е .в о го т и п а на ленточных ·разъе~мных сердечниках
по. табл. 39, Трансформаторы разработаны для частоты пи­
тания 400 гц нри пер1вичном напряжении 115 в. Ведутся 1ра·боты
по созданию аналогич.ного ряда для частоты 50 гц, а также
с обмот.ками из алюмИ"ниевой фольг.и. Диапазон ~мощностей ряда
трансформаторов - от 5 до 1000 ва, при вторичных напряже­
ниях до 1000 в. Вторичные о·бмотки 1каж,дого типоразмера тра1цс­
форматора могут набИ'раться из различных стандартных галет,
соединяемых между собой последовательно или параллельно.
Это обеспечи1вает необходимую гибкость при реализации тех
или иных па,раметров вторичных обмоток.
Все галеты данного типоразме·ра одинаковы по ·величинЕ> и
мощности. Малые трансформаторы ~содержат 4-8 галет, боль­
шие-8-16 галет. Вариация .высоты ок;на сердечника поз·во­
ляет для ,в,сей группы при.менять галеты оди'на·кО1Вых размерl)В.
На весь ряд используется 166 галет различных ~размеров и на­
пряжений. Величины напряжений галет выбр·а1ны по 20"му ряду
предпочтительных чисел по ГОСТ 8032-56, т. е . .нарастают
с ·коэффициентом 1,125. Мощности и н.а,пряжения галет соответ­
ствуют •следующим сочетаниям:
Мощность, ва
246,312,52550
Напряжения галет, в:
минимальные
максимальные
2,5 2,5 2,5
56 80 200
9
20
56
250 250 250
Галетные трансфор~маторы при номинальной мощности и
ок1ружающей температуре 100° рассчитаны на срок Службы.
ра1вный 1000 час. (перегрев Л-rк- д,о 50°). За сч,ет улучшенного
теплоотвода при помощи охлаж1дающих ·ребер (см. рис. 28) воз­
МОЖIНЫ перегрузки отдельных галет до 40% без у~величен.ия их
перегрева (при превышении номИlнальной мощности трансфор­
матора не бо111ее 12%). При этом отклО1Нения !Напряжений от
номинальных не превышают 0,5-2,5%. Нестабильность вторич­
ных напряжений при изменении температуры окружающей
237

среды от -60° до + 100° не превышает 0,5-3% (пocлe.zt.11.lfe
цифры - для малых мощностей).
Как видно из 1еказанного, галетные тра1нсформаторы могут
быть накальными, анодными, анодно-1на1кальными и т. д.
У:йифицированные ·ряды броневых однофазных 11рансфор­
маторов в обычном иооол'Нении на ленточных разъемных сер­
дечниках (см. табл. 38) 1разра.бо11аны для ча·стоты 400 гц по·д
ру.ководством Е. И. Ка·ретниковой. 1 ряд - это ряд анодных
Тlрансформаторов (TAI) с вторичными напряжениями от 28 до
320 в и токами от 0,06 до 1 а, предназначе1Нных 1в основном 'IЛЧ
питания аппаратуры на полупрО1водниках. 11 ряд - ряд анодных
трансформаторов (ТА2) с вторичными напряжениями от 100 до
1200 в и ма·к·сималЬJными токами от 0,025 до 0,4 а при макси­
мальной мощности тра1Нсформатора 500 вт. Максимальное чи.сло
вто.ричных обмоток - 4, они могут :использоватыся самостоя­
телыно и:ш ·включаться между собой последовательно и парал­
лельно. Ряды TAl и ТА2 •включают в ·Себя 180 транофор1маторов.
Т·рансформато·ры 1 и II рядов для облегчения ~вариации вто­
ричных напряжений имеют по две дополнительные компенса­
ционные обмотrои, которые могут включаться согласно или
·встречно с оснО1вными. Напряжение 1в рядах нара1стает с коэф­
фициентами 1,125. 111 ряд- накальных трансформаторов (ТН)­
включает 50 трансформаторов с максимальным числом накаль­
ных обмоток-4. Моiцность до 150 ва. Вторичные токи от 0,25
дп10а.
В.се трансформаторы П'ри перегреве 55° ра•с·считаны на сро·к
службы •в 1000 час. при окружающей температуре 80° и 400 час.­
при 100°, а пр:и перегреве 45° -1на срок 5000 час. (<с пониженной
мощностью). Точность вторичных напряжений 2-6%. Воз­
можна перегруз1ка отдею~ных обмоток против номиналыных то­
ков на 20%. Для трансформаторов трех ·рядов используе~я
18 типоразмеров сердечников. Констру1кция трансформаторов
предусматри:вает использование повышенных значений коэффи­
циеf!та заполнения окна и обеспечива·ет .высокие ·коэффициенты
теп.поотдачи применением •мер, указанных в§ 16.
Ведется разработка аналогичнь1х рядов трансформаторов
для частоты 50 щ. При моЩJНостях 50-100 ва и выше транс­
форматоры проектируются •в стержf!евом исполнении (на сер­
деч·никах по табл. 39).
Трансформаторы унифицированных рядов от1вечают весLма
жостJ<jим тр·ебованиям, предъявляемым к аппаратуре специаль­
ного назначения. Они мо·гут 1в значительной мере удовлетворить
потребность 1в т. м. м. на частоту 400 гц, а затем и 50 гц, для
соответствующих у·словий. Тра1Н·сформаторы обла:дают хорошими
весовыми и габаритными показателями. Подроб1Ная номе1Нкла­
тура унифицированных т. м. м. приведена в каталогах.
238

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Если трансформатор не может быть подо,бран ·из унифици­
рованного ·ряда (см. § 25), он должен быть рассчитаrн. Расчет
трансформатора распадается на две ча·сти -- определение основ­
ных размеров сердечнююв и непосредственно электричесn.ий
расчет. Заданными величина·ми я~вляются мощность, частота.
число обмоток, их напряжения и то1ки, окружающая темпера­
тура, допустимый перегрев обмоток. Могут задаваться также
допустимое падение напряжения, допустимый намагничиваю­
щий ТОIК.
В дальнейшем, если не делается оговорок, расчет излагается
для трансформаторов с ·Возможно полным заполнением окна
сердечника проводниковым и о:кна катушки - магнитопрооод.я­
щим материала,ми. Для случая неполно·го, оптимального, запол­
нения, т. е. оптимальных ~величин коэффициентов заполнения
Кок и Кс (см. § 19 и 20), н соответствующих разделах будуг
даны необходимые указания.
§ 26. НЕОБХОДИМЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
Габаритная мощность трансформатора. По заданным токам
и ·напряжениям легко подсчитывается суммарная мощность ~то­
ричных обмоток, или вторичная мощность
N
N
P11 =m ~ P;=m ~ /1И1•
(180)
l-2
l-2
Здесь i - индекс обмотки, 1i и Ui - токи и напряжения 1по­
ричных обмоток в действующих значениях, Pi - их мощности.
До CliX пор во всех выражениях фигурировала электромаг­
нитная мощно·сть Р. С достаточной для практики точцостью
мощность Р может быть заменена так называемой габаритной
мощностью трансформатора Pr, являющейся полусуммой вто­
ричной мощности Р 11 и мощности первичной обмотки PI'
Pr= Р1+ Рн
(181)
2
Мощности Р1 и Р 11 отличаются друг от друга за счет нотерь
в трансформаторе, а при наличии анодных обмоток дополнитель­
ное отличие может появиться в результате использования опре­
деленных схем вь·прямления [см. (70)]. Влияние тока io учиты­
вается отдельно коэффициентом п в ( 11).
Из (181) и (70)
(
N
)
1
1~'
Pr= -
Рн +- ,,_ кв;Р1
·
2
"// 1-2
(182)
Здесь Р11 и Р;-по (180), i - номер обмотки, N - число
обмоток (включая первичную), ТJ - к. П· д. в относительных еди-
239

ницах, Квi - по (68) и табл. 22. Для однофазных схем коэффи­
uиент Квi всегда равен единице, кроме СХеМ ОДНОПОлуперИОД­
ПОЙ и двухполупериодной со средней точкой. Если т. м. м. не
содержит обмоток, работающих на такие схемы, то из (182)
Р=Рн(1+_.!_) .
(183)
r
2
'IJ
Величина Рг характеризует габариты трансформатора и яв­
ляется отправной при его расчете.
Выбор типа трансформатора и способа его выполнения. Если
тип трансформатора и способ его выполнения не заданы расчет­
чику, то выбирать их следует на основании приведенных указа­
ний следующих разделов книги: тип - § 22, материал сердеч­
ника - § 5 и 19, конструкция сердечника - § 4, 8, 9, проводнико­
вый материал-§ 7 и 19, конструкция трансформатора-§ 4,
12, 11.
Исходные расчетные коэффициенты. При расчете трансфор­
маторов в общем случае необходимо знание следующих исход­
ных величин: коэффициентов заполнения Кок и Кс,. к. п. д. Т),
коэффициента теплоотдачи ак, коэффициента распределения
окна между обмотками п. Все эти величины зависят от очень
большого числа факторов и не могут быть точно определены
до завершения всего расчета трансформатора. Поэтому, строго
говоря, расчет может идти только методом последовательных
приближений, когда принятые значения перечисленных коэффи­
циентов корректируются по результатам расчета и расчет по­
вторяется заново до достижения удовлетворительного совпадения
принятых и полученных величин. Однако накопленный практиче­
ский опыт позволяет достаточно правильно задаться всеми не­
обходимыми исходными величинами в зависимости от тех или
иных условий. Ниже конкретные значения этих величин .мы бу­
дем приводить в ряде случаев для некоторых определенных,
типовых условий, условно называемых «нормальными». При
этом будут даваться указания, как корректировать приведен­
ные величины на иные условия.
Рассмотрим последовательно эти величины. Максимально до­
стижимая величина коэффициента заполнения сер-
де ч ни к а Кс зависит только от толщины материала и техноло­
гии изготовления сердечника. Значения Кс для различных из этих
условий приводились в гл. IV, табл. 13 и 15. Косвенным обра­
зом, через то.liщину материала, Кс связан с частотой. Для прибли­
женных расчетов нормальным значением можно считать Кс = 0,9.
Максимально достижимая величина к о эф фи ц иен та за -
п о л не ни я окна Кок зависит от абсолютных размеров окна,
количества изоляции, вида проводникового материала, толщины
или диаметра проводов, технологии моточных работ (см. § 12).
240

В свою очередь, каждый из этих факторов определяется целым
рядом условий.
Количество изоляции зависит от напряжений обмоток, марки
провода (толщина витковой изоляции и необходимость той или
иной слоевой изоляции), числа обмоток, способа изоляции от
корпуса, качества изоляционных материалов. Так, наивысший
коэффициент Кок достигается при низком напряжении, малом
числе обмоток, применении эмальпроводов с высокопрочно:1
эмалью (см. § 7), позволяющих обойтись минимумом слоевой
изоляции, применении тонкостенных прессованных каркасов из
качественных пресс-материалов, использовании для слоевой и
межобмоточной изоляции тонких высококачественных синтети­
ческих пленок (§ 4, 6).
При прочих равных условиях меньше всего изоляции заклю­
чает в себе БТ, поскольку в СТ, ТТ и ЗТ слоевая и частично меж­
обмоточная изоляции повторяются в окне дважды (у двух
катушек).
«Нормальными» условиями будем считать для низковольтных
трансформаторов qрименение эмальпроводов ПЭВ-2, бумажной
изоляции, прессованных каркасов средней толщины стенок (то
же - сборных гетинаксовых каркасов). В отношении числа об­
моток и величины напряжения нужно иметь в виду: низковольт­
ные трансформаторы с малым рабочим напряжением (до 300-
500 в) при любом числе обмоток или с малым числом обмоток
(двt>-три) при любом напряжении - «трансформаторы с малым
количеством изоляции»; низковольтные трансформаторы с боль­
шим числом обмоток и большим рабочим напряжением (свыше
300-500 в) - «трансформаторы с большим количеством изоля­
ции». Высоковольтные трансформаторы будем считать изолиро­
ванными при помощи заливки термореактивным компаундом.
Диаметр провода зависит от величины тока в обмотке и допу­
стимого перегрева или падения напряжения. Величина Кок тем
выше, чем толще провод. В среднем можно считать, что ток
обмоток растет с мощностью трансформатора, поэтому в этой
зависимости кроется косвенная связь Кок с мощностью трансфор­
матора (при заданных Лтк или Ли). Такие средние условия и пе­
регрев Лтк = 50° и будем считать «нормальными».
Технология моточных работ зависит от уровня производства
11 конструкции трансформатора. Так, наибольший коэффициент
заполнения обеспечивается при использовании для обмоток тон­
кой фольги (см. § 12). Для обмоток из провода более высокие
Кок достигаются при плотной рядовой намотке (см. § 12). Од­
нако такая намотка не всегда может быть применена. При на­
мотке катушек на замкнутые ленточные сердечники приходится
применять ручную намотку, намотку на тороидальных станках
или принцип вращающейся катушки. В первых двух случаях
окно сердечника полностью не используется из-за остающегося
16 Р. Х. Бапьян
241

Ь сере.Дине окна отверстия nод челнок, пониженных значений
Кукл (см. § 12), в последнем случае теряется часть окна, заклю­
ченная между стенками круглого каркаса и квадратного сердеч­
ника. «Нормальными» условиями будем считать случай рядовой
станочной намотки.
«Нормальными» сердечниками будем считать нормализован­
ные сердечники по табл. 38-41 (при. необходимости - средние
сердечники группы ряда).
Для перечисленных нормальных условий значения Кок для
к0~
каждого типоразмера сердечника
o.q
бТ занесены в таблицы рядов 43-49
kt::±$.~=!cr.зr в § 27.
Чтобы получить зависимость
величины Кок от мощности транс­
форматора, надо учесть, что аб­
солютные размеры окна зависят
от мощности трансформатора и
его удельного объема э = v по
(81), (94) илиt (101). В свою оче­
редь, v зависит от Кок, а также от
частоты, качества материалов
сердечника и обмоток, геометрии
трансформатора, допустимого пе­
регрева или падения напряжения,
коэффициента теплоотдачи ак,
т. е. от факторов, ряд из которых
непосредственно влияет на вели­
~t~-+--1-+-+-+--+-+-l-f-+-t--1
Рис. 114. Зависимость коэффи­
циента заполнения окна от мощ­
ности т. м. м.
50гц;
------
400 гц.
чину Кок· «Нормальными» условиями будем считать: частоты
50 и 400 гц, применение ленточных сердечников из стали Э35 вто­
рой группы качества, медных обмоток; коэффициент теплоот­
дачи по рис. 77 с учетом шасси по (62); прочие условия -
прежние.
Зависимости Кок от мощности для приведенных нормальных
условий даны на рис 114 цля всех типов низковольтных транс­
форматоров при малом количестве изоляции (для случая пол­
ного заполнения окна катушкой; при неполном, оптимальном,
заполнении окна - см. § 19, 20, табл. 32, рис. 86, 87).
В качестве усредненного, «типового» значения Кок для раз·
личных вычислений общего характера и предварительных при­
кидок принимают Кон = 0,3 (для обмоток из медного провода).
Для обмоток из фольги «типовой» Кок = 0,6.
Коэффициент теплоотдачи акивлияние на него
различных факторов подробно рассматривались в § 16. За нор­
мальные будем принимать те же условия, что при построении
кривых на рис. 77 и оговоренные выше при определении к011
Значения ак для «нормальных» условий для каждого типораз­
мера сердечника занесены в таблицы рядов 43-49 . Зависимость
242

tJ.н от мощности при разных частотах для тех же условий привt:­
дсна на рис. 115.
При необходимости быстрых и грубых прикидок можно
принимать некоторое среднее значение ак = 1,1Х10-з вт/см2 • 0С.
Корректировка величин Кок и ак для условий, отличных от
«нормальных», может быть произведена с помощью указаний,
сведенных в табл. 32.
Коэффициент полез- аи,6т/сн'•с
ного действия призадан­
''
ном перегреве по ( 174) и ( 176) tJ•10-J
\\
~
зависит от мощности, качества
сердечника и его материала, f,6
материала проводников, 1юэф-
ф
~
'\.
\"\
_
чоо~~~ f'>( 21/ООгц
ИЩf!ентов заполнения, часто-
ты, перегрева катушек, коэф- tz
фициента теплоотдачи, геомет­
рии сердечников - от факто- 1•0
ров, уже рассмотренных нами о.в
выше. Для нормальных усло-
-~NJarц
r--..r--.
1\. \
...... ,~"-.
,...,
.... ...._
.......
О,6•1о·J
вий 'У/ окажется зависящим
~~:;;:~~~~~~~~~~r·.o.
только от мощности. Такие за-
~ ........
висимости для частот 50 и
400 гц были приведены на
ри~с. 112. Корректировка зна­
чений 'У/ на иные условия может
быть сделана с помощью ука­
заний, приведенных в § 24.
При заданном не очень мa­
JIOM Ли и частоте 50 гц 'У/ берет­
ся по ( 179), в иных случаях
можно ориентировочно брать 'У/
по приведенным графикам для
расчета на заданный перегрев
(см. § 24). Для грубых прики-
Рис. 115 Зависимость удельного ко·
эффициента теплоотдачи катуше1<
стержневого т. м. м. от мощности при
малом количестве изоляции (при на­
личии теплового контакта сердечника
на шасси).
Для БТ коэффициент снижать нn
15-20%, для ТТ - на 10%, для 3Т-­
не изменять. Для т. м. м. с большим
количеством изоляции коэффициент
снижать на 15-20%, для сухих т. м. м.
с заливкой катушек термореактивным
компаундом - на 100/о. См. также
табл. 32.
док к. п. д. можно принимать равным 0,8-0,9 для частоты 50 гц
и 0,9-0,95 для частоты 400 гц.
Коэффицпент распределения окна между об­
мотками п при расчете на заданный перегрев согласно (84) за­
висит от величины намагничивающего тока io. В свою очередь,
ток io, если он специально не задан, зависит от режима работы
трансформатора .(см.§ 19). При примерно постоянных или воз­
растающих с уменьшением мощности индукциях io падает с рос­
том мощности (см. рис. 67). Зависимость. io от мощности для
«нормальных» условий и частот 50 гц и 400 гц показана на
ри,с. 116. Коэффициент п рассчитан по (84) в соответствии
с рис. 116 и приведен для частот 50 гц и 400 гц в зависимости
от ·мощности (на том же рисунке).
16-1<
243

!
Таблица 32'
Корректировочные множители для Кок и ак д.11я условий, отличных от «нормальных» (ориентировочно)
Исходные
\
дJ1я кок
1
дJ\Я 1Хк
данные
Фактор отJ1ичия
1 МножитеJ1ь
Фактор отJ1ичия
1 Множитель
Применение бескаркасных катушек
0,85 -0,95
Применение пропитки компаундами ••
1,05 -1 ,25
Наличие только накальных обмоток
1,05 -1,15
Применение
в сборе
пропитки трансформатора
1,05-1,1
Испсщьзование для обмоток фольги
1,7 -2
Отсутствие контакта на шасси
0,8 -0 ,9
Кокиак
При rюниженном давлении D
+(н v-~00)
по таб.~. 43-49
и рис. 114-115 Использование для обмоток проводов
0,7-0,85
с волокнисто!! изоляцией
Использование проводов с волокнистой
0,85 -0 ,9
изоляцией
Использование пленочной изоляции
1,1 -1 ,2
Использование пленочной изоляции
1-1 ,25
При хорошо отработанно!! технологии
1,1 -1 ,2
При заделке торцов катушек и их покры-
1,2-1 ,3
тнll эмалями с высоким лучеиспусканием
Использование сердечников, геометрия ко-
0,77-0,9
Использование сердечников нз горячеката·
0,85 -0,95
торых близка к оптимально!! по стон·
ной стали•
мости
-v~~
Исподьзованне перегревов, отличных ОТ
перегрева 50° •
50
Ко.к и ак
Использование сердечников иного ка-
-1
-
по рис. 114-115
чества и перегревов, отличных от перс-
См. также § 16
грева 50° •
Наличие большого количества изоляции
0,8 -0,9
Наличие большого количества изоляции
0,8 -0 ,9
Применение задивки термореактнвными
0,4-0,6
Применение заливки термореактивнымн
0,9
компаундами (высоковольтные транс-
компаундами (высоковольтные транс-
форматоры)
форматоры)
* За счет изменения габаритов трансфор.,.атора ·
"• А также рядом ,1аков
с высокой теплопроводностью.
пр им е ч ан и е. При использовании метода непо.1ного заполнения окна катушкой значения Кок снижаются ориентировочно в 1,5-2 ра·
за (точнее по рис. 86, 87).

Для приближенных расчетов можно принимать для 50 гц
io=0,5, n=2,1, для 400 гц i0 =0,2, n=2.
При расчете на заданное падение напряжения и заданный
намагничивающий ток следует принимать всегда n=2 (см.§ 18).
ВеJ1ичина i0 может быть произвольной.
При использовании метода оптимальных ко­
эффицие11тов заполнения Кон и Кс их значения выби­
rают по указаниям, приведенным в § 19, 20, рис. 86, 87, 88. При
п
2,3
2,f
z
1~'v"'
"-·
'\.
'о
\
-
[\.
\~1\..
\',
\io,,.
'i
''~~
3*11-
~~'')'' 1-
Т/, ~
~.... _
'
'
"""
~~~ t~
~iil=:-l!i ..:t •
..L
""
""""
ln
...
""
0.7
0,6
а5
43
42
41
Рис. 116. Зависимости намагничивающего тока и коэффи­
циента распределения окна между обмотками от мощности
т.м.м.
50 гц;
-------
400 гц.
(flp11 неполном заполнении окна катушкой величина 10 несколькс
возрастает).
!!ониженных значениях Кон намагничивающий ток i 0 несколько
возрастает (примерно пропорционально кубическому корню из
отношения коэффициентов заполнения).
§ 27. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ СЕРДЕЧНИКОВ
При определении основных размеров сердечника возможны
два случая: когда выбор геометрии и размеров сердечника про­
изводится произвольно и когда проектировщик ограничен кон­
кретным рядом сердечников (рядом типоразмеров).
Случай произвольного выбора размеров сердечника наиболее
часто встречается при расчете трансформаторов относительно
большой мощности - свыше нескольких сот вольт ампер. Однако
он возможен и при любых других условиях, в частности тогда,
когда стандартные сердечники по тем или иным причинам нr
удовлетворяют расчетчика.
245

Выбор размеров нестандартных
11роизведен двумя путями.
сердечников может (5ыть
Определение размеров
нит н ы е нагрузки. Принимая в
относительно ScSoн. получим
через электромаг­
{11) Р= Ргирешая (11)
ScSoк= nPr
1Q8 см4.
4,44m/К0кКс/В
(184)
Здесь Рг - габаритная мощность по ( 182), ва, причем '11 -
по рис. 112;
Кс - по табл. 13, 15 и указаниям § 26;
Кон - по рис. 114 и табл. 32.
Задавшись также величинами j и В, можно вычислить по ( 184)
Sc,Soн и разбить это произведение на сомножители Sc и Sон·
·~атем, в свою очередь, конкретизируются размеры сторон сер­
дечникааиЬиокнасиh(рис.90),такчтобы
(185)
Разбивка ScSoн. Sc и S0н производится таким образом, что
Gы получить желаемую геометрию трансформатора. Имеем
(186)
о
Sок
•.
птимальные отношения
для различных ус.1ови11 и
Sc
типов трансформаторов были даны в табл. 29.
Выбор а, Ь, с, h в ( 185) должен быть сделан так, чтобы от-
11ошения
ь
с
h
-=у, -=Х, -=Z
а
а
а
соответствовали оптимальным для заданных условий согласно
габл. 27 или 28.
Прибегая к (127), можно и непосредственно из (184) полу­
чнть базовый размер - ширину стержня а
s"soк=tf/foк·a4 и
-v nPr· 10&
1
(187)
(l=
4,44/КокКсjВ m<pv'f'oк '
Бт
1
1t
2
гдепотабл.26для и СТq>s(/Jot; = xyz, 3Т-2 xyz, ТТ-4ху.
Принимая х, у, z оптимальными для заданных условий со­
гласно табл. 27 (28), находим а, и затем по ( 126) Ь =уа, с= ха
11 h = za. 3 случае каких-либо особ1>1х обстщщ~.ТJьстп ;щачеющ
Н6

х.у,zили Sок
можно принимать и иными, чем указанные,
Sc
в зависимости от желательной геометрии.
Осталось определить j и В, фигурируюшr r· в ( 184) и ( 187).
Их определяют при заданной мощности Р ~0 Рг по формулам
или рисункам (см. § 23):
при заданном перегреве:
для повышенных частот- (141) - (145), рис. 109;
для нормальной частоты- (148) и (152), (153), (158),
рис. 110;
при заданном падении напряжения- (161) - (163) и (148)
или (142), рис. 111;
при заданном токе намагничивания (для ленточных разъем­
ных сердечников) - (170)- ( 171).
Поскольку j и В зависят от многих факторов, нельзя указап,
их значения, универсальные для всех случаев. Их можно каж­
дый раз рассчитывать по приведенным форму.1ам и указаниям
в § 23 для конкретных заданных условий с опреде.JJением вхо­
дящих в эти формулы коэффициентов в соответствии с изложен­
ным выше, в § 26.
Для самых грубых, ориентировочных прикидок, принимая
по§26Кок= 0,3; Кс= 0,9; п= 2,1; идля некоторых средних ус­
ловий j = 2,5 а/мм2 , В-по таб.1. :в. найдеV! из (184) значе­
ния ScSoк. также приводимые в тпf;.1. 33
Таблица 33
'Значения величины ScSoк в за виси\lости от мощности для т. м. м.
на стандартных сРрдечн 11ках r для суrубо ориентировочных подсчетов)
Частота f
30 гц
400 гц
----·--
-·-----
Марка стали
Э42
Э35
Э44
Э35
Индукция в. гс
12 500
17 ООО
8000
11 ООО
- ---
Sc Sок• см4
!,! Рг
0,8 Pr
0,22 Pr
О,16Pr
Подобные упрощенные приемы, однако, относительно прием­
лемые в радиолюбительстве, ни в коем случае не могут обеспе.
чить правильного результата для серьезной инженерной прак·
тик и.
Пример расчета.
1. Найти основные размеры ленточного сердечника из холоднокатаной
стали для низкоРольтнСJго трансформатора минимального веса мощ11ост1>ю
750 ва при '!апот~ 50 гч и перегрев~ pQ 0 • j .ke неогQвореннJ?rе условия снор.
f!IЗЛрНЫе», 0

Согласно указаниям в § 22 выбираем стержневой трансформатор как
обладающий минимальным весом.
Исходные расчетные величины:
по рис. 112 'IJ = 0,965; по рис. 114 Кок= 0,34; по табл. 13 Кс - 0,92; по
рис. 116 п = 2,015; по (1'18) В~~ 17.000 гс; по рис.)10 j ~ 1,85 а/мм 2 [точ­
нее находится по (152)-(158)].
По (182) - (183)
Pr=- 1+--
=
770 ва.
750(
1)
2
0,955
По табл. 27 выбираем оптимальную геометрию: .х = 1,25; у - 2; z - = 5 .
Первый вариант.
По (184)
2,015° 770°106
ScSoк ~ -----------
4,44-50-0,34-0,92·1,85· 17 ООО
~ 715 см4
(по таблице ориентировочных прикидок имели бы
ScSoк = 0,8·770 = 615 см4).
Находим оптимальное соотношение
(то же можно взять из табл. 29). По (186)
/-
715
Sc= 1
--
~ 15,1см~15 см;
J 3,12
ScSoк 715
2
Sок= -- ~
-
= 48см.
Sc
15
Так как
Sc = aly,
а= vl: = 2,75 см.
Отсюда по (126)
Ь =уа= 2-2,75 = 5,5 см;
с= ха= 1,25-2,75 = 3,44 ~ 3,5 см;
h= za=5·2,75=13,7~14см.
Второй вариант.
По (187)
tf'stf'cк = 1,25·2 ·5= 12,5
v
а=
2,015-770·106
= 2,75 см,
4,44. 50-0,34. 0,92-1,85 · 17 000-12,5
т. е. то же самое.
II. Тот же случай, но д'tк """'30°, проводсt ;: 1Jолокнистой изоляцией,
контакт на шасси отсутствует,
248

Ддя пересчета j на новые условия восподьзуемсн (158), найдя предва -
рительно по табл. 32 и прежним исходным величинам:
Кок~ 0,34·0,85 ~~ 0,29;
а'
6(3Q
~=09-09·1, -~074.
ак''V50
'
Тогда
J~ 1,85· -.
( 0,74-~. ~ ~ 1,85-0,68 ~ 1,25 а/мм2•
v 50 0,29
По (184)
ScSoк= 715· О,З4 · 1
•
85 = 1240 см2•
0,29 1,25
Далее, как и в первом примере.
Определение размеров через удельный
объем трансформатора. Этотспособрасчетаоснован
на использовании выражений для удельных экономических по·
/(азателей э = v, выведенных на оtновании теоретического ана­
J1иза в § 18, и позволяет исключить промежуточное определение
Ееличин j и В, уменьшив число независимых переменных рас­
t:!ета. Действительно, зная v, легко найти по ( 140) а при Р = Рг.
Задавшись желательной геометрией сердечника, можно по
табл. 26 определить для выбранного типа трансформатора QJv.
после чего по ( 126) легко находятся все основные размеры
Ь,С,h.
Расчет через удельный объем v ведется практически наи·
Солее просто, почему и принято э = v. Расчет ведется в еле·
дующей последовательности.
1. Выбираем желательную геометрию трансформатора, т. е.
параметры х, у, z по (125) и рис. 90. Если нет специальных
требований, величины х, у, z должны быть выбраны оптималь·
1-1ыми для заданных условий и выбранного типа трансформатора
·по
табл. 27 (28), § 20.
2. Вычисляем удельный объем трансформатора v.
О вычислении v сказано ниже, в п. 7.
3. Находим габаритный объем V.
По (71)
V=VPг СМ8 •
4. Находим базовый размер а - ширину
По (139) и (140)
несущего стержня.
V- v-
a=
~=vРг'
'f 'v
' l'v
где QJv вычисляется по табл. 26 для выбранного типа и геомет­
рии (х, у, z) трансформатора.
249

ДJ1я «нормальных» усJювий (см.§ 26) имеем:
Тип трансформатора
БТ
СТ
ТТ
Величина 'fv
48,5
55t
107*«
133
3Т
158
5. Находим по ( 126) остальные размеры сердечника для
принятой геометрии (х, у, z), см:
с=ха, Ь=уа, h=za.
6. Если какие-либо из найденных размеров желательно не­
rколько изменить или округлить, сделать это следует так, чтобы
!"":роизведение
ScSoк=abch
rю возможности сохранилось постоянным (путем изменения
в противоположную сторону иного размера).
На этом расчет заканчивается.
7. Итак, возвращаемся к вычислению удельного объема v
(см. п. 2).
Расчет на перегрев трансформаторов повышенной частоты.
По (81)
где
~50
21/2 v ?/с 'fv~ J см3
'V=
--Р10 --KZI- ,
а.кд'tкf
КсКок
'fv
ва
Лтн - заданный перегрев катушек, 0С;
f - заданная частота, гц;
Vc - удельный вес материала сердечника,
потабл.2и4;
(188)
г/см3 -
р - «горячее» удельное сопротивление проводнико­
вого материала, определяемое при условной
температуре 75°, ом· мм2/м; р = 1,22 р20., где
р20о- по§ 7;
Ko1t, Кс, ан·- коэффициенты заполнения и теплоотдачи, опре·
деляемые в зависимости от заданной мощно­
сти Рг и других выбранных условий по рис. 114,
115 и табл. 13, 15, 32 в соответствии с указа­
ниями, приведенными в § 26;
Р10 - удельные потери в сердечнике (вт/кг), 6пре­
деляемые для заданной частоты и выбранной
конструкции сердечника и его материала по
(5) и табл. 3, 4, 16; для стали Э35 и частоты
400 гц Р10 берутся по табл. l {1 rл. IV, для
выбранной группы качества:
• Д,1111
групп 1-IV ряда.
** Д,1щ rр~пп v-x ря.μ:,а.

ер •-
коэффициент режимс1 работы, опредеJ1яемыii
для выбранного типа и геометрии тrансфор­
матора и желательного режима работы
по (78):
-v- 1 +~v-v-
'P-
'1
----
.-
1 +'1
'
где
~= 9пс
9пк
(по табл. 26),
по (40);
'1 = !!5__
Рк
к" - коэффициент геометрии по объему, определяе­
мый для 1:1ыбранного типа и геометрии транс­
форматорах, у, z по (128) и формулам табл. 26,
МОЖНО также ВЗЯТЬ величину Kv ПО рис. 91, 91),
102, 105; значения к" для «нормальных» сер·
дечников (см. § 26) приведены в табл. 34.
Таfiлица 34
Вспомогательные расчетные ве.1нчнны
-
1
Kv
v, смЗ/ва
Л"к = const :о
.. ;:
д'tк = 500 ди=О,05
о
:о
Тип
9•=1
:;s
"'
5!
о
--
--
:с
трансформатора
'
!-<
.сь "'
:с
9.
:со
~
"'
OJ !-<
о: !-<
"'
~
3 <.)
<С <.)
м
"'
::r
:;s ~ :о~
""
С\)
::r
::r
ia OJ
""'а:: :s:
:s:
С\)
С\)
о :;s о"'
""'::t
""'
о
о
о
о
t:::с :r::с t::<1
t::
""'
Ll)
Ll)
Броневой
1 0,831 3,3
1
10
1
55
1
16 10,92 1 4,2
1
7,3
Стержневой
10,951 2,6
1
9,21 52
1
14 10,81 1 3,8
1
6,9
Тороидальный
111
2,5
1
10
1
58
1
-
1 0,821 4,2
1
7,4
Трехфазный
1 0,93 13
1
14
1
84
1
-
1 0,921 5,8
1
11,1
-
Для получения минимальных веса, объема, сто11мости v =;= v0
по(106):дляБТv0=1+~.дляСТ иЗТv0= (1+~)2,для
ТТ VQ = t. Величина Ч'•-1 есть <р~ при v = J. Д.лSJ «tюрма.льцмх»
251

'fv "1
условий значения
приведены в табJ1. 34. Дш1 ноJ1у•1сн111
'fv
максимального к. п. д. v~ 1 (см. рис. 113).
Для «нормалы1ых» условий (см. § 26)
1v1
V=0,023--
--·Р10
а.кf
КсКок
'fv 1
--к,,.
'f'.,
(189)
Для «типовых» значений Кон = 0,3; I<c = 0,9; u. 1, = 1, 1 Х 1О ·1
39411;-'fv~l
V=
•
-r Р10 -- Kv.
f
'f'v
Для частоты 400 гц при всех указанных допущениях и нор­
!'.tальных ленточных сердечниках из стали Э35 второй группы
качества (для ТТ - первой) ориентировочные значеюы и дJ1я
разных типов т. м. м. приведены в табл. 34.
Эти величины могут быть использованы при предваритель­
ных грубых подсчетах. При отклонении одного или нескольких
условий от приведенных выше данные величины v могут бып..
пересчитаны в соответствии со ( 188).
Расчет на перегрев трансформаторов нормальной частоты.
По (94)
252
( 190)
Здесь
Рг - габаритная мощность по ( 182),
ва;
f, Лт11. Кс, К011. ак, р- как в предыдущем случае;
Во - индукция, характеризующая ма­
териал сердечника по (86), гс
(для горячекатаных сталей
Э41-43 Во= 10 500, для холод­
нокатаных сталей Bu = 15 500);
к1 - коэффициент по (91):
4,44х10-6
К1==
'
п
величина п берется в зависимо­
сти от Рг по рис. 116;
Kv-
коэффициент геометрии по объ­
ему, определяемый для выбран­
ного типа и геометрии (х, у, z)
трансформатора по (129) и фор­
мулам табл. 26; можно также
взять величину Kv по ри~. 92,
98, 103, 106.

Для «НОрМаЛЬНЫХ» сердеЧНИКОЙ
(см. § 26) значения Kv приве­
дены в табл. 34.
Для «нормальных» условий (см. § 26) частоты 50 гц и
ориентировочных значений Кс = 0,9; Кок = 0,3; п = 2, 1; аи=
=
1,1 Х 10-з
v~l,16{ ~.- (~)' к,.
(191)
Для средних мощностей (около 100 ва)
V=0,6 vс;: )6 Kv.
При всех указанных допущениях и использовании холодно­
катаной стали значения v приведены в табл. 34. Эти 'Величины
могут быть использованы при предварительных грубых подсче­
тах. При отклонении одного или нескольких условий от при­
веденных выше данные величины v могут быть пересчитаны
в сортветствии со ( 190), причем в первом приближении
v== ---" /
__Р
____
1_1_ •
(192)
fK1KcBo V Кокакд'tк YPr
трансформаторов на заданное падение напряжения.
(193)
Здесь Рг, f, Кс, Кок - как в предыдущих случаях;
В - индукция (гс), определяемая для нор­
мальной частоты по (148), а для по­
вышенных- по ( 148) или ( 142) и
рис. 109 в соответствии с указаниями
в § 23. Обычно В= ( 1,05-1,2) Во, где
Во - как в предыдущем случае;
Рх -- при обычных рабочих температурах -
как в предыдущих случаях, при 75°.
Для высоких температур или при спе­
циальных требованиях Рх берется при
задаваемой температуре;
Ли - заданное падение напряжения в отно­
сительных единицах;
кv - коэффициент геометрии по объему,
определяемый для выбранного типа и
геометрии ( х, у, z) трансформатора
по (130) и формулам табл. 26.
253

ДJIЯ «нормальных»
Можно также мять велнчину к~, rid
рис. 93, 99, 104, 107.
Для «нормальных» сердечников (см.
§ 26) величины к" для разных типов
трансформаторов приведены в табл. 34.
условий (см. § 26) и Кок= 0,2, Кс = 0,9
V=l,8X 108
к.
V~
1
(J2ди82)3Р~ v
(194)
При частоте 50 гц и сердечниках из холоднокатаной стали
у-1
V=0, 14
·-- Kv,
р2диз
r
(195)
при сердечниках из горячекатанnй стали
sr_l _
V=0,21 1/ -
Kv.
(196)
•
р2диз
r
Формулы ( 195) и ( 196) могут быть использованы для пред­
варительных подсчетов. Значения v при Ли = 0,05, Рг = 100 ва
и сердечниках из холоднокатаной стали приведены в табл. 34.
При отклонении одного или нескольких условий от приведен­
ных выше величины v могут быть пересчитаны в соответствии
со ( 193), причем в первом приближении
1
f1
р
(197)
V= KcfB i/ Pr • Кокди Kv.
Расчет трансформаторов на заданный ток намагничивания.
По (104)
1-.
/ 104п2 о
V= V.P v 4i"f К~кj2 Kv
(198)
(справедливо только для трансформаторов малых размеров на
разъемных ленточных сердечниках).
Здесь i 0 - заданный намагничивающий ток;
f, Кок - как ранее;
254
б - эффективный зазор в магнитопроводе на один стер­
жень, см (зависит от технологии изготовления сер­
дечников, в среднем б = ( 1-1,5) 10-3 см) ;
j - плотность тока (а/мм2 ), принимаемая по (141), (152)
или (161) в зависимости от заданных требований
обеспечения допустимого перегрева или падения на­
пряжения (см. рис 109-111);
Kv - коэффициент геометрии по объему, определяемый'
для выбранного типа и геометрии (х, у, z) трансфор­
матора по (131) и формулам табл. 26. Значения к"
для «нормальных» сердечников приведены в табл. 34.

Пр им еры расчет а.
1. Найти основные размеры сердечника торо11даJ1ьного трансформатора
компромиссной геометрии при частоте 400 гц и перегреве д'tк = 65°. Транс­
форматор с высоким потенциалом, трехобмоточный. Мощности Р2 = 80 ва,
Р8 = 120 ва. Обмотка 2 предназначена для питания двухполупериодного
выпрямителя со средней точкой. Сердечник - ленточный первой группы
качества. Изоляция - заливкой термореактивным компаундом. Остальные
условия - снормальные». Сталь холоднокатаная.
1.Потабл.27принимаемх=3,у = 1.
2. Определяем исходные величины для использования (188): по (180)
Р11=80+120=200еа,порис.112"f)=0,96;по(68)итабл22к82=
1
=
J/"2; Кпз = 1, по (182)
Pr=J_[200+- 1
-(1;_
·80 + 120)] = 192 ва;
2
0,96 v2
по табл. 15 Кс = 0,93; по рис. 114 и табл. 32 Кок= 0,26·0,55=О,14; по
рис. 115 и табл. 32 ак = 1,2·10-3
-0,9·0,9=1·10-3 вт/см2. 0С; по табл. 4
"(с= 7,65; р = 0,021 ом·мм2/м; р1~ = 9,5 вт/кг; по (106) v = v0 = 1; по табл. 26
'fп=Ои~=О;по(78) 'f, = V1 ·1+О = 0,5. Величину к находим по
с
1+1
v
рис. 102 или вычисляем по (128) при 'fэ = 'fv· Предварительно находим по
табл. 26
1
'fc=7t·l·(3+1)=12,6; <fs=1; 'fок~4т:·3 2 =7,1;
'fк=%-(f+ 1)(32 + 2-3 + 2)-it·1(3+1)= 54,4;
'fпк=7tV2·32+ 4·3+4(: + 1+ ~V2·32+4·3+4)=99;
'fv=2(32+ 2·3+2)(~+1)=85.
Тогда
По (188)
Kv= 85 v 12,6·54,4 = 3,17.
1-1 ·1 ·7,1°99
2V2
V0,021·7,65
05
v=
-9,5. -' -
-3,17 = 1,23 смз/ва.
1·10 -3
-6 5·400
0,93·0,13
0,5
3. V= 192·1,23=236 смз.
"з f236
4.a=v 85 =1,4см.5.с=3·1,4'=4,2 см; b=l·l,4=1,4 см. Пр11
необходимости округляем: с= 4 см, Ь = 1,5 cAt,
а=~1,4('1.,
2)2
• ~ =1,45~1,5см.
4
1,5
255

tt. Найти основные размеры сердечника броневого lнакального' низк6-
вольтного трансформатора минимальной стоимости при вторичной мощности
25 ва и частоте питания 50 щ.
Сердечник - из штампованных пластин с нормальным ярмом. Сталь Э41
0,5 мм. Падение напряжения не выше 10%: Ли ..;;: О, 1; при этом перегрев не
должен превышать 45°. Катушки - бескаркасные. Все прочие условия
-
с нормальные».
1.Потабл.27принимаемх=0,5;у=2; z= 1.
2. Исходные величины для использования (193): по рис. 112 11 = 0,83;
по (183)
Pr= _!__(25+1'25)=27,5ва.
2
0,83
По табл. 13 Кс = 0,94; по рис. 114 и табл. 32 Кок= 0,26·0,9·0,85 = 0,2;
р=0,021; в=12500гс.
Величину Kv находим по рис. 93 или вычисляем по (130) при 'Рэ = 'fv•
По табл. 26 находим: 'fs = 2; 'Рок= 0,5· 1 = 0,5;
(7t·O 5
)
'fк= 2·0,5·1·
--f-+ 2+1 =3,79;'fv= 2(0,5+1)-(2·0,5+2)·(1+ 1)=18.
Тогда
L(o,5. 2) 1
Kv= 18·vr 3•79 )S=40.
По (193_) ___ __ ___ ___ ___
v= V( 0•021
)8
-
1-- -40 = 10,5 смs/ва.
0,2.0,94•. 12500•.501 (2,22. 10-6 ) 1 .0,1 21,52
3. \' = 27,5-10,5 = 289 смз.
3/ 289
4.а=I/\8= 2,5см.
5.с=2,5·0,5 =1,25см;Ь=2,5·2 =5см;h=2,5·1= 2,5см.
Проверим величину перегрева по (46).
По (127) и табл. 26 находим:
'fпк= 2 [7t·0,5(0,5 + 1) +(2·0,5 + 1)) = 8,8;
'fпс= 2[2(2-0,5+ 1+3)+(2·0,5+ 1+2))= 28;
28
Q=-
=32·"'
= 2·2(О5+1+1)=10·
~ 8,8
''тС
'
'
Gc = "(cKc'fca3 = 7,55-0,94· !0°2,53= 1100 г;
Пк = 'fпка2 = 8,8·2,52 = 55 см2;
по(67) Ре=2,0(125ОО)2
• 1100-10-3 = 3,5 вт.
10000
По (95) Рк = О,1·27,5 = 2,75 вт; '1=~=1,3.
2,75
По рис. ll5 и табл. 32
ак = 1,3· 10-3
·0,85·0,9=1·10 -3 вт/см2 • 0С.
По (46)
д'tк =
2,75 + 3,5
= 23,50«450.
lo-3
.55 (1 +3,2· Vi,3)
Условие д'tк..;;: 45° выполнено. Расчет закончен.

Определение размеров при йспользовании
оптимальных коэфф·ициентов заполнения.Вэтом
случае сразу вслед за выбором параметров х, у, z (что всегда
может быть сделано в начале расчета) подсчитывае.тся отноше­
ние объемов сердечника и ·катушек (при полном заполнении)
Vc = ..! . . по формулам табл. 26.
Vк срк
Vc
-и
По данным § 19 и рис. 86, 87 или 88 для полученного Vк
заданных условий расчета определяются оптимальные значения
Кокопт• Ксопт· Если они оказались меньше, чем обычно прини­
маемые (см. § 26) Ко1{, Кс, то их и следует ввести в расчет.
С учетом замечания, приведенного в § 20, при расчете на задан­
ный перегрев можно принимать еще меньшие значения Кокопт·
Как следует из указаний · в § 23, плотность тока при этом
можно повысить предварительно в отношении "1 f Кок , а·индук­
V Кокопт
цию.=ЕРИ расчете т. м. м. повышенной частоты.- в отношениИ!
{к:оспт'Пр им еры р а счет а. Рассмотрим вопрос выбора оптимальных коэф­
фициентов заполнения для примеров, приведенных выше (см. выше
в настоящем параграфе).
1. I< примеру 1 из раздела «Определение размеров через электромаг­
нитные нагрузки•.
Выбранох= 1,25;у=2;z= 5.Тогдапотабл.26
ере= 2·2(1,25 + 5+ 2) = 33;
срк ~ 2·1,25·5(: ·1,25+2-1 -1)=50;
отсюда
~=~=~=064.
Vк срк 50
'
По указаниям в § 19 при 50гц Ксопт = 1 > Кс, т. е. необходимо оставить
обычную величину Кс.
Иначе обстоит дело с величиной Кок· С точки зрения веса по рис. 86
Кокопт = 0,25- 0,5. Если одновременно обратить внимание на стоимость,
то по рис. 87 при Цк = 3 к0к0 т ~ 0,22 (принято цк= 12 руб/~и; цс = 4 руб/кг).
Цс
п
Следовательно, рационально принять Кокопт = 0,25, что даст снижение сто·
имости без увеличения веса. Тогда увеличим J в
V1~ уо.34 1 16
--=
--= ,
раза.
Кок00т
0,25
l
По (184)
ScSoк = --" ,
Кок/
о34
т. е. увеличится в -' -
0,25
17 Р. Х. Бапьян
1
-- = 1,16раза,
0,34
0,25
251

_4/-
Эначит, все линейные размеры вырастут в v 1, 16 = 1,04 раза и станут:
а = 2,85; Ь = 5,7; с= 3,6; h = 14,5. Подсчитаем по формулам табл. 26 веса
и стоимости для прежнего и нового трансформаторов:
Было (кок = 0,34)
Стало (кок= 0,25)
-- ---- ----- ---- ---
-----
--- --- --- ---
Gc = 7,65·0,92·33·2,75З = 4800 г= 4,8 кг;
Gк = 8,8·0,34-50·2,753 = 3150 г-=3,15 кг;
G=4,8+3,15 =7,95кг;
Цс = 4°4,8 = 19,2 руб.;
Цк= 12•3,15 = 38 руб.;
ц= 19,2+38= 57,2 руб.
Gc 0 = 7,65-0,92·33· 2,85·! = 5,4 кг;
Gк 0~ 8,8 ·0,25 ·50 2,853 = 2,58 кг;
G= 5,4+2,58~7,98 кг;
Цс = 1·5,4 = 21,6 руб.;
Цк= 12·2,58 = 31 руб.;
ц=21,6+31= 52,6руб.
Как видим, минимум веса сохранился, а стоимость материалов сокра­
тилась почти на 10%. Расход меди снизился на 20%. Поскольку катушка
нового трансформатора стала тоньше (за счет уменьшения сечения провод­
ников и чисJ1а витков), то оказывается, что его габаритные размеры по
ширине и толщине стали несколько меньше. Высо13 же нескоJ1ько возросла.
Габаритный объем практически остался прежним.
Il. К примеру Il из раздела сОпредеJ1ение размеров через удельный
объем трнсформатораt,
Выбранох=0,5;у=2;z= 1.
Потабл. 26 'fc = 2·2(0,5+1+1)= 5;
'fк = 2·0,5·1(2:_о,5+2+ 1) = 1,9; ~ = k =__О_= 2,64.
2
Vк 'fк 1,9
Примем цк = 5. По рнс. 87 Кок ~ 0,35.
цс
опт
Практически же можно реализовать лишь величину Кок = 0,2 (см. сам
пример). Поскольку Кок < Кокопт' снижать величину Кок не имеет смысла.
Выбор сердечника из заданного стандартного ряда. Норма­
лизованные (межведомственные) ряды броневых, стержне­
вых, тороидальных и трехфазных сердечников приведены
в табл. 35-41. Выбор нужного сердечника из стандартного ряда
может быть произведен двояким образом.
Выбор сердечника по найденным размерам.
Если в соответствии с изложенным в первом разделе настоя­
щего параграфа определены величины ScS01: по ( 184) или а по
( 187) или ( 140), то достаточно сопоставить найденные величины
с соответствующими величинами для сердечников стандартного
ряда и выбрать тот сердечник, у которого эти величины ближай­
шие большие к найденным значениям. Для некоторых типовых
случаев на основании приближенных значений v по ( 189), ( 191),
(194) могут быть получены ориентировочные выражения для
ширины несущего стержня трансформатора а, если для проек­
тирования используются нормализованные ряды сердечников,
приведенные в тl.бл. 35-41.
258

1
Таблица аЬ
Броневые сердечники Ш из штампованных пластин с полной высотой
окна-по НО. 666.000
:д
'
<!.>
Основные размеры,
с:
::r
Справочные величины
с:
Q)
::r '"'
мм
q
"'с:>.:.:
;>.
с:>.
:i: Q) :s:
-
Q.."'
Q) "'
"'u :i:
а/1с1
lc, см1
G.
.. ..
q u:.:
оQ)::r
ь
/1
Sc, 1 Sок• 1ScSoк·1
~~~;;\О:s:Q)
см1 см2 см4
г
о :l:l't
I
1
11Ш9Х9191
9
1
9122,51 71/0,8112
, 1.621 44
2
12
12
'
1,08
2,16 59
3 Ш12Х10
10
1,2
4,3
88
4
12
12
1,45
5,2 105
II
5
16
12
16
1,9
3,6
6,8 135
6
20
20 12 30 10,2 2,4
8,6 175
7
25
25
3
1
10,8 220
8
32
32
3,8
13,7 282
-
9 Ш16Х10
10
1,6
10,2 154
10
12
12
1,9
12, 1 185
11
16
16
2,6
16,6 250
III 12
201620164013,63,26,420,5310
13
25
25
4
25,6 385
14
32
32
5,1
32,6 490
15
40
40
6,4
41
612
16 ш2ох12
12
2,4
24 292
17
16
16
3,2
32 390
18
20
20
4
40 485
IV 19
252025205017,15
10
50 605·
20
32
32
6,4
64 775
21
40
40
8
80 965
22
50
50
10
100 1200
23 Ш25Х16
16
4
1
1
62,5 595
24
20
20
5
78 745
25
25
25
6,25
97,5 935
v26
32 25 32 25 62,5 21,3 8 15,6 125 1190
27
40
40
10
156 1500
28
50
50
12,5
1195 1860
29 63 (64)
63 (64)
16
250 2380
30 ru32x20
20
1
6,4
164 1220
31
25
25
8
205 1530
32
32
32
10,2
261 1950
VI 33
40 32 40 32 80 27,3 12,8 25,6 328 2450
34
50
50
16
410 3060
35
63
63 (64)
1 20,4
522 3910
36
80
80
25,6
656 4900
11~
259

Продолжение табл. 35
:а
'
Q,
Основные размеры,
с
cr
Справочные величины
с
C1J
cr'"'
мм
ot
"' р..:.:
>.
р..
:х: C1J -
Q. "'
C1J.
(1') u ;:
al 1cl
1
CJ "'
lc,
....
ot
:.:
оcucr
ь
h
Sc, 1 Sок• 1ScSoк·I G г
~:;.~~
"' :s: <1J
см2 см2
о:х:ot
см
см' с•
37 1 Ш40Х25
25
10
400 2390
38
32
32
12,8
512 3060
39
40
40
16
640 3830
VII 40
5040504010034,220
40 800 4800
41
63
63 (64)
25,6
1025 6120
42
80
80
32
1280 7660
43
100
100
40
1600 9560
Пр им е чаи и я. 1. Основные размеры
-
по рис. 90; sc - геометрическое сечение.
2. Вес Ос подсчитан при кс~О,9.
Таблица 36
Броневые сердечники Ш из штампованных пластин с уменьшенной
высотой окна-по НО. 666.000
:а
'
Q,
Основные размеры,
с
cr
Справочные величины
1::
C1J
cr'"'
мм
ot
"'~:.:
>.
р..
р.."' C1J"'
:х: CJ :s:
ai 1с1
1
(\')
:х:
lc,
....
ot
():.: оcucr
ь
.lt
Sc, 1 Sок• 1ScSoк•I G г
~~~~"':s:C1J
см
см2 см• см' С•
о:х:ot
l Шl2Xl0
10
1,2
2,6 66
2
12
12
l ,45
3,l 79
1
3
161216121881,92,24,l101
4
20
20
2,4
5,2 131
5
25
25
3
6,5 165
6
32
32
3,8
8,2 211
7 Шl6Xl0
10
1,6
6,l 115
8
12
12
1,9
7,3 139
9
16
16
2,6
10
187
11 10
201620162410,63,23,812,3232
11
25
25
4
15,4 288
12
32
32
5,l
19,6 367
13
40
40
6,4
24,6 460
260

-··
Основные размеры,
мм
Q)
="'
:i::.::
IJ) =
:r :i:
"' :r
:i: Q)
"' "i
о о..
1О IJ)
Ou
14 Ш20Х12
12
15
16
16
16
20
20
с
h
111 17
2520252030
IV
v
VI
18
32
32
19
40
40
20
50
50
21 1 Ш25Х16
22
20
23
25
24
32 25
25
40
26
50
27 63 (64)
28 Ш32Х20
29
25
30
32
31
40 32
32
50
33 63 (64)
34
80
35 Ш40Х25
36
32
37
40
38
50 40
39 63 (64)
40
80
41
100
16
20
25
32
40
50
63 (64)
20
25
32
40
50
63 (64)
80
25
32
40
50
63 (61)
80
100
25 37,5
32 48
40 60
1
Примечание.См.прим.ктабл.35.
1
Продолжение табл. 36
Справочные величины
~1 u"'
2,4
3,2
4
13,3 5
6
16,6
21,3
26,6
6,4
8
10
4
5
6,25
8
10
12,5
16
6,4
8
10,2
12,8
16
20,4
25,6
10
12,8
16
20
25,6
32
40
9,4
15,3
24
14,4 219
19,2 292
24
364
30
453
38,4 580
48
722
60
900
37,5
46,8
58,5
75
93,5
117
150
98
123
156
197
246
313
394
240
308
384
480
615
768
960
446
560
700
892
1120
1400
1780
915
1150
1460
1840
2300
2930
3670
1790
2300
2870
3600
4580
5750
7160
261

~•N)
:а
с::
с::
>.
о. t<I
...
о:(
~~
I
1
II
!
III
IV
Броневые сердечники ШУ из штампованных пластин с уширенным ярмом-по НИО.010.005
(для низково~ьтных трансформаторов наименьшей стоимости на 50 гц)
'
::
Q)
Основные размеры, м.и
Справочные величины
:i:
:: t<I
"'
:i: :-=
Q)
Q) ::
о:(
"':i:
о.
t<I"'
Q)
:i: Q)
ширина
u
"'о:(
а
ь
с
h
lc, см
sc. см 2 Sок• см2 ScSoк•
оо.
ярм
см4
~:
>О Q)
Ou
1
!'
1
1
ШYlOXlO
10
1
1
1,15
2
15
10
15
6,5 18
6,5
5,66
1
1,5
1, 15
1, 75
3
20
20
2
2,3
1
1
1
1
1
1
1
1
4
ШУ12Х12
12
1,45
2,55
5
18
1
12
18
8122
8
6,74
2, 15
1, 75
3,75
6
24
24
1
2,9
1
5,1
1
7
ШУ14Х14
14
1,95
4,4
8
21
14
21
9
25
9
7,92
2,95
2,25
6,65
9
28
28
3,9
8,8
1
10
ШУ16Х16
1
16
1
2,55
7' 15
11
24
16
24
10
28
10
9,03
3.85
2,8
10,8
12
32
32
5,1
14,3
1
Таблица 37
Gc, г
62
93
124
lll
1
167
222
167
251
335
240
360
480

·'~;:])
:,;,
'
1
1
i
1
1
1
::а
,;.
Основные рюмеры, мм
с:
Q)
с:
~
Обозначение
;;.. ,
с..
е-~ Q) "'
сердечника
1
1
i
<J ;,.:
а
ь
с
h 1 ширина
~~ ~la
ярм
1
13 1 ШУ19Х19
1
191
1 33,5
1
v
14
1
28
19
28
12
12
15
38
1
38
1
16
ШУ22Х22
22
Vl
17
33
22
33
14 39
14
18
44
44
1
19
ШУ26Х26
26
Vll
20
39
26
39
17 47
17
21
52
52
1
1
22
ШУ30Х30
30
1
VIII
23
45
30
45
19 53
19
24
60
60
1
1
25
ШУ35Х35
35
..Iх
26
52
35
52
22 61,5
22
27
70
70
·пр им е чан и е .. См. при". к табл. Jj, но к,~О,93.
Продолжение табл. 37
Справочные величины
1 Sc, см21Sок•см21 1
lc, СМ
Sc.Soк'
Gc, г
см4
1
1
3,6
14,4
407
1
1
10,6
5,3
4
21,2
610
1
7,2
28,8
814
1
1
4,85
26,7
640
12,4
7,3
5,5
40,2
960
1
9,7
53,4
1280
6,8
1
54,4
1100
14,7
10, 1
8
1
80,8
1650
13,5
108
22(\0
9
90
1610
16,9
13,5
10
135
2410 .
18
18()
3220
12,3
166
2540
19,8
18,2
13,5
246
3810
24,5
332
5080

i
Таблица 38
Броневые ленточные разъемные сердечники ШЛ -по НО.666.002
:а
::.
Основные размеры, мм
Справочные ве.шчины
с
~
с
Обозначение
>-о
""
""<11
cu <11
сердечника
1
1
1
l
1
11
2I
41
...
о:(
и:.::
ь
h
Gc, г
~~ ~~
а
с
с•СМ1Sc,см
1 Sок• см I ScSoк• см
1
1
1
ШЛ6Х6,5
6,5
0,38
1
0,34
13
1
1
2
8
6
8
6
15
5,1
0,48
0,9
1
0,43
16
3
10
1
10
0,60
1
0,54
20
4
12,5
12,5
1
0,75
0,68
25
1
1
'
'
1
1
1
1
1
5
ШЛ8Х8
8
0,64
1,02
29
1
11
6
10
8
10
8
20
6,8
1
о.во
1
1,6
1,28
1
36
7
12,5
12,5
1
1,0
1,60
45
i
8
16
16
1,28
1
2,04
57
1
1
!
1
1
1
1
9
ШЛIОХlО
10
1,0
2,50
57
10
12,5
12,5
1,25
3, 12
71
IIl
11
16
10
1
16
10
25
8,5
1,6
2,5
4
1
91
12
20
20
2,0
5
1
113
1
1
!
1
13
ШЛ12Х12,5
12,5
1,5
5,4
100
14
16
16
1,9
6,9
130
IV
15
20
12
20
12
30
10,2
2,4
3,6
8,7
165
16
25
25
1
3,0
1
10,8
205
1
1
!

Продолжение табл. 38
No
No
Обозна 11ение
Основные размеры, мм
Справочные величины
группы сердеч-
сердечника
1
1
1
lc, см / Sc, см1 1S0к,см•1ScSoк•см41
ряда
ник а
а
ь
с
h
Gc, г
1
17
ШЛ16Х16
16
2,6
16,6
235
v
18
20
16
20
16
40
13,6
3,2
6,4
20,5
295
19
25
25
4,0
25,6
370
20
32
32
5,1
32,6
470
21
шл2ох20
20
4,0
40
460
VI
22
25
20
25
20
50
17, l
5,0
10,0
50
575
23
32
32
6,4
64
735
24
40
40
8,0
80
920
1
1
25
ШЛ25Х25
25
6,25
98
900
VII
26
32
25
32
25
62,5 21,3
в.о
15,6
1
125
1150
27
40
40
10,О
156
1440
28
50
50
12,5
195
1800
29
ШЛ32Х32
32
10,2
261
1900
VIII
30
40
32
40
32 80
27,3
12,8
25,6
328
2370
31
50
50
16,0
410
2970
32
64
64
20,4
523
3800
1
1
33
ШЛ40Х40
40
16,О
1
640
3720
!Х
34
50. 40
50
40 100
34,2
20,0
40,0
800
4650
35
64-
1
64
25,6
1025
5950
36
80
80
32,0
1
1280
7430
Примечания.1.См.прим.ктабл.35.
2. Место разъема сердечника (высота h ') не оговаривается (или задается факультативно).
3. Раяиус закругления внутренних углов сердечника 0 ,5 мм при толщине ленты <0,2 мм, 1 мм-при большей толщине.
4. Вес подсчитан с учетом закруглений наружных уг.1ов сердечника.
~

t, :)
~
Таблича 39
Стержневые лен1очные разъемные сердечники ПЛ-по НО.666.002
No No сер- Обозначе- /
Основные размеры, мм
1
Справочные величины
группы
деч-
ние сер-
1
1
1
1
1
lc. см 1 Sc, см2 1 Sок• см2 \ ScSoк• см41
ряда
ник а
дечника 1 а
ь
с
h
h'
Gc, г
1 ПЛ6,5Х8
12,51
8
3
5,2
1
0,64
0,52
28
I
2
10 6,5
8
10
5
5,6
1
0,81
0,8
0.65
30
3
12,5
12,5
5
6,1
1
0,81
33
4
16°
1
16
8
6,8
1,28
1,04
37
5 ПЛ8Х12,5
12,5
5
6,9
1,25
1,25
47
11
6
16
8
12,5 10
16
8
7,6
1
1,6
1,6
51
7
20
20
8
8,4
2
2
57
8
25
25
12,5
9.4
2.5
2,5
63
9 ПЛIОХ20
20
18
9,G
2,5
3,1
81
ш
10
25
10 12,5 12,5
25
12,5
10,6
1.25
3,1
3,9
89
l1
32
32
12,5
11.6
4
5
98
12
40
40
20
13,6
5
6,3
114
ПЛ12,5Х
13
Х16Х25
25
10
12,0
4
8
163
IV
14
16Х32 12,5 16
16
32
16
13,4
2
5,1
10,2
182
15
16Х40
40
16
15,О
6,4
12,8
203
16
16Х50
50
25
17,0
8
16
230
17 ПЛ12.5Х30
30
10
13,8
1
6
18,7
292
у
18
40 12,5 25 20
10
20
15,8
3,1
8
25
334
19
50
50
20
17,8
10
31
376
20
60
60
30
19,8
1
12
37,6
418

Прододжение табл. 39
No Noсер- Обозначе-
Основные размеры, мм
Справочные величины
группы
д~ч-
ние сер-
1
1
1
1
lc, см \ Sc, см2 1 Sок• см1 1 ScSoк• см•\
ряда
ник а
дечника
а
ь
с
h
h'
Gc. г
1
21
ПЛ16Х40
40
15
18,0
10
51
640
VI
22
50 16
32 25
50
25
20,0
5,1
12,5
64
710
23
65
65
25
23,О
16,3
83
800
24
80
80
40
26,0
20
102
920
1
25
ПЛ20Х50
50
20
22,7 1
16
128
1250
VII
26
60 20
40 32
60
30
2!, 7
8
19,2
154
1400
27
80
80
30
28,7
25,6
205
1600
28
100
100
50
32,7
32
256
1800
29
ПЛ25Х65
65
25
28,8
26
325
1
2500
vш
30
80 25
50
40
80
40
31,8
12,5
32
400
2800
31
100
100
40
35,8
40
500
1
3100
32
120
120
60
39,8
48
600
3500
1
1
33
ПЛ32Х80
80
30 1 36,О
40
820
5100
IX
34
100 32 64
50
100
50
40,0
20,5
50
1025
5700
35
130
130
50
46,О
65
1330
6500
36
160
160
80
52,0
80
1640
7350
37 ПЛ40Х100
100
40
45,3
64
2050
9900
х
38
120408064
120
60
49,0
32
77
2460
lOfIOO
39
160
160
60
57.3
102
3260
12550
40
200
200
100
65,3
128
4100
14300
~ Примечание.См.прим.ктабл. 38.

c-j
81
Таблица 40
Тороидальные ленточные сердечники 0~1-по НО.666.002
NoNo
Основные размеры, мм 1
Справочные величины
-
Обозначение
rруппы сердеч- сердечника
1
1
1
1
1
1
1
ряда
ни ка
а
Ь
d
D
lc, см
sc, см2 s0к, см2 ScSoк• см4 Gс• г
1
1
ОЛIО/16-4
4
0, 12
0,09
3,2
l
2
5
3
5
1о
16
4
о.15 о 78
о. 12
4.о
3
6,5
6,5
0,20
•
0,16
5,3
4
8
8
о •24
о•19
6•5
5
.ОЛ12/20-5 1
5
0,20 1
1
0,22
6,6
lI
6
6.5
4
6.5
12
20
5
о.2~ ' 1•1
1
о. 2~
8.8
7
8
8
о,з_ 1
о.за
10.1
8
10
10
о.~о 1
о.н 1 1з.4
1
1
1
1
9
ОЛlб/26-6,5
6,5
0,33
1
0,66
14,2
IlI
1о
8
5
8
16126
6.5
1
о.40 ' 2•о
i'
о.80
17 •6
11
10
10
1
0,50
1
1,00
21,6
12
12,5
12.5
i
0,68
1
1,36
27, l
13
ОЛ20/32-8
8
1
0,48 ll
1
'
1,50 j 25
14
10
10
?
0,60
1.86
32,2
IV
15
12,5
6
12,5
2D 3-
8•1
1
0,75
1
З,l i'
2,22
40,3
16
1
16
15
1
1
1
о.96 .1
3. 00
52. о
17
ОЛ25/40-10
10
1
0,75 1
1
3,67
51,2
18
12,5
12,5
1
0,94
1
4,60
64
v
19
16
7.5
16
25
40
1о.2 1 1.20
1
4.9
11
5. 90
82
20
20
.
20
l'50
·
1
7 •35
102
21
25
25
i l,S7
1
.
1
9,18
127
1
1

Продолжение табл. 40
No
No
Основные размеры, мм
Справочные величины
группы сердеч-
Обозначение
ряда
ник а
сердечника
а
1
ь
1
d
1
D
lc, СМ / Sc, см2 /Sок•с;н2/ScSoк.см41 Gc, г
22
ОЛ32/50-16
16
1,44
11,5
125
VI
23
20
9
20
32 50
12,8
1,80
в.о
14,4
156
24
25
25
2.25
18,0
194
25
32
32
2,88
23,0
249
26
ОЛ40164-20
20
2,4
30
264
Vll
27
25
12
25
40
64
16,3
3,0
12,6
38
329
28
32
32
3,8
48
421
29
.IQ
40
1
4,8
60
527
1
1
30
ОЛ50/80-25
25
3,8
75
518
vш
31
32
15
32
50 80
20,4
4,8
19,6
94
663
32
40
40
6,0
118
829
33
50
50
7,5
148
1
1035
34
ОЛ64/100-32
32
1
5,8
187
1010
IX
35
40
18
40
64 100
25,8
7,2
32,2
232
1265
36
50
50
1
9,0
290
1580
37
64
64
11,5
370
2020
38
ОЛВО.'128-40
1
40
9,6
482
2120
х
39
50
24
50
80 128
32,6
12
50,2
603
2670
40
64
1
64
15,4
775
3420
41
80
80
19,2
965
4260
Примечаиия.1.См.прим.ктабл.35.
·
2. Для ленты 0,35 мм и толще разрешается размер Ь принимать 30 и 60 вместо 32 и 64.
3. d-внутренннй диаметр (d=c); О-наружный диаметр.
g

!..:>
-i
о
1
:а
с:
с:
>.
с..""
...
о:(
~~
I
II
ш
=-
Q)
о:(
с..
Q) ""
t) ::.:
~~
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Таблица 41
Трехфазные ленточные разъемные сердечники ЕЛ-по НО.666.
Основные размеры, мм
Справочные величины
Обозначение
сердечника
1
1
1
1
lc. см 1 Sc, см21Sок•см2' SLSOK> см' 1а~.г
а
1
ь
с
h
h'
1
1
1
1
ЕЛ5Х14
14
7
9
0,98
0,49
45
Хlб
16
7
9,5
1, 12
0,56
47
Х18
5
10
14
18
9
9,8
0,5
1,25
0,63
49
Х21
21
9
10,5
1,47
о.н
52
Х24
24
12
11
1
1,68
0,84
55
1
1
1
1
1
1
ЕЛ6,4Х16
16
8 10,6
1,28
0,82
66
Х18
18
8 11,0
1,44
0,92
69
Х20 6,4 10
16
20
10
11,4
0.64
1,60
1,03
72
Х23
1
23
10
12,0
1,84
1, 18
76
Х26
26
13
12,6
2,08
1,33
80
1
ЕЛ8Х18
18
9
12,2
1,62
1,62
110
Х21
21
9
12,8
1,89
1,89
125
Х24
8 12,5 18
24
12
13,4
1
2, 15
2, 15
131
Х28
2R
12
14,2
2,52
2,52
138
Х32
32
16
15,О
2,88
2,88
148

!',:)
-.,J 1
:а
i::
i::
;.. ,
"'"'
'"'1:(
~~
IV
v
VI
Vll
'
,,.
<..
1:(
Обозначение
о.
111"'
CJ ::.:
сердечника
~~
16
ЕЛIОХ20
17
Х23
18
Х26
19
Х31
20
Х36
21
ЕЛ12,5Х25
22
Х29
23
Х33
24
Х38,5
25
Х44
26
ЕЛ16Х32
27
Х37
28
Х42
29
Х49
30
Х56
31
ЕЛ20Х40
32
Х47
33
Х54
34
Х62
35
Х70
Основные размеры, мм
1
1
1
1
1
а
ь
с
h
h'
20
10
23
10
10
16
20 26
13
31
13
36
18
25
12,5
29
12,5
12,5 20
25 33
16,5
38,5 16,5
44
22
1
32
16
37
16
16
25
32 42
21
1
49
121
56
28
40
20
47
20
20
32
40 54
27
62
27
70
35
Продолжение табл. 41
Справочные величины
lc, СМ 1S~,СМ2 1Sок•СМ2'ScSoк• СМ41 G~, Z
14,0
2,0
3,2
220
14,6
2,3
3,7
230
15,2
1,6
2,6
4, 15
240
16,2
3,1
5
252
17,2
3,6
5,8
265
1
17,5
3,1
1
7,9
430
18,4
3,6
1
9,0
450
19,2
2,5
4,1
10,3
470
20,2
4,8
12,0
500
21,3
5,5
13,8
530
1
22,4
5,1
20,4
880
23,4
5,9
23,6
920
24,4
4
6,7
26,8
960
25,8
7,9
31,6
1020
27,2
9,0
36,0
1080
'
28
8,0
51
1720
29,5
9,4
60
1800
30,8
6,4
10,8
69
1890
32,5
12,4
80
2000
34
14,0
90
2110

""
~
Продолжение та6л. 41
:а
~
Основные размеры, мм
Справочные величины
i::
<!>
i::
i=t
Обо:'lначение
»
"'"
"'""'
<!> "'
сердечника
1
1
1
1
lc, см 1 Sc, см2 1Sок•см21ScSoк•см41
....
i=t
и :.::
G~.
~~ ~~
а
ь
с
h
h'
г
1
36
ЕЛ25Х50
50
25 35
12,5
125
3360
37
Х58
58 25
36,6
14,5
145
3540
Vlll
38
Х66
25 40
50
66 33 38,2
10
16,5
165
3700
39
Х77
77
33 40,4
19,3
193
3950
40
Х88
88 44
42,6
22
220
4200
41
ЕЛ32Х64
64
32 44,8
20,5
262
5450
42
Х74
74
32
46,8
23,7
304
5750
IX
43
Х84
32 40
64 84
42
48,8
12,8 26.8
344
6000
44
Х97
97 42
51,4
31,0
396
6350
45
XllO
110 55
54
35,3
453
6750
1
Примечания.!.См.прим.ктабл.38.
1•
•
2. Вес сердечника на фазу Ос = -
О,гдеО
-
по таблице.
3с
с
3. ЕЛ-сердечники обозначают также ТЛ.

Находя для геометрии средних сердечников группы ряда
значения <pv по табл. 26 и используя (140), получим для снор­
мальных» условий (см. § 26) и ,конкретных значений различных
коэффициентов, оговоренных выше, выражения для а, сведен­
ные для различных случаев в табл. 42. Подчеркиваем настоя­
тельно, что формулы таблицы дают только первое приближение
к искомому результату и справедливы только для «нормальных»
условий. Поэтому их можно использовать только для грубых
прикидок, но ни в коем случае не для расчетов трансформа­
торов.
Выбор сердечника по габаритной мощности
т и п о р а з мер а. Такой подход к выбору сердечников, наибо­
лее быстро приводящий к цели, возможен тогда, когда проекти­
рование трансформаторов систематически ведется для одних и
тех же конкретных условий: частоты, перегрева, материала сер­
дечника, способа изоляции катушек и т. д. В этом случае стан­
дартный ряд сердечников может быть заблаговременно «обсчи­
тан»: для каждого типоразмера сердечника определяется та
максимальная мощность Рт, которая может быть реализована
при заданных условиях в трансформаторе, выполненном на
этом сердечнике. Мощность Рт есть габаритная мощность типо­
размера. Выбор сердечника определяется простым сопоставле­
нием величины Рт и габаритной мощности рассчитываемого
трансформатора Рг. Сердечник, д.пя которого величина Рт -
ближайшая большая к Рг, и есть искомЬ!й.
Расчет Рт ведеrся для каждого типоразмера по формуле
( 11), в которой величины sc, Sок, f известны; Кок и Кс установ­
лены практикой для данных конкретных условий или берутся
оптимальными (см. § 26), п берется по указаниям в § 26, j и В
рассчитываются для данного типоразмера тем или иным спо­
собом в зависимости от задачи расчета. Ход расчета j и В пока­
зан ниже, в § 28. Рассчитанные подобным способом ~ощ­
ности Рт для «нормальных» условий (см. § 26) и стандартных
1ипоразмеров сердечников всех типов приведены в таблицах
рядов 43-49 . В таблицах приведены также все использованные
для вычислений величины: ак, Кок. Кс, j, В.
Пересчет величин Рт на другие условия, отличные от «Нор­
мальных», может быть произведен в соответствии с форму­
лами в § 18 для расчета на перегрев при повышенных часто­
тах - (77), то же при нормальной частоте - (90), при задан­
ном падении напряжения - (98). Пересчетные коэффициенты,
на которые следует умножить Рт при переходе к другим уело·
виям можно получить по та·бл. 50 как произ~Ведение аналогич­
ных коэффициенто·в для j и В.
Зависимости мощности Рт от величины перегрева в широком
диапазоне его значений для типоразмеров ряда стержневых
18 Р. х. Ба.11ы1в
273

~
Таблиt{а 4'Z
Завиеимость ширины стержня а низково.JJьтных т. м. м. от мощности при снорма.JJьных ус.JJовиях»
(то.,ько д.JJЯ ориентировочных расчетов)
Л'tк = 500
Ли= const
Тип трансформатора
1
1
при Ли= 0,05
1
400 гц
50 гц
В общем виде
400 гц
1
50 гц
---
Броневой
o.2svр
o,47V-P -
102 VP
'
5
У ЛuЗ/6
уг-
0,047 р
:г-
0,56 р
1
v-
0,43 VP
3;-
0,045 VP
v--
Стержневой
a<l,2
0,25 р
9,65}~
0,53 ['
:г-
:г-
У ЛuS/6
a:>l,2
0,21 р
0,35 р
-
-
-
v--
о.34 VP-
7,3 5VP
3
v--
Тороидальный
о,19 р
у ЛuЗJ&
0,034 -j/P
0,4 р
v--
v--
8VP
3
3-
Трехфазный
о.19 р
0,35 р
-v--
0,036уР О',43 уР
ЛuSf&
Пр им е чаи и я. 1. При использовании холоднокатаной стали величину а округлять в меньшую сторону, горячекатаной
-
в большую.
2. Данные приведены для условия возможно полного заполнения окна сердечника медью и сердечника-сталью.

-
00
*
Та6дица 43
К расчету броневых трансформаторов на Ш-обраэных серАечниках по табл. 35
Данные для электрического расчета
<11
50 гц (сталь Э42 0,35;
400 гц (сталь Э44 0,2; Кс = 0,85)
11\
С11
108аю
Кс = 0,91)
=
=<11
=
Кок
1>'
=11\
вт/см1 ·°С в,
С11
С11 =
о:(
='=
тыс. /,а/мм•
Рт. ва
в, тыс. гс j, а/мм~
Рт. ва
c:i.
<111>'
С11
=С11
гс
u
"'о:(
ос.
11213
11213
1и21 3
1
1
1
1
1и2i3
1
1
:!; 1О С11
1-3
1
2
3
1
2
з
1
2
3
о()
1 Ш9Х9
5,3
1,6 1,4
16,2 14
0,22 0,19
-
1,25 1,1 1,15 10
-
-
1313-5,1
-
-
2
12
5,2
2,1 1,8
21,5 19
3 Ш12Х10
3,96,14,43,82,513 13 13 3,65,639 33 22
4
12
3,85,95,44,63,l13 13 13 3,45,4474027
5
160,270,230,1 1 0,850,9 113,75,76,75,73,813 13 13 3,25,2 57 48 32
6
20
3,65,58,27,04,713 12,613 3,15,0 68 58 38
7
25
3,5 5,4 10,0 8,5 5,8 12,9 11,9 12,3 3 4,8 83 70 46
8
32
1о
3,4 5,3 12,3 10,51 7,1 12,l 11,l 11,5 3 4,7 99 83 55
9 Ш16Х10
3,2.4,711.49,87 13 13 13 2,94,383 72 50
10
12
3,14,514 12 8,613 12,412,82,74,1 91 79 55
11
16
3,0 4,4 17 14,5 10,6 12,7 11,7 12,1 2,5 3,9 113 98 68
12
20 0,29 0,25 0,12 0,95 0,8 0,85 12,5 2,9 4,3 21 18 13 12 11 11,4 2,5 3,8 133 115 80
13
25
2,8 4,2 26 22 16 11,4 10,5 10,9 2,5 3,7 156 135 94
14
32
2,7 4,132 27 20 10,8 10 10,3 2,4 3,6 183 158 110
15
40
1
2,7 4 38,5 33
!>:>
~
24 10,2 9,4 9,7 2.4 3,5 215 185 130

ю
~
Продолжение табл. 43
Данные для электрического расчета
"'
50 гц (сталь Э42 0,35;
400 гц (сталь Э44 0,2; Кс = 0,85)
~
cu
Кс = 0,91)
=
:s:"'
lОЗак,
=
Кок
:>'
:с~
вт/см1 • 0С в.
cu
cu=
О:{
:>' :с
тыс. j, а/мм2
Рт. ва
в. тыс. гс j, а/ммs
Рт, ва
~
~ :>'
cu
~~
"
гс
и
~
10 .:>..
1121з
1121з
--
1
1
2
1
1
1
2
1
з1и213 1
1
2
1
3
о~
1
1-З11и21 З
1
з
16 Ш20Х12
2,7 3,6 23 20 15,5 11,9 11 11,3 2,l 2,8 135 110 86
17
16
2,6 3,5 28 24 19 11,4 10,5 10,9 2,1 2,8 160 130 103
18
20 0,3 0,26 0,15 0,85 0,75 0,8 12,5 2,6 3,4 35 30 24 10,9 10, 1 10,4 2,1 2,8 190 155 122
19
25
2,5 3,3 44 38 30 10,3 9,5 9,8 2,l 2,8 225 185 145
20
32
2,43,255 4737 9,78,99,32 2,7270220172
21
40
2,33,1 67 5745 9,28,58,82 2,7320260202
22
50
2,33,1837155 8,78 8,32 2,7380310245
23 Ш25Х16
2,3 2,9 56 48 40 10,4 9,6 9,9 1,8 2,3 285 230 190
24
20
2,32,869 59 49 9,99,l9,41,82,3340270225
25
25 0,32 0,27 0,18 0,8 0,7 0,75 12,5 2,2 2,8 85 72 61 9,4 8,7 8,9 1,8 2,2 400 320 265
26
32
2.22,7103 88 75 9 8,38,51,82,2470380310
27
40
2,l 2,7 127 108 93 8,5 7,8 8,0 1,7 2,2 560 450 370
28
50
2 2,6 157 134 115 8,0 7,4 7,6 l,7 2,l 660 530 440
29 63(64)
2 2,5 195 166 140 7,5 6,9 7,2 l,7 2,1 770 630 520
30 Ш32х20
1.9 2,3 132 116 100 8,9 8,2 8,5 1,5 l,8 565 460 410
31
25
1,8 2,2 161 142 122 8,5 7,8 8,1 1,5 1,8 670 540 480
32
32 0,34 0,3 0,22 0,75 0,65 0,7 li,5 1,8 2.1 196 173 150 8, l 7,5 7,7 1,5 1,8 790 640 570

t.;)
.......
-i
Продолжение табл. 4З
1
Данные для электрического расчета
50 гц (сталь Э42 0,35;
<11
400 щ (сталь Э44 0,2; Кс = 0,85)
:.:
CIJ
Кс = 0,91)
:s:
:s: <11
103111:,
:z:
Кок
:r
:z::.:
вт/см2• 0С в.
~ CIJ :z:
11' :z:
тыс. j, а/мм'
Рт. ва
в, тыс. гс j, а/мм'
Рт. ва
~
<11 :r
CIJ
:z: QI
гс
u
"'о:(
С)~
1
213
1
213
1и2131
1
1
1
1
~;г;- 1
1
;; \О CIJ
t
1
1-3
1
23
1
23
1
23
Ou
33 40
1.7 2.1 240 212 185 7,7 7,1 7,3 1,5 1,8 930 760 670
34 50
1, 7 2,0 292 260 230 7,3 6,7 6,9 1,4 1,6 1100 890 790
35 63(64)
1,6 2,0 360 320 280 6,9 6,4 6,5 1.4 1,6 1300 1050 930
36 80
1,6 1.9 450 400 350 6,5 6,0 6,2 1,4 1,6 1530 1240 1100
37 Ш40Х25
1,6 1,9 305 270 235 7,9 7,3 7,5 1,3 1,5 1180 960 860
38
32
1,6 1,9 376 330 290 7,5 6,9 7, l 1,3 1,5 1400 1130 1020
39
40 0,38 0,33 0,25 0,75 0,65 0,7 12,5 1,5 1,8 465 410 360 7, 1 6,6 6,7 1,25 1,5 1650 1350 1200
40
50
1,5 1,8 575 500 440 6,8 6,3 6,3 1,25 1,5 1950 1600 1400
41 63(64)
1,5 1, 7 710 620 540 6,4 5,9 6 1,25 1,5 2300 1900 1650
42
80
1,4 1,7 875 760 660 6,1 5,6 5,7 1,2 1,4 2700 2200 1950
43
100
1,4 1,6 1070 930 830 5,7 5,2 5,4 1.2 1,4 3200 2600 2300
Примечания.1.Принято''"'к = 50°.
2. Данные .11.11я :электрического расчета приведены мя .норма.11ьных• условий н трех с.11учаев по ви.11у изоляции катушек (см. § 26), обо-
эначенвых полужирным шрифтом:
1 - низково.11ьтные трансформаторы .с малым количеством изоляции•,
2-
•
•
.с большим количеством изоляции•,
3 - высоковольтные трансформат~ы с заливкой катушек термореактивным компаундом.
3. Значения Кок• j, Рт .11ля частот и 400 zц даны из условия полного заполнения окна катушкой; при частоте 400 гц значения Кс• В, Рт
подсчитаны, кроме того, нз условна возможно полного заполнения сердечника сталью.

ю
~
ТабАица 44
К расчету броневых трансформаторов на Ш-образных сердечниках по табл. 36
1~
Данные для электрического расчета
50 гц (сталь Э42 0,35;
400 ги {сталь Э44 0,2; Кс = 0,85)
:.:
Q)
Кс =0,91)
=
=~
l08зк,
=
Кок
::r'
=:.:
вт/см1 • 0С В,
~ Q)=
::r' =
тыс. j, а/мм1
Рт. ва
в, тыс. гс
j, аfмм2
Рт. ва
с.
~ ::r'
Q)
=Q)
гс
....
"' 8:(
~
,g g-
11213
112131-31и213 1
1
2
1
3
1
1
2
1
31и213112
1
3
Ou
1 Ш12Х10
57'12,82,41,81313134,66,524 2115
2
12
4,86,93,42,92,213 13 13 4,56,329 26 18
3
160,220,190,11 0,850,911 4,66,74,23,62,713 13 13 4,36,135 31 22
4
20
4,56,55,14.43,313 13 13 4,25,942 3727
5
25
4,46,36,25,34,013 13 13 4 5,751 4533
'6
32
4,36,17,66,54,913 13 13 3,85,462 5540
7 Ш16Х10
46 7,36,34,4131313 3,65,451,54331
18
12
3,95,89 7,75,413 13 13 3,45,262 52 37
9
16
3,8 5,6 11
9,5 6,6 13 12,4 12,8 3,2 5,0 74 62 45
10
20 0,25 0,21 (1, 1 0,95 0,8 0,85 12,5 3,7 5,4 13,5 11,6 8,1 12,8 11,8 12,2 3,1 4,8 89 74 53
11
25
3,6 5,3 16,5 14,2 10 12,2 11,2 11,6 3,1 4,7 105 87 63
12
32
3,55,220 17 12,211,610,711 3 4,6124 103 74
•
13
40
3,45,125 21 15 11 10,110,53 4,5146 122 87

q.,::i
-...!
'<О
1
"':.:
:s:
:с
:r
~с.
QJ
и
~
14
15
16
!"
18
19
120
21
22
23
24
25
26
27
"'
:s: '°
:с~
"':s:
:r :с
"' :r
:с "'
"'"'
ос.
10 "'
Ои
ш2ох12
16
20
25
32
40
50
Ш25Х16
20
25
32
40
50
63(64)
.
Кок
109ак,
вт/см1 • 0С
11213
11213
0,28 0,24 0,12 0,85 0,75 0,85
0,3 0,26 0,15 0,8 0,7 0,75
Продолжение табл. 44
Данные для электрического расчета
50 гц (сталь Э42 0,35;
400 гц (сталь Э44 0,2; Кс = 0,85)
Кс = 0,91)
В,
тыс. /, а/мм2
Рт, ва
В, тыr. гс
j, а/мм2
Рт. '1а
гс
1-31и21 3 I 1
1
2
1
3
1
1
2
1
31и2J3i1
1
'
2
3
1
3,2 4,7 15,5 13 10 12,3 11,3 11,7 2,5 3,6 93 74 55
3,1 4,6 19,3 17 12 11,8 10,9 11,2 2,5 3,6 112 39 66
3,1 4,5 24
21 15 11,3 10,4 10,7 2,5 3,6 135 107 79
34.430 261910,810 10,22,53,6162128 95
12,5 3 4,3 37
32 23 10,3 9,5 9,7 2,4 3,5 195 153 114
2,9 4,2 47
40289,89 9,32,43,5235183137
2,84,157 49 35 9,38,68,92,43,5280220165
2,7 3,6 37 32 25 1(),7 9,9 10,2 2,1 2,8 192 154 120
2,7 3,5 45 39 31 10,3 9,5 9,8 2,1 2,8 230 185 145
2,63,456 4939 9,99,19,42,12,8275220170
12,52,53,469 60 48 9,48,79 2,12,8330260200
2,53,385 74609 8,38,622,7390310240
2,43,2104 90 72 8,57,98,22 2,7470370290
2,33,1125 108 84 8,17,57,72 2,7555440345
:

~
Продолжение табл. 44
Данные для электрического расчета
«!
50 гц (сталь Э42 0,35;
400 гц (сталь Э44 0.2; Кс = 0,85)
1.:
С1.1
Кс = 0,91)
:r:
:r: «!
101ак,
:r:
Кок
11'
:r: 1.:
втlсм1 • 0С в.
j, а/мм2 1
С1.1
С1.1 :r:
о:{
11' :r:
тыс. j, а/мм2
Рт. ва
в. тыс. гс
Рт. ва
с:>.
~~
С1.1
гс
1и213 1
...
"'
о:{
о с:>.
11213
11213
1и21 3
1
1
1
1
1
~ 10 С1.1
1-З
1
1
2
з
1
2
з
1
2
з
Ou
28 Ш32х20
2,22,890 80 649,28,58,71,72,2385310250
29
25
2,2 2,7 110 96 79 8,8 8,1 8,3 1,7 2,2 460 370 300
30
32 0,33 0,29 0,18 0,75 0,65 0,7 12,5 2,1 2,6 134 118 98 8,4 7,7 7,9 1, 7 2,2 560 440
3601
31
40
22,61631441208
7,4 7,5 1.7 2,2 670 530 430
32
50
1,9 2,5 200 176 148 7,7 7 7,2 1,6 2,1 800 640 520
33 63(64)
1,8 2,4 240 212 180 7,3 6,7 6,9 1,6 2,1 960 760 620
34
80
1,8 2.3 294 260 210 6,9 6,4 6,6 1.6 2 1150 910 740
35 Ш40Х25
1,8 2,2 200 1 176 146 8,2 7,6 7,8 1,5 1,9 830 680 580
36
32
1,8 2,2 245 217 180 7,8 7,2 7,4 1, 5 1,8 1000 820 700
37
40
1,8 2,2 305 270 225 7,5 6,9 7, l 1,5 1,8 1200 980 830
38
50 0,37 0,33 0,22 0,75 0,65 0,7 12,5 1,7 2, 1 375 330 280 7,2 6,6 6,8 1,5 1,8 1450 1170 1000
39 63(64)
l,7 2,1 460 410 350 6,8 6,3 6,5 1,4 1,7 1750 1400 1200
40
80
1,6 2 570 500 420 6,5 6 6,2 1,4 1,7 2100 1700 1450
41
100
1,6 2 710 630 520 6,2 5,7 5,9 1,4 l,7 2500 2000 1750
Примечание.См.прим.ктаб.11.43.

ТабАuца 45
К расчету броневых трансформаторов на ШУ-сердечниках по табл. 37
Данные для электрического расчета
(сталь Э41 0,5 мм)
No сер- Обозначение
дечника сердечника
IОЗак'
в, /, а/мм•
Кок вт/см9 • 0С тыс. гс
Рт. ва
1
ШУIО Х 10
9,5
1,4
2
15
О, 13
1,6
11,5
9,4
2,0
3
20
9,3
2,7
4
ШУ12 Х 12
8
3,2
5
18
о, 15
1.4
12
7,8
4,9
6
24
7,7
6,4
7
ШУ14 Х 14
6,9
6,4
8
21
О, 17
1,3
12,5
6,8
9
9
28
6,7
11
10
ШУ16Х16
6
11
11
24
о, 19
1,25
13
5,8
15
12
32
5,7
19
13
ШУ19Х 19
4,6
19
14
28
0,21
1
13,5
4,5
27
15
38
4,4
34
16
ШУ22 Х 22
4,1
34
17
33
0,22
0,95
13,5
3,9
46
18
44
3,8
60
19
ШУ26 Х 26
3,6
60
20
39
0,23
0,9
13,5
3,5
85
21
52
3,4
105
22
ШУ30 Х 30
3,1
105
23
45
0,25
0,85
13,5
з.о
140
24
60
2,8
170
25
ШУ35 Х 35
2,6
170
26
52
0,27
0,8
13,5
2,5
220
27
70
2,4
290
Примечание. См.при".ктабJ!.43,изоляция - послучаю1.
ZS1

1( расчету броневых трансформаторов на
Данные для
"'
50 гц,
~
Кок
=
108 ак,
==
Обозначение
(50 гц)
::r
вт/см1 • 0С
В,
<!)
400 гц
j, а/мм9
i::[ сердечника
тыс. гс
с..
<!)
1
1
1
1
1и2 J
()
~
1
2
3
1
2
3
1-3
3
1 ШЛ6Х6,5
1
2
8
о, 11 0,08
1
1,7 1,4 1,5 13
3
10
-
--
-
-
4
12,5
о,17 о,13
1
::!
--
<1
5
ШЛ8Х8
<!)
о,15 о.13
==
6
10
1.4 1,2 1,25 14
=
7
12,5
-
-
-
::r
-
0,20 о, 17
=
8
16
о;:
С!)
=
о--
t::
9 ШЛIОХIО
о, 19
10
12,5
о, 16
1,25 1'1 I, 15 15
11
16-
-
-
-
0,22 0,19
12
20
1
13 ШЛ12Х12,5 1
3,8 6,0
14
16
0,27 0,23 о,1 1
0,85 0,9 16 3,7 5,8
15
20
3,6 5,6
16
25
3,5 5,5
17 ШЛ16Х16
3
4,5
18
20 0,29 0,25 о, 12 0,95 0,8 0,85 17 2,9 4,3
19
25
2,8 4,1
20
32
2,7 4
21 ШЛ20Х20
2,6 3,5
22
25 0,3 0,26 О, 15 0,85 0,75 0,8 17 2,5 3,3
23
32
2,4 3,2
24
40
2,3 3,1
25 ШЛ25Х25
2,2 2,8
26
32 0,32 0,27 0,18 0,8 0,7 0,75 17 2,2 2,7
27
40
2,1 2,6
28
50
2
2,5
-
-
-
282

Таблица 46
ленточных сердечниках по табл. 38
электрического расчета
Кс =0,92
400 гц, Кс=О,9
Рт, ва
в, тыс гс
j, аlмм"
Рт. ва
1
1
2
1
3
1
1
2
1
3
1и21 3
t
1
2
1
3
8,8
6
4,6
-
16
16
-
8,6
-
7,4 5,7
-
8,4
9,1 7,0
8,3
11,2 8,6
::i
::i
<1
<1
С11
С11
6,2
15
12,5
=
=
:s:
:s:
6
18,5 15,5
t>'
t>'
16
16
:s:
:s:
-
-
5,9
-
23
19
-
о;:
о;:
5,8
28
23,5
С11
С11
IQ
IQ
о
о
i::
i::
4,7
32
28
-
16
16
4,6
40 34
-
·4,6
-
49 42
-
~.5
60
52
8,4
7,2 4,9 16
16
16
3,3 5,2 60
52 33
10,6"
8,8 6
16
15,6 16
3,2 5,0 72
62 39
12,8
10,8 7,3 15,9 14,7 15,l 3,l 4,8 85
74 47
15,4
13,2 9,0 15
13,8 14,3 3
4,7 101
88 56
24
20
15
14,8 13,7 14, 1 2,5 3,7 142 103 82
29
25
18
14
13,0 13,4 2,5 3,6 168 122 97
35
30
22
13,3 12,3 12,7 2,4 3,6 198 144 114
44
38
27
12,6 11,6 12,0 2,4 3,5 234 170 135
52
44
35
12,7 11,7 12,l 2,1 2,8 256 204 163
63
54
42
12
ll,I ll,5 2,1 2,8 300 240 190
76
65
51
11,3 10,5 10,9 2
2,7 350 280 220
92
79
62
\0,7 9,9 \0,2 2
2,7 410 330 260
116
98
84
11
10,1 10,5 1,8 2,3 500 400 335
141
120
100
\0,4 9 6 10,О l,8 2,3 580 470 390
172
147
125
9,8 9,1 9,4 1,7 2,2 680 540 460
2\0
180
150
9,3 8,6 8,8 1,7 2,1 790 630 530
2RЗ

Данные для
"'
50 гц,
:.::
(50гц)
:s::
lОЗак'
==
Кок
""
Обо1начение
зт/см2 • 0С
в,
(!)
400 гц
J' а/мм2
~ сердечника
тыс. гс
с:1..
(!)
1
1
1
1
1и2\
u
~
1
2
3
1
2
з 1-З
3
29 ШЛ32Х32
1.8 2,1
30
40
0,34 0,3 0,22 0,75 0,65 0,7
17 1,7 2,0
31
50
1,6 1,9
32
64
l,5
1
1,8
33 ШЛ40Х40
1,5 1,8
34
50
0,38 0,33 0,25 0,75 0,65 0,7
17 1,5 1,7
35
64
1,4 l,7
36
80
1,4 1,65
Примечаиия.\.См.прим.ктабл.43.
2. данные рассчитаны для сердечников из холодноката~ он стdли ЭЗ• ••
3. Для частоты 50 гц при мощностях Рт менее 150-200 вт индукцию
пряжение может превышать номинальное значение более чем на 5%.
К расчету стержневых тра11сформаторов
Данные для
"':.::
к (50гц)
:s::
lОЗак,
==
Обозначение
""
ок 400 гц
втfсм2 • 0С
В, i, а!мм2
~ сердечника
тыс. гс
с:1..
(!)
1
1
1
1
tи21
u
~
1
2
з
1
2
з 1-3
з
1 ПЛ6,5Х8
о,12 о,1
2
10
2 1,7
l,8 12
::s
3
12,5
-
<1
-
4
16
о,18 О,15
(!)
==
:s::
""
---
:s:
5
ПЛ8Хl2,5
.;
(!)
О, 15 0,13
CQ
6
16
1,7 1,5
1,6 13,5
7
20
-0,2.
--
-
о
-
0,17
i::
8
25

11 родолжение табл. 46
электрического расчета
Кс=О,92
400 гц, Кс=О,9
Рт, ва
в, тыс. гс
/, а/мм2
Рт, ва
1
1
2
1
3
1
1
2
1
31и213
1
1
2
1
3
280
250
215 9,4 8,7 8,9 1,5 1,8 1000 820 725
3ЗО
290
250 8,9 8,3 8,5 1,5 1, 7 1160 960 850
390
350
300 8,4 7,9 8,1 l,4 1,7 1350 1110 990
460
410
350 8
7,4 7,6 1,4 1,6 1570' 1300 1160
630
550
490 8,3 7,7 7,9 1,25 1,5 2020 1600 1470
780
680
600 7,9 7,4 7,6 1,25 1,5 2400 1900 1730
970
840
750 7,5 7,0 7,2 1,25 1,5 2800 2250 2050
1200
1050
920 7,1 6,6 6,8 1,2 l ,4 3320 2650 2400
второй группы качества по таб11. 17.
В следует ограничивать вепичиной 16 ООО гс, ес11и в ус11овиях эксп11уатации питающее на
При этом Рт умевьшаются в 1,06 раза.
Т а6лица 47
на .11енточных сердечниках по таб.11. 39
электрического расчета
50 гц,кс = 0,92
4002Ц,Кс=0,9
Рт, ва
в. тыс. гс
/, а/мм•
Рт, ва
1
1
2
1
3
1
1
2
1
3
lи21 3
1
1
2
1
3
11
10,5 9
::!
::!
16
16
10,2
12,5 10,5
-
<1
<1
-
-
9,6
-
15,5 13
<11
<11
8,9
19
16
:с
:с
:s:
:s:
1:1'
1:1'
:s:
:s:
.;
.;
8
23 20
<11
<11
111
:1:1
7,5
28 24
о
о
-
16
16-
-
-
t::::
t::::
7'1
33 28
6,5
39 33
285

Данные для
«!
:..:
(50гц)
::с
lOSaк,
::с
Обозначение
Кок 400 гц
1:1'
вт/сАt2 · 0С
в. /, а/мм1
С1)
>:[
сердечника
тыс. гс
с:>.
--
С1)
1
1
1
1
tи21
и
~
1
2
3
1
2
3 1-3
3
9 ПЛ10Х20
0,2
157
10
25
0, 17
1,5 1,3 1,4 15 6,7
11
32-
-
-
15 6,5
-
12
40
0,25 0,21
16 6,2
13 ПЛ 12,5Х l6X25
0,21
16 5,2 7,9
14
16ХЗ2
0,25
O,l 1,25 l,l 1,15 17 4,8 7,3
-
15
l6X40
0,28 0,24
17 4,6 7,0
16
16Х50
17 4,5 6,8
1
1
-
1
171 ПЛ12,5ХЗО
4
5,8
18
40 0,28 0,24 о, 12 1,15 1
1,05 17 3,8 5,6
191
50
3,7 5,5
20
60
3,7 5,4
1
21 ПЛ16Х40
3,4 4,4
22
50 0,28 0,24 О,15 l,l 0,95 1
17 3,4 4,3
23
65
3,2 4,1
24
80
3
3,9
251 ПЛ20Х50
2,8 3,4
26
60 0,3 0,25 0,18 1
0,85 0,9 17 2,6 3,1
27
80
2,6 3,1
28
100
2,4 2,9
29 ПЛ25Х65
2,1 2,5
30
80 0,35 0,3 0,22 0,9 0,75 0,8 17 2
2,4
31
100
1,9 2,3
32
120
1,9 2,3
33 ПЛ32Х80
1,8 2,2
34
100 0,35 0,3 0,22 0,9 0,75 0,8 17 1,7 2,0
35
130
l,7 2,0
36
160
1,6 1,9
37 ПЛ40Хl00
1,5 1,8
38
120 0,35 0,3 0,22 0,9 0,75 0,8 17 1,4 1,7
39
160
1,4 1,7
40
200
1,3 1,6
Примечаиие.См. прим.ктабл.46.
286

11рооолжение табл. 47
электрического расчета
50 г11, Кс = 0,92
6,5
8,1
10
13
16
20
24
30
39
46
56
68
83
110
125
145
180
200
270
310
400
475
565
675
870
1030
1330
1540
1820
2050
2720
3200
5,5
7
9
11
14
17
20
25
33
39
47
58
70
90
105
120
150
170
230
260
340
400
480
570
740
880
1130
1300
1550
1750
2300
2700
400Щ,Кс=0,9
в, тыс. гс
j, а/м.1t1 2
10
12
15
18
16
15
16
14,5 15
5,6
5,3
5
4,8
3,9
3,6
3,5
3,5
6,2
5,7
5,6
5,6
53
64
78
94
97
120
145
180
45
54
66
80
80
100
120
145
52
65
78
97
30 14,4 13,3 13,6 2,8 4
180 145 105
36 14
13
13,3 2,8 4
215 175 130
44 13,5 12,5 12,8 2,7 3,9 255 200 150
53 13
12
12,3 2,7 3,9 290 230 170
58 12,4 11,4 11,7 2,4 3,1 340 270 225
76 12
11
11,3 2,4 3,1 410 320 270
87 11,8 10,9 11.2 2,3 3
510 400 340
100 11,3 10,4 10,7 2,3 3
600 470 400
130 10,6 9,8 10,1 2
145 10,2 9,4 9,7 2
200 10
9,2 9,5 1,9
230 9,6 8,8 9,1 1,8
300
360
420
500
650
770
1000
1150
1360
1530
~ООО
2400
9
8,3
8,8 8,1
8,6 7,9
8,2 7,5
8
7,4
7,6 7
7,5 6,9
7,2 6,7
7,2 6,7
6,9 6,4
6,7 6,2
6,4 5,9
8,5 1,6
8,3 1,5
8,1 1,5
7,7 1,5
7,6 1,4
7,2 1,4
7'1 1,3
6,8 1,3
6,8 1,3
6,5 1,2
6,4 1,2
6,1 1,2
2,5 650 510 450
2,4 750 590 525
2,3 940 740 660
2,2 1060 830 740
1,9 1300 1000 930
1,8 1470 1150 1050
1,8 1800 1400 1300
1,8 2060 1600 1470
1'7 2540 2000 1800
1, 7 3000 2350 2150
1 '6 3600 2800 2600
l,6 4240 3300 3000
1,6 5300 4150 3800
1, 5 5650 4400 4050
1,4 7100 5600 5100
1, 4 8500 6700 6100
287

~
Таблица 48
1( расчету тороиJ,альных трансформаторов на ленточных сердечниках по таб.u. 40
Данные для электрического_расчета
~
f=50гц,Кс=0,93
f=400гц,Кс=0,93
::.:
(50гц)
:s:
Обозначение
l().1ак,
:с
Кок 400 гц
вт/см2 • 0С
в.
j,
в.
j,
...
С11
сердечника
тыс.
Рт. ва
Рт, ва
1:{
а/мм?
ТЫС. 2С
а/мм2
g.
гс
С11
u
1
1
1
1
1
~
1
2
1
2
1-2 1-2 1
i2
1
21-21
2
1
ОЛIО/16-4
1
16
1,6 1
2
5
0,06
0,04
2,3
2
12
17
17 15
2,0 1,2
3
6,5
0.1
0,07
1
14
2,4 1,5
4
8
14
3,0 1,9
1
5
ОЛ12/20-5
11
4,3 3,4
6
6,5
0,08
0,05
::s
::s
::s
11
5,3 4,2
2
1.7
13
<1
<1
<1
17
17
7
8
О.14
0.11
С1)
С1)
С1)
10
6,4 5,l
8
10
:с
:с
:с
10
7.8 6,2
:s:
:s:
:s:
...
...
...
:s:
:s:
:s:
t:;
t:;
t:;
8,5
9,6
9
ол 16/26-6,5
С1)
С1)
С11
11. 8
0,l
0,08
i:a
i:a
i:a
10
8
-
-
1,7
1,5
14
о
о
о
17
178
14, l 11,5
11
10
0, 16
0, 13
t::
t::
t::
7,5 17,0 13,8
12
12,5
7
20,5 16,5
13
OJI20/32-8
0, 13
1
О, 11
6,5 23,5 19,5
14
10
1,5
1,3
15
17
17 6,2 28
23,5
15
12,5
О, 18
1
О, 15
5,9 34
28
16
16
5,6 41
34

<О
~
?<
а!
":.
"
"
а:
~<D
<О
:.:
=
:i:
С>'
С1)
l:t
с:>.
си
u
~
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
к(~)
Обозначение
ок 400 гч
сердечника
1
1
2
1
ОЛ25/40-10
12,5
о, 17
0,15
16
20
0,22
0,18
25
ОЛ32/50-16
0,22
о, 18
20
25
0,24
0,21
32
ОЛ40/64-20
25
0,25
0,22
32
40
Продолжение табл 48'
Данные для электрического расчета
1
f=f\0гц,Кс=0,93
f=400гц,Кс=0,93
1оз,к.
вт!см2 • 0С
в.1
.
в,
т~сс. а/~м2 Рт. ва
j,
Рт, ва
тыс. гс
а/мм"
1
1
2
1-211 -2 1
1
2
1
1
21-21
1
2
6,1 6,1 5,4 17
17
4,5 49 40
6,0 7,6 6,7 17
17
4,2 57
47
1,3 1.1 16,5 6,0 9,5 8,4 17
16,8 3,9 67 55
5,9 11,8 10,5 16,7 15.5 3,8 78
64
5,8 14,5 12,8 15,3 14,2 3,7 91
75
'
1
1
4,3 18,7 15,3 14,7 13,6 3
98 79
1,1 0,95 17,5 4,2 23
19
14,1 13
3
117 95
4.2 29 24
13,5 12,4 2,9 140 114
4.1 36 29,5112.~ 11,8 2,9 168 137
3,4 44
39 1 13,5 12,5 2,5 208 167
1
0,85 17,5 3,3 55
48
12.5 11,6 2,5 240 190
3,3 68 60
11,5 10,7 2,4 280 220
3,2 83 73
10,6 9,8 2,4 320 250
:

t5Q
Продолжение табл. 48
Данные для электрического расчета
"'
f=50гц,Кс=0,93
f=400гц,Кс=0,93
::.:
(50гц)
:с
Обозначение
1ОЗ1К,
:с
Кок 400 гц
вт/см2 • 0С
В,1j
:1'
сердечника
Рт, ва
в,
j,
Рт, ва
cu
о:(
тыс. а/~м2
тыс. гс
а/м,и2
р..
гс
cu
"
1
1
1-211 -2
1
1
1
~
1
2
1
2
1
211
2 1-2
t
2
!
1
30
ОЛ50 180-25
2,8 99
87 11.5 10,6 2.1 386 310
31
32
0,26
0,23
0,9 0,8 17,5 2,7 121 106 10.6 9,9 2, 1 440 350
32
40
2,7 148 130 9,8 9,2 2
500 400
33
50
2,6 181 160 9
8,3 2
570 450
34
ОЛ64/100-32
2,3 218 186 9,2 8,5 1,6 630 505
35
40
0,28
0,24
0,8 0,7 17,5 2,2 261 223 8,7 8, 1 1,6 730 590
36
50
2,1 313 268 8,2 7,7 1,5 850 680
37
64
2
375 321 7,8 7,2 1,5 990 790
17,51
1
1340 / 1080
38
ОЛ80/128-40
1,7 440 380 8.1 7,5 1,4
39
50
0,3
0,26
0,7
0,6
1,6 530 460 7,5 7,0 1,4 1520 1220
40
64
1,6 650 560 6,9 6.4 1,3 1720 1380
41
80
1,5 780 675 6,3 5,8 1,3 1950 1580
Пр им е чан н я. 1. См. прим. к [табл. 43 н прим. 3 к табл. 46 (поr.1еднее распространяется на сердечники No 17-30 при частоте 50 гц
н No 1-20 при частоте 400 zц).
2. Данные рассчитаны дл11 сердечников нз холоднокатаной стали ЭЗ •. .• пер вой группы кач ест ва по таб.1. 17.

<i
Таблица 49
К расчету трехфазных 1рансформаторов на ленточных сердечниках по табл. 41
Данные для электрического расчета
<11
50гц,Кс=0,92
1
400ZЦ,Кс=0,9
:.:
С1.1
1Q8ак,
=
=<11
:i:
Кок
в,
:r
:i::.:
вт/см1 • 0С
j,
1
j,
~ С1.1=
тыс.
Рт. ва
в. тыс. гс
Рт. ва
:r=
а/мм2
а/мм2
о..
<11 :r
гс
С1.1
:i: С1.1
()
"'~
11213
112131-31и213
1
1
1
1
1и2\ 3
1
1
о о..
1
2
3
1
2
3
1
2
3
~ "' С1.1
1
о()
i
1
1
1 ЕЛ5Х14
1
6,2
21 17,8
2
16
6,1
24 20
3
18 0,2 0,17 - 1,6 1,4
-
14 ::s
-
::s
::s
-
1616-6,0
-
2622-
4
21
<1
<1
<1
5,9
30 25
CIJ
С1.1
CIJ
5
24
:i:
=
:i:
5,8
33 28
=
=
=
:r
:r
:r
=
--
=
=
6 ЕЛ6,4Х16
о;
о;
о;
5,3
35 30
CIJ
CIJ
CIJ
"'
"'
"'
7
18
о
о
о
5,2
39 33
8
20 0,22 0,19
-
1,5 1,3
-
15 t::: -
t:::
t:::
-
1616-5,1-4337-
9
23
5,0
48 41
10
26
4.9
53 45
11 ЕЛ8Х18
4,9 7,4 9,8 8,2 5,9
4,46,666 56 38
12
21
4,8 7,2 11,0 9,3 6,7
4.26,474 63 43
13
24 0,25 0,21 о,1 1,35 1,15 1,2 16 4,7 7,0 12,5 10,5 7,5 16 16 16 4.1 6,2 83 71 48
14
28
4,6 6.9 14,1111,9 8,6
4,06,093 79 54
15
32
4,5 6,8 16 13,5 9,7
3,9 5,9 104 89 61
t8
-

ю
са
!-.:>
Продолжение табл. 49'
Данные для электрического расчета
1
~
!
50гц,Кс=0,92
1
400гц, Кс=0,9
1
1
::s::
~ <'11
1
lОЗак,
;=~
Кок
вт/см"· 0С В,
j
1
1
~~~
т:сс. a!li.м2 / Рт. ва
1
В, тыс гс а/~.ч2 1 Рт. ва
:н11213l112131-31··131112131112131··13111213
1
1
16 ЕЛ10Х20
4,5 6,8 18,8 15,8 11,l
j
3,6 5,5 110 92 61
17
23
4,4 6,6 21,2 17,9 12,5
3,5 5,3 125 104 69
18
26 0,260,220,1 1,251,051,1 174,36,424 20 14,216 16 163,45,1141117 78
19
31
4,26,227 23 16
3,3 5,0 160 132 88
20
36
4,0 6,1 30,5 26 18
3,2 4,9 181 150 100
i
21 ЕЛ12,5Х25
3,7 5,5 40 34 24 15,3 14,2 14,5 2,7 4,0 212 165 95
1
22
29
3,6 5,3 45 38 27 15,l 14,1 14,4 2,7 3,9 240 185 108
23
33
0,27 0,23 0,11 1,15 0,95 1,05 17 3,5 5,1 51 43 30 15 14,0 14,3 2,6 3,8 270 210 120
24
38,5
3,4 5,0 57 48 34 14,9 13.8 14,2 2,5 3,8 300 230 135
25
44
3,3 4,9 63 53 38 14,8 13,7 14,1 2,5 3,7 340 260 150
1
26 ЕЛ16Х32
3,0 4,41 86 74 53 13,3 12,3 12,6 2,3 3,4 420 327 250
27
37
2,9 4,2 96 83 60 13,l 12,2 12,5 2,3 3,3 470 370 280
28
42 0,28 0,24 0,12 l,l 0,9 1 17 2.8 4,1 108 93 67 13 12,1 12,4 2,2 3,3 530 410 310
29
49
2.8 4,0 121 104 75 12,9 12 12,3 2.1 3,2 590 460 350
30
56
2,7 3,9 136 117 84 12,8 11.8 12,2 2,1 3,1 660 520 390

:g1
..,
"':<:
:s:
:с
:>'
С1.1
~С1.1
<)
~
С1.1
:s:"'
:с :.:
<1) :s:
;; :с
:с :>'
"'С1.1
oo:t
"\О с:>.
о~
31 ,ЕЛ20Х40
32
47
33
54
34
35
62
701
36 ЕЛ25Х50
37
58
38
66
39
77
40
88
41 IЕЛ32Х64
42
43
44 ,.
45
1
74
В4
97
110
Кок
)0З:zК,
вт/см2. 0с
1;13
11213
0,31 10,261 0,15
1
1 i0,85 I0,9
1
0,33
1
1
1
1
1
1
О,2В 1 O,IB 0,9 0,75 !°'В
1
'
1
1
1
1
1
0,35 I0.3 10,22 J 0,9 i 0,751 о.в
1
i:
1
1
Примечаиие. с....при11.ктабя.46.
Продолжение табл. 49
Данные для электрического расчета
50гц, Кс=0,92
400гц,Кс=0,9
в.
тыс.
гс
j,
а/мм2
Рт. ва
в. тыс. гс
j,
а/мм2
t-Зltи2\3 11213
11213\1и2\3
2,5
2,5
17 12,4
2,3
2,3
2
2
17 11,9
l,B
l,B
1
3,4 1 205
3.3 230
3,2 260
3,2 295
3,1 335
2,6, 430
2.5 490
2,5 550
2,4 620
2,3 700
1.в, 2,2
l,B 2,1
1711,7,2,0
1,6 2,0
В60
9fi0
1050
1160
1300
1
11,611,9
·1721135
195 1153
220 ' 173
250 1195
292 220
365 300
410 340
470 3В5
5251435
600 490
1
1
1
11.3 10,5 10,7 1,8 2,5
11,2 10,4 10,6 l ,B 2,4
11.l 10,3 10,5 1,8 2,4
11,0 10,2 10,5,1,7 2,3
10,9 10.1 10,4 1,712,3
9,6 В,9 9.1 1,5 2
9,5 в.в 9,0 1.5 1,9
9,5 В,8 В,9 1.5 1,9
9,4 В,7 В,9 1,4 1.В
9,3 В.6 В,8 1,4 1,В
740
В20
910
640 9,llB,4
710 9
В.3
790 В.9 , В,3
вво 1 В,9 В,2
8,6 11.4
8,5 1,4
8,5 1,3
8,4 1,3
8,3 1.2
1.7
1,6
1,5
1,5
1,4
1010
1120 9801 в.в, в.1
Рт. ва
11213
7751 605 485
В75 6В5 550
9901 775 615
1120 вво 1 690
1270 10001 790
1430 lllо 950
1600 1250 1070
lBOO 1400 1200
2000 1570 1350
2260 1750 1500
2ВОО 21ВО
3060 2400
3300 2600
3600 2ВОО
3960 3100
2000
2200
2400
2600
2ВОО

~~~~~~~
-=·
Ol/.OoU
~
~--
-
OOJ.OoU
,~
<-
.
-
rии:
-~
-
Otl•lEU
__
OOOt
OOl•ltU
-~f~"'.~ ""~~
0009
OЯ•lfU
_=- :.= ·.
_
"""--..
-=5.:
OOOf
Ol1•5lU --
00/.Sl/J~
~ -----~
""'-
08•SlU г-----=::~·
59 •SlU f"=. :
OO!•OlU
оиги
09•0lU
ONlU
08. 9IU
!19 ·91/J
05 •9/U
01•9/U
O.Nt!U
05•5 'll!J
ои·г1и
Of•5 'l1U
9/>0И'l/U
91•0И'г1U
91•ltxfll//
9ИИ'l1U
Oi•dlll
lt•OIU
5l•OIU
Ol•OIU
5MU
Ol•8U
9/.ВU
!J'l1•8U
9/xS'9U
f'lJ.S'9U
Ol•S~U
1•5 '90
294
---
" "и't"'u <1-· - -<
.. ._
-
Sl•NU
Ol
Ol•8U' - -
sии====
~-~ ·;'гии- 01
... ..
.....
6
1----+---+---+---+----+---+--"""---'..,._-"-_,,,,,_'~(~~'li~·5~!=U+----i~
1----+----+--+---+-"""""""',___-1----+~>.::>...~'-...:;::~Оl~"и'В~и,___~ 9
""~-N~U
1---+--+---+--+---+--+---+--~"-"''-'Ч------i5

.:1енточных сердечников по табл. 39 и «Нормальных» условий при­
ведены на рис. 117 (частота 400 гц). Аналогичные кривые могут
быть рассчитаны и для других рядов сердечников. Кривая АА
на рис. 117 соответствует граничным мощностям Рв (см. § 15).
Выбор сердечника с учетом оптимальных
коэффициентов заполнения Koi; и Кс. Как было пояс­
нено в § 21, во многих случаях выгодно выбирать типоразмер
сердечника, габаритная мощность которого существенно превы­
шает габаритную мощность трансформатора, используя при
этом неполное заполнение окна медью. Для выбора оптималь­
ного сердечника необходимо для всех типоразмеров рассчитать
v:,
величину Vc = ~ и в зависимости от условий расчета опреде-
к '!'к
лить для них по рис. 86 и 87 оптимальные величины Кокопт. Для
этих новых значений рассчитываются новые значения j и, со­
ответственно, новые (уменьшенные) значения габаритных мощ­
ностей типоразмеров. Затем те или иные типоразмеры ряда мо­
гут быть исключены с оставлением лишь оптимальных по стои­
мости или сочетанию стоимости и веса (см. § 21).
Практически в большинстве случаев величину Ко1<-опт !\,южно
принимать в 1,5-2 раза меньшей, чем величину к"к при полном
заполнении окна катушкой.
Аналогично следует поступить в отношении величины Кс для
трансформаторов повышенной частоты. Но здесь пересчиты­
вается не величина j, а индукция В.
§ 28. ЭЛЕКТРИЧЕСКИR РАСЧЕТ
Электрический расчет производится после определения раз­
меров сердечника. Из электрических величин известны Рп по
( 180), напряжение первичной обмотки U1, напряжения и токи
вторичных обмоток U.1 и /i. По ходу электрического расчета при­
ходится вновь прибегать к ряду коэффициентов, устанавливае­
мых опытным путем,- Кок, Кс и ак. Если расчет ориентируется
на стандартный ряд сердечников, эти коэффициенты уже уста­
новлены предшествующим опытом для каждого типоразмера и
принятых условий проектирования трансформаторов. Если для
расчета берется произвольно выбранный сердечник, можно поль­
зоваться указаниями в § 26 и кривыми зависимости этих коэф­
фициентов от мощности и частоты по рис. 114 и 115 с учетом
замечаний в табл. 32. Если используется метод неполного запол­
нения окна сердечника катушкой. оптимальные значения Кок и
Кс выбираются по указаниям в § 19, 20, рис. 86, 87 и 88.
Расчет при полном заполнении окна катушкой. Отдельные
пункты расчета могут быть различны для разных исходных усло­
вий расчета; эти п~нкты приводятся дифференцированно.
295

1-.:1
~ J\Ъ1
п/п
2
3
Определяемая величина
Испытательщ,1е напряжения f.lиcn• в
Материал и конструкция сердечника
Материал обмоток
Yttcn·n
~ООО
1
JOOO
200 1
f001 1
1
1
о
1
v
По рис. 118, где
Путь определения
/
1
v
v
/
/
v
/
/
~ с-- f--
/
/
/
v
v
/
i
;
<оо
fOOO
!JОП Up,6
Рис. 118
Uμ=И;+V12 и и - постоянный ПО-
тенциал, под которым находится данная i-тая обмотка
Поуказаниямв~26, гл II, III, IV,V(см §4, 5, 8, 9, 19,
табл. 2-4)
Медь или алюмиииii по заданию н.111 ука:1аниям в § 19, 12;
удельное сопротивление р 20 о по § 7

Продолжение
N,o 1
п/п
Определяемая величина
1
Путь определения
4
Коэффициенты Кс, Кок• ~к (втfсм2 • 0С)
Задаются или берутся по указаниям в § 26, 8, 11, 16,
табл. 13, 15, рис. 114, 115, табл 32, 43-49
5
Геометрические параметры сердеч-
Сечение sc, см2 ; длина средней магнитной линии lr, см; по-
ник а
верхности охлаждения катушки и сердечника Пк, Пс, см2 ;
~=~с ; объем, занятый катушка~•н, Vк• Ot 3 ; вес сердечника Gc,
к
г-по результатам расчета (см. § 27) и фор~~улам табл. 26 (все
эти величины берутся на одну фа1у)
б
Качество сердечника
Индукция В 0 (гс) по (86) и рис 80; удельные потерн
(вт/кг)-по (5), табл. 2, 3, 4, 16, 17, рис 44, 47
Р10
Условия расчета
На заданный перегрев д7к
Величина
На заданное падение напряже-
частота 50 гц
ния Ли (при пере.rреве,
(и высокие перегревы)
повышенные частоты
не превышающем заданного ..1-:к)
7 Индукция В, гс
В= l,05-1,2 В0-
1
См. ниже, п. 11
1 В= 1,05-1,2 В0 или см ниже,
ПО (148)
п. 11
1
1
8
Соотношение потерь 1 По ( 156 - 157)
! Задается./~~'о по (106) 1
-
(предварительно)
1
1
1
t-:1
!5

~
Продолжение
",!
Условия расчета
На заданный перегрев д'tк
1
На заданное падение напряже·
Величина
п/п
частота 50 гц
1
ния Ли (при перегреве, не пре-
повышенные частоты 1
вышающем заданного д'tк)
(и высокие перегревы)
1
1
1
i
i
По (46)
'
1
1
Допустимые п?тери
l+~V~
Рк=ЛиРн-
'
9 в катушках Рк• вт
Р~ = акд"кПк
т 1--ди
(на фазу)
1+'1'
Р 11 -по (180)
1
1
Из (44)
[ акЛ-:кЩк
По (2) и (67)
1
Ре= --.=-+
10 Потери в сердечнике
2
Ре= '1 Рк
2у р~
Ре• вт (на фазу) Ре= Р10(-8-) Gelo-з
-
]2
10 ООО
1
.
1 'акЛ'tкЗПк 2 ,
+ 1/ (2-т~;~ )- Рк
По (2) и (66)
----
f
Ре l('З
11
Индукция В, гс
Смп.7
в= 10000 v ----
'
Р10 Gc
но не выше 1,2 Bu
'
1
Удельное сопротив-
1
Берется либо при 75°, либо при
12 ление р («горячее»), Берется при 75°: ? = 1,22 Х ?20о, р20о - по п. 31 другой температуре (задаваемой)
ОМ •ММ2/М
1
i

11-:1
~
N.• 1
п/п
Определяемая величина
13 1Плотность тока 'j', а/мм" (предварительно)
14 1 Число витков на 1 в электродвижущей
силы {~), виток/в
15 Падение напряжения (предварительно)
16 1 Коэффициенты падения напряжения в
первичной обмотке к 1 и вторичных обмот­
ках к11
17
Число витков обмоток (предварительно)
Путь определения
По (17) i= v р~РКокVк
w
108
Е 4,44/KcScB
'
Ли'=~
1
'
-Рп+Рк
т
р 11 по (180)
(справедливо при активной нагрузке трансформатора)
К1=1- Дu' .
2 • Кн=J+~
2
Продолжение
Для накальных обмоток к 11 целесообразно увеличить на ве­
личину 0,03
Первичной
w~=к1U1(;)•
вторичных ,
(~)
wi=к11Ut Е

8
Продолжение
No\п/п Определяемая величина
Путь определения
18 1 Полный намагничивающий ток в рабо-1
По (85):
чем режиме
активная составляющая
19 1 Ток первичной обмотки (предварительно)
!_Ре
.
Оа- KIUl'
намагничивающая составляющая (предварительно)
,
Ро,,. 1 (н
1
-')
JОμ.=Е =w~
_
lc + V2 ·1,6Bt> •
Здесь о - односторонний зазор, с.и. Для замкнутых ленточных
сердечников !\=О, для разъемных ленточных сердечников по § 11
о=5-25 мк, т е. (0,5-2,5)·10-3 см, обычно-окол('\ 15 мк.
Для шихтованных сердечников из пластин !J = 20 - 40 мк =
= (2-4)· 10-3 см.
Напряженность Н _ определяется в зависимости от индукции В
и сорта материала по кривым рис. 43, 45, табл. 2-4 (см. rл. lll).
Для трехфазных трансформаторов lc берется для крайней фазы
1; ~ }/( ?,::: •в/,+I~)' + 1~
Здесь к",- по(68) итабл 22 (с~1. §17, а также§26)

.No1
п/п
20
21
22
8
Определяемая величина
Относите;1ьиый намагничивающий ток i~
(предварительно)
Изоляция катушек и обмоточные про­
вода
Размещение обмоток в окне
Путь определения
,
Роμ тЕ/~μ
io=--=-- -
P11
Рн
тк 1 U1/~
Р11
Продолжение
Если i~ более заданного, необходимо уменьшить индукцию В
и повторить раёчет- заново. При заметном снижении индукции
следует перейти на больший типоразмер сердечника.
Выбираются в зависимости от заданных условий в соответ­
ствии с данными, приведенными в § 6 и 7 Сечения проводов:
'
!;
Q; =:;;
По стандартам (см. табл. 11, § 7) выбирается провод ближайше­
го сечения qi, определяется его диаметр (стороны сечения) и тол­
щина изоляции (см. табл. 12, § 7)
Производится с учетом указаний и особенностей, приведен­
ных в § 4, 17. При размещении проводов следует учитывать
коэффициенты укладки и выпучивания по табл. 19 (см. § 12). Ни­
же даем таблицу для выбора в зависимости от напряжения числа
слоев изоляции при использовании наиболее распространенных
ее видов для низковольтных трансформаторов с обычными рабо­
чими температурами.
Там же даны рекомендуемые величины зазоров (буртиков - см.
рис. 10) между границей обмотки и сердечником для бескаркас­
ных катушек

~
Продолжение
t-.:1
No1
п/п
Определяемая величина
1
Путь определения
Число слоев изоляции
Назначение изоляции
1
Корпусная и межобмоточная
1
Толщина, мм
(буртик)
Вид изоляции
1
Бумага с пропиткой лаками 447 или 321-Т
Диаметры проводов, мм
1
<0,4
1
0,4-1
1
1-1,5
1
> 1,5
1
Все
Марка бумаrи
1
ктн
1
К-08
1
К-12
1
К-17
1
к
600
1
1
1
1
1
1
1
1
700
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1000
2
2
2
2
Uвсп• в (по п. 1)
1400
3
3
3
2
1700
3
3
3
3
2200
1
4
1
4
1
4
1
3
1
3
2700
1
5
1
5
1
4
1
4
1
4
3600
1--~-- 1 6
1
5
1
4
1
6

8
Продолжение
N,o 1
п/п
Определяемая величина
Путь определения
22 \ Размещение обмоток в окне
\ При невозможности разместить обмотки необходимо перейти к
ближайшему большему типоразмеру сердечника, при чрезмерной
свободе в окне (свободно более 15-25 % площади окна} - к бли­
жайшему меньшему типоразмеру (если это не приводит к увели­
чению стоимости или веса трансформатора), после чего повторить
расчет заново.
23 1 Сопротивления всех обмоток в горячем 1 Подсчитываются в соответствии с п. 12
состоянии ,,
24 1Окончательные значения параметров
Число витков первичной обмотки
UL-J~rl '
Wl=
Wl;
K1U1
число витков вторичных обмоток
-
ui
'.
W1-
,
W;,
w,(
')
-
U1-/1'1 +J.r.
W1
11
намагничивающая составляющая полного намагничивающего тока
'
'
W1
ln..=10 - ·
v"
fLW1'
первичный ток
/1=
(t::..,1,+I,. )'+1!,. ;

с.о
~
No1п/~ Определяемая величина
24 1 Окончательные значения параметров
Пуrь определения
потери в катушках
.v
Рк= ~l~ri;
1~1
плотности тока в обмотках
соотношение потерь
li.
i1 = Cfi'
'< = .Ef_.
Рк'
относительный намагничивающий ток
(И1 - lri) loμ.
io=rn
Рн
относ1пельное падение напряжения
Ли=~
Р11
tп+Рк
Продолжение
[ прн активной нагрузке; в иных с.'lучаях - по (28), § 11]
'
------
-----
--- -
_______ J

!-:>
о
:с
,-п~~ 1
?<
i:n
"
Определяемая величина
:.
...
"':z:
25
Перегрев катушек
26 к.п.д
27 Ток холостого хода 10
8
Продолжение-
Путь определения
д-ск= Рк +Ре
акПк(I +~у:;)·
Если д"к превышает заданную величину, надо взять ближай­
ший больший типоразмер сердечника и повторить расчет заново.
Если д-ск меньше заданной величины на 15 - 25% или более, не­
обходимо взять меньший типоразмер и повторить расчет заново
"'1=l_
т(Рк+Ре)
Рн+т (Рк +Ре)
Контролируется при испытании трансформатора
Индукция в режиме хо,лостого хода
И1
вхх = в ---'---
U1- I1r1
Ток холостого хода
•
/о = V1~1'- +/~а ,
хх
где !0
рассчитывается по п. 18 при величине Н _,
соответ-
1'-хх
ствующей индукции Вхх
Для не очень маленьких трансформаторов повышенной частоты
101'- ::::: /01'- (исключая высокие перегревы)
хх

8
,No 1
n/~
Определяемая величина
28 1 Индуктивность рассеяния
П родолжен.ие
Путь определения
Если необходимо вычисление индуктивности рассРяния, это
можно сделать через величину Uкх· При концентрических обмот­
ках Uкх берется по (21)
Для рассеяния между обмотками тороидального трансформатора
на основании закона полного тока можно получить выражение,
аналогичное (21), только здесь т' = 1; ls = 1tDcp. где Dcp - сред­
ний диаметр сердечника
При чередующихся обмотках в (21)
д'-
1
[
(кг-!)2 л+(кг-!) д1+д2]
3
•
где кr - число чередующихся секций обмоток в катушке,
д1, д2 - высота секций

Значения j и В, рассчитанные в соответ·ствии с п. 7, 13 и 11,
занесены для «нормальных» условий в таблицы стандартных ря­
дов С·ердечников (табл. 43-49). При этом значен;ия В даны
для условий достаточно качественной технологии изготовления
сердечников.
При необходимости пересчитать значения В и j на другие
условия, отличные от «нормальных», можно воспользоваться
формулами: для расчета на перегрев при повышенных часто­
тах - ( 133) и ( 134), то же при нормальной частоте- (149) и
(147) - (148).
Пересчетные коэффициенты, на которые следует умножать
j и В при переходе к другим перегревам, частотам, сердечникам
другого качества, приведены в табл. 50 для различных случаев
расчета.
Таблица 50
Ориентировочные коэффициенты пересчета индукции
и плотности тока к табл. 43-49
Коэффициенты пересчета
плотности тока
1
индукции
Фактор пересчета
Условия расчета
повышенные
нормаль-
повышенные
нормаль-
частоты
ная
частоты
ная
частота
частота
На дpyroi! перегрев д"к
v~~K ~1/~~к v~~K 1
На другую частоту
1
1
v-(4;0)8
1
На друrую~rруппу ка-
1
-
1,07 или 0,93
-
чества сердечников
Пр им ер расчет а.
Задано: частота 400 гц; д"к = 50°; токи и напряжения обмоток: U1 =
•=115в,U1= 290в(сосредне!!точкой),/1= 1,2а,Uз=U.i. = 6,3в,ls=
= 2,5 а, 14 = 1,25 а, тип трансформатора -стержневоi! на разъемном лен­
точном сердечнике по нормали НО. 666. 002 . (см. табл. 39). Все условия -
снормальные:t.
Находим
Р 11 =290-1,2 +6,3·2,5+6,3-1,25=372 ва.
20*
307

Выберем типоразмер сердечника. rto p!lt. 112 11 = 0,955 и по (182)
Pr = _! _ [372 т ---1-(1~ ·290· 1,2 1- 6,3·2,5+6,3·1,25)] = Э23 ва.
2
0,955 v 2
no табл. 47 или рис. 117 находим типоразмер пл 16 х 40 (то же можно
сделать по § 27).
Далее по пунктам расчета:
1. Uиспt = 400 в, Uисп2= 1200 в, Uи~пs= Uисп4= 350 в, Uисл~-2=
= Иисп2-з = Иисп2-4 = 1200 в
2. Задано.
3. Мt>дь, р20о = 0,017 ом·мм2/м.
4. По табл. 47 Кс = 0,9; Кок= 0,28; ак = 1,1·10- 3 вт/см2. 0с.
5.Потабл.39sc"""5,12см2;lc= 18см,Gc= 636г,потабл.26и(127)
длях=1,6; у=2; z= 2,5; Пк=166см2,Пс=80см2,~=0,48,Vк=
= 135,6 смз.
6. По табл. 17 р10 = 11 вт/кг.
7. См. п. 11.
8.v'= (1+0,48)2=2,2.
9.р' =11.10-3
.50.166 1 + 0•48 v-2.2
°= 4,9 вт.
к'
1_+2.2
10. Ре= 2,2·4,9 = 10,8 вт.
/1. 8о--с:10000"1 / /О, 8 . lОЗ = 12400 гс
v11636
12. р 0 > !,22°0,017 == 0,021 ОМ•ММ2/М.
13 .,
-
1f
4,9
-
t)5 /
2
.
1 v 0,021.0,28-135,6 -
",
амм.
w
108
14.
-
= ------------- = 0,99 BИTOl\/lJ.
Е 4,44·400·0,9·5,12·12400
15.ди' =Q
= 0,0132.
372
0,0135
0,0135
16.к1=1-
=
0,993, к2 -_
1+
= 1,007. Для третьей 11
2
2
четвертой (накальных) обмоток к3 = к4 = 1,007 + 0,03 = 1,037.
17. w; = 0,993-115 ·0,99- - 116; w2 = 1,007·290·0,99 = 290;
= 1,037-6,3·0,99 = 6,5 ~ 7.
10,8
1(
1
18./0=
=0,1а;/011с-
1,2-18+ -v - 1,6·12400·1,5Х
а 0,993·115
116
2
308

19. /~=. / (~90· 1 _ .1,2+-7
-· 2,5+-7
-. 1,25+0,1)2
+0,31
v 116.V2
116
116
,
= 2,46 а.
20. i~= 0,993·115 ·0,3 ~~ 0,09.
372
21. Первичная обмотка выполняется двумя параллельными ветвями
с токами _!_ _
·2,46 а,
2
__!_246
2'
2,5
~ 0,49 мм2;
'
1,2
q2 ~~ -- = 0,48 MJ1t2;
~2,5
1,25о82
q4 =--- =
,4 мм.
'
2,5
По стандартам - провод ПЭВ-2; q1 = 0,5; q2 = 0,5; q8 = 1,06; q4 = 0,05,
диаметры (мм): 0,8; 0,8; 1,16; 0,8; толщина изоляции Аиэ (мм): 0,09; 0,09;
(), 11; 0,09. Обмотки размещаются в прессованных каркасах из пресс-по­
рошка 1(-21-22 . Слоевая и межобмоточная изоляция - кабельная бумага
1(-08 . Пропитка лаком 321-Т.
22. Обмотки разбиваем на две катушки. Части второй (анодной) об­
мотки, располагаемые на разных стержнях, соединяются последовательно.
Учитывая также сказанное в п" 21, получим: в левой катушке - 116 вит­
ков первичной обмотки, 135 витков второй обмотки и вся третья обмотка.
в правой катушке - 116 витков первичной обмотки, 135 витков второй
обмотки и вся четвертая (мощности двух катушек при этом примерно оди­
наковы). Размеры каждого каркаса в свету: высота 36 мм, ширина 10,3 мм.
Периметр гильзы каркаса - 118,4 мм. Конструктивная (расчетная) ширина
провода - Кукл (0 + Аи 3), высота провода - Квып (eJ + Аи3). Для наших
диаметров Кукл ~ Квып ~ 1, 1. Это дает число витков в слое для обмоток
соответственно 37; 37; > 7; > 7 и число слоев в каждой катушке 4; 4 и 1.
В качестве межобмоточной изоляции прокладывается по три слоя бумаги,
межслоевой - по одному слою (межслоевая изоляция прокладывается из
конструктивных соображений). В итоге толщина катушек оказывается
10,2 мм. Обмотки в каркасах размещаются.
23. Средние длины витков обмоток: в левой катушке - 13,19 см;
16,l см; 18 см; в правой катушке - 13,19 см, 16,1 см, 17,9 см. Сопротив-
1
ления обмоток при 75°- -
·0,66 = 0,33 ом; 1,99 ом; 0,025 ом, 0,054 ом.
2
Увеличиваем сопротивление накальных обмоток до 1,03·0,025 = 0,026 ом,
1,03.0,054 = о,056 ом.
24. W1= 115-2,46·0,33·116=116·
115·0,993
'
290
W2 = -------
-- --
·290 = 291;
290 1115 - 2 46·0,33) + 1,2· 1,99
116
W3 = -------
6-'
5------- •7 = 7;
_
7_ (115- 2,46·0.33) + 2 5·0,026
116
309

аналогично w4 = 7.
р,,. = 2,461·0,33+1,22 ·1,99 + 2,52 ·0,026 + l ,258·0,05G = 5 вт;
J_ ·2,46
11= 2
= 2,46 а/мм2;
0,5
.
2,5
2
2
/з---=
,4 а/мм ·,
1,06
V=~=22•
5
1'
"
1,2 24
2
/2= --=
а/мм ,·
0,5
'
1 1,25
4= --= 2 '5'а/мм2•
0,5
'
1
'
5
Ли=--= О 014.
372
•
25. Л"к =
5( 10•8 V )= 50°, т. е. перегрев не пре-
1, 1·10-3 -166 1+0,48 2,2
АЫшает заданного.
26.ТJ=1-
5+ 10•8
= 0,959
372+5+10,8
27. вхх~ 1240()--
115 '
-
~12500 гс'
115-2,46· J _ ·0,66
2
10= VО,32-1О,12 ~О,32а
Расчет закончен.
Расчет при неполном заполнении окна катушкой (при умень­
шенных значениях Кок). Принципиально расчет ведется так же и
по той же схеме, что и выше - дJIЯ с.ТJучая полного заполнения
окна. В первом приближении можно пользоваться 11 точно теми
же формулами, но с введением нового значения Кокопт· Лишь
при предварительном расчете допустимых потерь в катушках
р~ (п. 9) и плотности тока j' (п. 13), а также расчете перегрев:-~
Лтн (п. 25) возможны некоторые неточности из-за изменения ре­
альных величин поверхности охлаждения Пи и объема ка­
тушки Vн по сравнению с полученными по табл. 26 из условия
полного использования окна катушкой с коэффициентом Кон
(при неполном заполнении окна толщина катушки Ли становится
меньше, чем ширина окна для БТ или ее половина для СТ - ·СМ,
рис. 108).
310

Расчет новых значений Пн и Vн можно производить по сле­
дующим ориентировочным формулам:
для БТ:
д vкщ,опт
к=С
--;
Кок
Vк=Лнh [2(a+b)+7t'"J;
для СТ:
д _ ~ v~=Копт.
к-
'
2
Кок
К:оэффициент s лежит в пределах 0,6-1. Размеры а, Ь, с, h-
по рис. 90. В остальном расчет проводится по-прежнему.
В предыдущем примере расчета рационально вместо типо­
размера Пlб Х 40 взять следующий больший типоразмер
Пlб Х 50 с уменьшением сечений всех проводов в 1,4 раза (диа­
метров - примерно в 1,2 раза). При этом вес практпчески со­
храняется, габаритный объем - также, а расход меди 'Сокра­
щается в 1,5 раза. Снижается стоимость материалов. Перегр.ев
сохраняется практически тот же.
*
*
*
В заключение отметим, что одни из первых работ по расчету
т. м. м. повышенной частоты были проведены в СССР канд. техн.
наук А. В. Захаровым и канд. техн. наук Н. М. Тишенко.
В настояшее время проводятся опыты по пспользова нию для
расчетов т. м. м. электронных вычислительных машин. Это со­
кращает процесс расчета до нескольких минут.
§ 29. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
Принципиальной разницы между расчетом трансформатора,
и автотрансформатора нет.
К:ак известно, габаритной мощностью автотрансформатор<\
Рг является так называемая проходная мощность, т. е. та часть
мощности, которая перещ1ется из !Iервнчной цепи во вторичную
311

эJ1ектромагt1итным путем (другая часть передается ЧИСТ? элек­
трически). Пр!И этом проход.пая мощность равна Р 11 (1-кт ), где
коэффициент трансформации к; берется как отношение мень­
шего числа витков к большему.
С учетом потерь в автотрансформаторе вместо (182) здесь
будем иметь
(199)
Чем ближе к~ к единице, тем меньше габаритная мощность
автотрансформатора при данной вторичной мощности и тем це­
ле:сообразнее его применение. При одинаковой мощности авто­
трансформатор по сра'внению с трансформатором будет иметь
выигрыш в весах и габаритах в соответствии с выражениями
(81), (94) и (101):
на повышенной частоте - в
р аз·
.
'
1-кт
при нормальной частоте - в
V.( 1-1 к; )6 раз; (200)
при заданном ди - в I/
раз.
5((--'')3
J'
1- кт
Наибольший эффект достигается, ка•к •видно из (200), на п.:>·
вышенной частоте, наименьший - при постоянном Ли.
Уменьшение веса и объема автотрансформатора по сравне­
нию с трансформатором характеризуется для раэл~•чных слу­
чаев цифрами, приведенными в табл. 51.
"'
са
с.
о
о;
u
:s:
tr"
111
а
:в
с.
'"'
=
:а
CQ
312
Таблица 51
Уменьшение веса и объема автотрансформатора по сравнению
с трансформатором
.
1о,910.810.1, о,61 o.5 Jo.310,1
1
Кт
Повышенные
1О 5 3,32,521,4l,IO
частоты
д'tк = const
1,81 ! .3
Нормальная
742.82,2
l ,08
частота
1
du = const
1
4 \2.6 /2 , .. 7, 1,511.2/1.06

Автотрансформаторы малой мощности можно рассчитывать
в полном •соответствии с изложенным в § 26-28, но в основу
расчета нужно брать мощность Рг •по (199). Кроме того, ввиду
отсутствия межобмоточной изоляции коэффициент Кон при про­
чих равных условиях может быть увеличен в 1,1-1,2 раза.
При электрическом расчете следует отдельно вычислить токи
в различных ча·стях обмотки автотрансформатора: н той части,
где протекает ток только одной цепи / од. и в той части, где сов­
местно протекают токи первичный и вторичный, давая резуль­
тирующий ток /общ (рис. 119). По этим токам и следует затем
рассчитать сечения обеих частей обмот­
:ш и выбрать провода. По ним и сопро­
тивлениям част.ей обмотки рассчиты­
вают окончательно и потери в катушках.
При работе на активную нагрузку
V2
2
fO)l
Rн.
/общ= (f2-f1) + /Оμ'
где 12- больший из двух токов.
Рис. 119. К определению·
токов в частях обмотки
автотрансформатора
Из-за меньших потерь в катушках
к. п. д. у автотрансформатора не­
сколько выше, чем у трансформатора
той же мощности, и падение напряжения соответственно меньше.
В.след:ств1ие уменьшения размеров коэффициент теплоотдачи ан
при к~. близких к единице, пр·и той ж.е мощности оказывается
несколько 'большим.
Во всем остальном расчет полностью следует изложенному
в§28.
Иногда совмещают функции автотрансформатора и транс·
форматора, подключая к последнему одну ·из нагрузок авто­
трансформаторным способом. Для этого случая
-.f(,.,
)2( '
,
)2
/общ= V fo:i +fна ' /а-/а + /Оμ+fнr + f,-1,
,
1/(,,)2(
,
'2
/од= /Оа + /lla +/а + /Оμ+ /llr + f,)
•
где Ioa - активная составляющая намагничивающего тока;
/ 0μ - его реактивная составляющая;
J'
~·
1;1а - активная составляющая приведенного тока транс­
форматорных обмоток;
1;,, - его реактивная составляющая;
1а - активная составляющая тока автотрансформатор­
ной нагрузки;
!,-
его реактивная составляющая;
!~ - / а• / r' приведенные к пер·вичной обмотке.

ГЛАВА Vl
ТРАНСФОРМАТОРЫ ДЛЯ ПИТАНИЯ СХЕМ
ЗАРЯДА ЕМКОСТНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ
Емкостные накопители широко применяются в импульсной
технике. За время паузы между двумя формируемыми импуль­
сами емкость накопителя С, заряжаясь, запасает энергию, кото­
рая в течение короткого, по сравнению с паузой, импульса от­
дается в нагрузку. Соответственно средняя мощность импульса
оказывается во много раз больше средней мощности за время
заряда. Случаи, когда время импульса исчисляется микросекун­
дами, а время заряда (паузы) сравнимо с длительностью пе­
риода переменного напряжения питания Т ~. достаточно полно
с
рассмотрены в литературе
по импульсной технике. Мы
же рассмотрим случай, ко­
гда время заряда значитель­
но (не менее чем в несколь­
ко раз) превышает вели­
чину т_ и конденсатор заря-
Рис 120. Схема заряда емкостного нако- жается от сети переменного
пителя выпрямленным током.
тока через повышающий
тран~форматор ТП и выпрq­
митель В. Подобные режимы характерны для многих случаев.
Заряд накопителя выпрямленным током может осуществляться
по любой схеме выпрямленИtя.
Для определенности примем за базовую мостовую двухпо­
лупериодную схему, а затем полученные выводы распространим
и на другие схемы.
Для ограничения величин токов в цепь заряда в1<люч~ется
последовательно зарядное сопротивление Rз (в цепи выпрямлен­
ного или переменного тока). Указанная схема заряда изображе­
на на рис. 120. Схемы заряда через активно-индуктивное со­
противление в цепи выпрямленного тока и через индуктивность
по методу так называемого линейного заряда не рассматри­
ваются, поскольку они применяются только в трехфазных систе­
мах при больших мощностях. выходящих за рамки содержания
данной книги.
Трансформаторы, питающие схемы заряда накопителей, ра­
ботают в специфических реж~мах, что обусловливает особенно­
сти определения основных электрических параметров трансфор­
маторов. Рассмотрению этих особенностей и определению необ­
ходимых зависимостей при заданных параметрах накопителя и
посвящается настоящая глава. По ходу анализа устанавли­
ваются также зависимости и соотнщщ!ния, позволяющие опред~ч
314

лить параметры не только трансформатора, но и всех других
элементов схемы заряда, для которой трансформатор является
органической, неотъемлемой составной частью.
§ 30. ПРОЦЕСС ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЯ
За время З'аряда напряжен~ие на емкости ио непрерывно
меняется от некоторого начального значения И01 до конечного
Uон, что при питании выпрямленным напряжением и приводит
к непрерывному изменению углов отсечки тока 0 и его ампли­
туд (рис. 121). Соответственно от полупериода к полупериоду
изменяются средние и действующие значения тока заряда i. При
напряжен:μи Ион происходит бы<:трый (в течение ~импульса tи)
lJ
·Уа
i
Рис. 121. Процесс заряда и разряда емкостного накопителя.
разряд накопителя до напряжения И0 1. В ближайший последую­
щий полупериод ток з.аряда достигает максимальной вели·чи­
ны lm.
и
Обозначим ~ =а.. Обычно, в целях обеспечения допусти-
Uо1
мого спада импульса, 1<сх-<2. Однако при использовании для
формирования импульса искусственной длинной линии осуще­
ствляется полный разряд накопителя до Ио 1 ~О (а = оо). В этом
случае ток / 1'1 принимает максимально возможное для данноА
схемы значение lmm· При Ио1>О ток lmm имеет место при первом,
начальном включении схемы, поэтому будем его называть током
начального включения. Для общности будем полагать далее
Uo1:;;;. О, 1 <а.< оо. Принципиально возможны три различных ре­
жима заряда. В режиме полного заряда накопитель к концу
паузы заряжается 1<ак раз до амплитудного значения э. д. с.
трансформатора Ет. т. е. Ион= Ет.
В реж:им·е неполного заряда ,накопитель не ус'певает заря­
диться до напряжения Ет и Ион<Ет. Наконец, возможен 1И ре­
жим ускоренного заряда, когда напряжение накопителя дости­
гает значения Ет ранее, чем заканчивается пауза между им­
пульсами tп. Указанные случаи иллюстрируются рис. 122.
После разряда накопителя вновь возобновляется процесс заряда
~т.д.
315

Нарастание напряжения Ио во время заряда идет по сложной
ступенчатой кривой. Дейст'Вительно, рассмотрим два соседних
полупериода напряжения питания, показанные на рис. 123. l la
этом рисунке е--: кривая выпрямJiснных мгновенных э. д. с.
u)
Е
~it: _f
t",
1~
______ ц
6)
-----..-------- ~=-----...,....--,г-т-t"'
tu,________ tn
Рис. 122 Различные режимы заряда на1<опителя: а - режи.\1
полного заряда, б - режим пенолного заряда; в - режи~·
ускоренного заряда.
трансформатора, т. с. напряжений нитающсй сети, привс:н'нных
ко вторичной обмотке трансформатора. Индекс п соответствует
номеру произвольно выбранного полупериода от начала заряда.
За время проводимости в течение п-го полуперис'.J.а напряже­
ние и0 нарастает от начального значения un-l
до конечного
и 011 • Между периодами ·проводимости за время 20п заряда не
происходит и напряжение на емкости не меняется. В следующий
316

(п + 1)-й полупериод оно снова несколько возрастает до ве.пи­
чины Uon+l И т. д.
Чтобы упростить решение задачи, заменим реальную кри­
вую ио некоторой плавной, соединяющей точки Uon-i и Uon+l•
Примем также, что углы отсечки внутри одного полупериода,
например 6n-l и 6п, равны между собой и меняются только от
полупериода к полупериоду. Эти допущения будут тем более
справедщшы, чем больше время паузы по сравнению со време­
нем одного полупериода. Как правило, эти времена несрав·н·имы.
Действщrельно, даже при питании 50 гц и паузе порядка
Рис. 123 Процесс заряда для двух соседних полу­
периодов питающего напряжения.
0,5 с·еК. ЭТIИ времена отличаются в 50 раз. При таких условиях
можно принять, что заряд емкости идет по экспоненциальному
закону, что хорошо подтверждается опытом.
Задачей анализа является определение действующих значе­
ний необходимой вторичной э. д. с. трансформатора Е ·и токов
во вторичной / и первичной / 1 его обмотках при заданных конеч­
U
нам напряжении накопителя Иок, глубине разряда а= ~ , ем-
Uо1
кости накопителя С и времени паузы между импульсами tп. Для
полного расчета схемы необходимо также определить величину
зарядного сопротивления Rз, действующий ток в нем /з, макси­
мальные токи заряда Im и включения Imm и параметры выпря­
мителя.
§ 31. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ПРОЦЕСС
ЗАРЯДА
Для анализа примем, кроме оговоренных, также допущения,
что сопротивлен'Ие выпря'Мителей В есть величина постоянная,
равная некоторому среднему значению, а индуктивность рассея­
ния трансформатора ТП отсутствует. Правомерность этих допу­
щений очевид:н·а: сопротивление выпрям~ителей rв составляет,
как правило, лишь часть полного сопротивления цепи заряда;
317

сонротивление рассеяния т. м. м., как указывалось в § 14, многd
меньше их активного сопротивления rк. Во избежание излишних
осложнений пренебрежем также током намагничивания транс­
форматора, не оказывающим практического влияния на изу­
чаемое явление. Все величины, если не делается оговорок, пола­
гаем приведенными ко вторичной обмотке трансформатора.
Все сопротивления цепи заряда объединим в суммарное со·
противление (см. рис. 120)
R=Rз + rв +-'к·
Как обычно,
где Гт2-сопротивление вторичной обмотки трансформатора;
Гт 1 -сопротивление первичной обмотки, 'Приведенное ко
вторичной.
Рассмотрим произвольный полупериод заряда (индекс п для
обозначения произвольного полупериода здесь и в дальнейшем
опускаем).
Для мгновенного тока имеем
.
е- и0
Етsin·t - и0
l= ---=
-""'------'
R
R
Из рис. 123
Uo=Emsin 0,
и
.
Ет(.t
.
0)
l=R SIП --SIП
.
Средний ток за полупериод
(201)
(202)
(203)
тс-8
io=r__! _ S idt= Ет 2cosO-sin6(1t-26).
(204)
. 1t8
R
1t
Действующий ток за полупериод
г тс-8
· -v 1 S ·•dt- Ет V1,5sin26-(1t-26)(1-0,5cos28)
leff-
-
l
-
--·
1t8
R
-. f1t
(205)
Выражения (204) и (205) проинтегрированы с учетом (203).
Теперь необходимо определить результирующие токи за всю
паузу.
Средний ток
(206)
318

·используя (204), вьrв-одим
t11
/0= Ет __!_ ·-
1 S[2cos0- sin0('lt- 20)]dt.
(207)
R1t
tпо
Действующий ток за время паузы
(208)
используя (205), получаем
1= -~т v-~7 f_1 r" [l,5sin20- ('lt-20) (l -0,-5cos20)]dt
tпб
(209)
Для интегрирования выражений (207) и (209) необходимо
найти закон изменения угла отсечки 6 во времени.
В соответствии с рис. 122 и принятыми допущениями, искJIЮ·
чая пока малоинтереtный практически случай ускоренного за­
ряда, можно записать
-+)
е
'
где т-постоянная времени заряда накопителя;
е-основание логарифмов.
(210)
Подчеркнем, что т ни в коем случае не равна величине RC,
как при заряде на постоянном токе, а будет значительно больше.
!\роме того, при данных R ·и С она не является постоянной вели­
чиной. Величина эта и факторы, ее определяющие, будут уста­
новлены далее в результате данного анализа.
Из (202) имеем для первого полупериода заряда
иЕ·nr
'6
' 6Uo
01 = mSIП u1.._И SJП =SIП 1 -
•
Ио~
(211)
Решая совместно (210), (211), и учитывая введенное нами
и
обозначение а=~, получим
Ио1
sin6=sin61[а. -(а. - 1)е-{] ,
(212)
откуда
0=arcsin{sin61[rx - (rx - 1)е-~]}•
(212')
319

Эти равеhства и выражают искомую зависимость 0 от вре­
мени. Подставляя 6 и определяемый из (212) cos6 в (207) и
(209)' получим
1
[
- _!_]2
V l--sin2 61 rx-(a. - l)e'
--siп6Ja.-(rx- l)e-+-][7t-2arc~in61 (a.-(a.- l)e-+)Jf dt;
(213)
v- IR
-.
t
7t-=
1
--
V
г--tn------------
Ет /." j (!,5sin2 arcsinsin 6,[о - (о
-
!) ' ']--
--
(7t- 2arcsinsin61[а.-(а. -- 1)е-+])Х
x(1---0,5cos2arcsinsiп6Ja. - (rx - l)e-+])} dt.
(214)
Решение этих уравнений возможно с помощью числового
графического интегрирования для разных значений угла 6 и
параметров а. При интегрировании полагаем tп=4-r, выражая
время t в долях т. После интегрирования (213) и (214) и ис­
пользуя (21 l), можно получить зависимости
U01 v2-
.
6foRf(6)
-
=
SIП 1; --=
11•rx;
Е
Е
(215)
Эти зависимости составляют систему трех уравнений с че­
тырьмя неизвестными: 61, Е, !, R. Что касается остальных вели­
чин, то все их можно считать известными, так как а задается,
а напряжение U01 и ток f o легко вычисляются:
(216)
Решение системы (215), производимое путем счисJJения то­
чек с кривых, выражаемых уравнениями (215) при 11араметре а,
позволяет получить необходимые расчетные соотношения.
320

§ 32. РАСЧЕТНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ
Прежде всего получаем зависимости
~-F (I 0R (].).
Ио~- 1Ио1'
'
(217)
_!_= р2(IoR,(].) •
lo
И01
(218)
Графически они представляют семейства кривых при пара­
метре а, которые позволяют при заданном R найти необходимую
Е
,
э. д. с. питания Е (через отношение -) и действующее значе­
Ио1
ние тока! (через отношение _! _). Введение в качестве независи­
Iо
IoR
Е
1
мой переменной отношения -, а в качестве искомых- - и
Ио~
U01
fo
ct=Ito v ........ (
_,. ~
~
-
0,1
0,2 !л! о
0,1
o.z
Uo1
Рис. 124. График для определения вторичной э. д. с. трансформатора
питания; а-а<2; б-а<оо
,
позволяет _сделать графики по выражениям (217) и (218) уни­
вер·сальными, построенными в безразмерных координатах.
Графики по выражениям (217) и (218) для а-<:2 построены
на рис. 124, а и 125 а. Для общности нанесены и кривые стаЦио­
нарного режима (а= 1). Для случая а= оо выражения (217) и
.
Е
(218) преобразованы, с введением вместо переменных - и
Ио~
1R
Е
1R
-
0-
величин - и
-
0-,
ибо здесь U01 =0. Графики для а= оо
Uo1
Иок Иок
даны также на рис. 124 и 125, б.
Как видно из этих рисунков, кривые при каждом а начи­
наются от некоторых граничных точек, соответствующих опреде-
IоR
б
ленным значениям величины -И • Это обстоятельство ·о ъяс-
111
няется тем, что в уравнениях (215) нельзя ·брать произвольные
сочетания а и 01, ибо каждому а соответствует некоторое гранич-
21 Р, Х. Вальян
321

ное значение 61, при котор'ом использованные исходные уравне­
ния имеют еще физический смысл. Действительно, угол 0 не
может физ1ически превосходить величины 90°, а макС'имальным
углом 0 буд,ет угол 0к, К'О'Гда напряжение на конденсаторе
максимrальное: ио =Ион. Но из (211)
•
r.
·
r. Иок
·
r.
SJП vк=SJПu1 -- =а SIП v1,
Иu1
откуда
.
6_ sinВк (.r.)
_
(sin 6к) max __ 1
SIП1---И S!Пv1ш,1х-
-
-
.
а
а
а
Этой величине (sin 61 )max согласно системе (215)
ствует определенная величина
а}
1
1,т
'f
1 (lд.€) -
т;=f2 1101 ,et-uar
175 z
IoR
Ио1 '
которую мы
5)1
т;
2
J__r•f!..a!.I
/0-2~u0/
"""
соответ-
назовем
*
3
~~~~ -
а
ia
"r---.... .....
(f_ = 1uo
--
о Q02
0,1
- c;l
,а
d.
0.2 ы_
Uo1
1.5
f
о
0,1
02
Рис. 125. График для определения действующего тока во вторичной обмотке
трансформатора: а - 11 <::2; 6 - а= оо.
критической и обозначим ( IoR) . При значении IoR = ( IoR )
Ио~ кр
Иu1
Ио1 кр
будет иметь место режим полного заряда (см. рис. 122), ибо
при этом 6к =90°, т. е. заряд заканчивается как раз к концу
паузы. При больших значениях IuR будет 0и<90° - случай не-
Ио1
полного :;а ряда, а при менЬШИ!Х значениях - случай ускоренного
Е
а
заряда. В граничной точке Ет::::;Иок=аИ01, т. е. -~--=· Оче­
Ио1 V2
видно, что эта величина остаетсн постоянной в зоне
О-<;: /uR -<;:(/oR) .
Ио1
Ио1 кр
Найдем теперь максимальные токи - заряда Im и начального
включения Imm· Очевидно, что
J = Ет-Ио1
т
R
V2 Е-Иu1
R
J=Ет=V2Е
тт
R
R
322

Разделив nе.11ичину /о на эtи выражения, получим оrtять-таки
универсальные зависимости
(219)
(220)
Е
Подставляя сюда
из (217) при данных а, легко получаем
Uo1
семейства кривых
_ !.!. ._
=Ра(/oR ' (/,.) и_I_ = Р4(/oR ' (/,.) .
1т
Uo1
/тт
Uoi
Эти кривые представлены на рис. 126, а и б для а-<2 и а=оо
и рис. 127.
Ток первичной обмотки трансформатора для данной схемы
находится через дейстнующий ток нторичной обмотки обычным
путем:
f1 =Кт/,
где Кт - ко3ффициент тран 1сформ~щии,
а ток в зарядном сопротивлении
/3=/.
(221)
(222)
Таким образом, исходным для нахождения всех величин -
!R
Е, /, 11 lз, lm, lmm - является параметр
-
0-
•
Зная его, можно
Ио~
дJ1яданногоаповыражениям (217), (218), (219) и (220),пред­
ставленным графически, определить в относительных единицах
все эти величины, а затем без труда найти и их абсолютные зна­
чения.
Открытым остался пока вопрос о выборе сопротивления R.
Теперь можно разрешить и его. В самом деле, если ставитсн
задача получить режим полного заряда, т. е. как раз к концу
паузы достичь на конденсаторах напряжения Ион. равного прак-
тически амплитудной э. д. с. трансформатора Ет=V 2Е, то из
кривых рис. 124 можно найти для заданного а то критическое
значение --
( loR)
Иu1 кр'
режима.
21*
которое обеспечивает реализацию такого
323

Отсюда находим необходимое соi1роtивление
R=(IoR)·~.
Ио~ lo
(223)
пр·ичем для полного заряда R=Rн.p и I0R = ( /0R) . Найде'Н-
Ио1
Ио1 кр
ную .величину •сопротивления цепи R для случая полного заряда
ооозначим через Rн.р и назовем также юритической.
а~о
а=t
1-;,, Г-т-'-'"'Т""--Т-::::;ооr"""""'i=r-
бJ
аз 1--+------О ;--;--7,-СГ f.I {у _ !_у
lr--+ --+- -+_ .,.,.., .1- -+- -'" -I CL=f.Z,j lm - /
a.=Qllf:J
a=f.J
1-++-~'---'f'-7"-'+---+::;...-=r a=t.7« о.;
tr-_,__,,..--1....,,,..'t'7-r~ а= 2
т111
/"
-
1- --
/
/
/
0,1
QZ
!JLll
о.з и""
Рис. 126. График для определения максимального тока заряда:
а - а<2; б- а=оо.
~~ ::......-+---1--+---J-~-t---+---i
1
___.__.___.___.__~~----1-
~~-~ h!_
о 0,02
O,f
0.,2 и
01
Рис. 127. График для определения тока начального
включения.
ДJ1я удобства ее отыскания на рис. 128, а приведен в дв) х
разных масштабах график
(IoR) :::оР11 (а).
(224)
Uo1 кр
324

На рис. 128, 6 эта зависимость представлена и в другом
виде
( IoR) =Р~ (а).
Иок кр
ПоJ1ученные данные пазволнют определить и реальную на­
стоянную времени t, с которой происходит заряд накопитею1
в нашем случае.
Имеем из (216)
t
С(Uок--' Uu1) _ CU01 ( _, 1)
п=
/о
-~,,а t •
а; 1.[21
fu0/кp
/~) =Fj(ct/
R1
1·00/кр '
о)
1.О t.o~~-~~-,_...,0-
oft
IJft QD'--+-1----..-+---1
l!ll!:. I
IUaкl1
0,1
кр
0.РВ
QO6
О,ОЧ
U,02
Uок кр
/
~
/'
/
1
(225)
-
46
Ц4
о~
и
J
-
• - i.---
1.2 1,ч 1,5 1,8 21<t
Чб810oooG
J57.9lf11
Рис. 128. График для определения критической величины основного
расчетного параметра: а- a<ll;· б- а..;,000
1 - точный отсчет; 11 - грубый отсчет.
t
Принимая, что t = 4?, и умножая числите.пь и знаменатеJ1ь
на Rнр, получим из (225)
1 СRкр
С1а-1
't=--~-(a -1)= Rкр ____
4 IoRкp
4(10R)
Uo1
l/01 кр
(226)
Здесь СRнр='t'с-обычная постоянная времени заряда кон­
денсатора. Следовате.r~ьно,
't
1 а-1
-=-
'tc
4 (-1. .!Ji_)
Uc1 кр
1 а-1
=---,
4 f5(a)
(227)
где fs(a) - по (224).
Мы пришли к интересному выводу, что отличие постоянной
времени заряда 't' от обычной постоянной 't 'c = RC для данной
схемы выпрямле1тя целиком определяется параметром ц.
~25

Подставляя в (227)
f~(а.)=(10R) ,
Uo1 кр
можно построить зависимость
-" =Fв (а.),
' t:c
что и сделано на рис. 129. Можно видеть, что отношение
"Се
не есть постоянная величина и что оно значительно отличается
от единицы в сторону увеличения. Таким образом, заряд нако­
пителя через выпрямитель в нашем режиме идет значительно
медленнее, нежели заряд конденсатора постоянным током. Ко­
1
6
~
"
о
f =F5(«
с
)
68fO--
-
личественные соотношения ус­
танавливаютсн
выражением
(227) и графиком на рис. 129.
Выбрать необходимый тип
выпрямитеJIЯ нетрудно, зная
ве.r1ичины Е, f o, lm.
§ 33. ВЫБОР РЕЖИМА 3АРЯДА
НаибоJ1ее распространен-
Рнс 129. Зависимость отношения по- НЫ:l-f в практи1ке является ре-
стоянных времени -;- от величины а жим полного заряда. Рассмот-
с
рим два иных режима, осуще-
ствJ1яемых уменьшением или увеличением вели1чины R против
Rнр. Совершенно ясно, что выбирать R<Rнp (ускоренный заряд)
не имеет никакого смысла, ибо это приводит лишь к неполному
использованию паузы, т. е. увеличенным максимальным lm и lmm
и действующему / токам при~ том же среднем. При этом надо
учесть, что даже в режиме поJ1ного заряда ток / значительно
больше среднего (см. рис. 125).
Для режима ускоренного заряда очевидны соотношения:
Е =Ет=Uок.l=Ет-Uы./ =Ет
(228)
V2V2'т
R
'
ттR.
Токи /, 11 и / 3 вырастут по сравнению с определяемыми по
рис. 125 дJIЯ точки полного заряда в - .
f tн раз, где tз-время
Vtз
заряда.
Иначе обстоит дело при выборе R>Rиp· Из графиков рис. 124
IR
и !25 можно видеть, что с ростом величины _n _
, т. е.R,необ-
Uо1
ходимая э. д. с. питания Е растет медленно, а действующий ток
падает весьма резко. Если рассмотреть пронзведение этих ве·
326

личин, определяющее габар.итную мощность трансформатора
Рг=Е/, то можно найти такие значения 1~R , при которых мощ­
Uо1
ность Рг будет минимальна.
На рис. 130 представлен график
р=Р(loR
r
7U•
01
Из этого графика видно, что с отходом от критической величины
(loR)
вверх необходимая мощность питающего трансфор­
Uо1 кр
матора (следоват.ельно, его га-
lя}
бариты) заметно снижается Рг Рг ·F1(f!; • a=uar
вплоть до определенных при каж- 0 .. ----. ---. . ----. ---- ..
u
loR
дом а значении -- .
Uo1
Отсюда с.Тiедует, что R цeJieco- 3
образно выбирать несколько
d.=1,5
больше критического значения z1----+ - --1 --- -+ ---:: .-ia•(t
Rкр, т. е. осуществлять режим не-
полного заряда. Одновременно
это позволяет уменьшить макси- ' 0
маJ1ьный ток заряда lrn, т. е. об­
легчить режим работы питаю-
0,f
o.z
O,J
щей сети и выпрямителей
(см. рис. 126). Еще одним суще- Рис. 130. К выбору оптимального
режима заряда.
ственным преимуществом режима
неполного заряда является воз-
можность выбрать сопротивление зарндной цепи R таким, чтобы
ток начального включения / mrn не превышал допустимой длн
выпрямителей ве.пичины lm . Тогда отпадает надобность вво-
доп
дить на момент включения в цепь заряда дополнительное огра-
ничительное сопротивление Rог с его последующим отключением,
необходимость чего усложняет схему и снижает надежность ее
работы. Таким образом, переход на режим неполного заряда
RR 10R >(!,Д)
>кр,-и
--
позволяет решить одновременно за-
01
Uo1 кр
дачи снижения габаритов питающего трансформатора и сниже·
ния максимальных токов включения и заряда. Правда, при этом
растет э. д. с. Е трансформатора, который обычно является вы·
соковольтным, что усложняет выполнение его изоляции. ~рак­
тика расчетов показывает, что для обеспечения допустимои ве­
личины тока включения lmm необходимо такое сопротивление R,
при котором напряжение Е повышается на 5-25% против зна­
чения в режю1е полного заряда. Во мноп1х случаstх с этой вели­
чиной можно примириться.
327

Недостатком режима неполного заряда является то обстоя­
тельство, что в случае пропуска рабочего импульса, т. е.. искус­
ственного увеличения паузы, напряжение на конденсаторах
накопителя будет повышаться сверх нормального, что в ряде
СJrучаев недопустимо и требует специальных мер защиты. Во
всяком c.rryчae, если и нельзя обеспечить режим, при котором
Iтт<lтдоп, то следует, как правило, стремиться к значитель­
ному снижению токов lm и / путем некоторого увеличения вели­
чины R против Rнр при незначителыном расте напряжения пита­
ния Е. Так, из рас. 124 видно, что росту Е на 2% против мини­
мально возможной величины соответствует рост R (против Rнр)
в три раза для a=l,l, в два раза для а= 1,25, в 1,5 раза для
а= 1,5 :и т. д. Пр~и этом токи / и Iт упадут соответственно почти
в 3; 1,7 и 1,25 раза (см. рис. 125 и 126). Выгодность осуществле­
ния таких р·ежи1мов очевидна.
§ 34. УЧЕТ ОСОБЕННОСТЕR РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ ВЫПРЯМЛЕНИЯ
Однофазные и двухфазные схемы. Все сделанные выводы
имеют общий характер и справедливы для любых из этих схем
выпрЯ'мления. При выкладках для разных .схем в отдельные
выражения входили бы некоторые постоянные коэффипиенты.
Таким образом, все расчетные кривые (см. рис. 125-128)
остаются прежними, но масштабы по осям могут менять·ся в не­
котор•ое число раз. То же ·ка•сается подсчета токов 11 и lз. Основ­
ным расчетным параметром по-прежнему является величина
IR
-
0-
,
но для некоторых схем ее необхоп.имо опять-таки умно­
UG1
жить на соответствующий коэффициент и уже эту новую вели­
чину брать при использовании всех графиков.
Поправочные коэффициенты (множители) для основных рас­
четных параметров примените.1Jьно к различным схемам выпрям­
ления, которыми надо пользоваться при работе с универсаль­
ными графиками (см. рис. 124, 125, 126, 127, 128) и формулами
(-221), (222), (223), приведены в табл 52. В пр·имечан1иях к таб­
лице отмечены также те или иные особенности, которые следует
иметь в виду при расчетах. Во избежание недоразумений под-
10R
черкнем, что, вычисляя по реа.r:rьным 10 , R, Ио параметр
и"
для пользования графикам~и, надо полученную величину мно-
жить на поправочный коэффициент. Если же этат параметр сни­
мается с графиков, то, соответственно, 1t;нятую с графика вели"
чинц надо на поправочный •коэффициент разделить.
Заметим, что для удобства пользования можно сразу вычер·.
тить отдельные графики для каждой схемы по универсальн~ч
графикам и поправочным коэффициентам этой таблицы,
328

Табl!ица 52
Поправочные козффициенты для использования универсальных графиков
при расчетах различных схем выпрямления
Поправочный множитель для параме-тров
Схема выпрямления
10R
11/оfo
/1
/3
Ио
-
-11--
--
-
fo lm lmm
Кт/
1
1
Мостовая*
1
1
1
1
1
1
Двухполупериодная
1
~'2
V2
с ну-
1
1
левой точкой**
Vr2
Одцополупериодная
2
V2 1/2 vг1-(~0)2
1
Удвоения1'*:t
2
2
1/2
1
1
Трехфазная с нулевой точ- 2/3 V2
3/2
8
vз
-3-
-
кой ~везда-звезда****
7t2
То же, треугольник-
2,'3
112
3.12 v-1-(~ ~0у vз
звезда**.;:*
-3-
V2
1
vз
Трехфазная Ларионова, 1/3
3
1
V2
звезда-звезда*•~r.r.
-3-
1
* Для мостовой схемы при вычислении сопротивления R в качестве r в брать удво­
енное сопротивление одного выпрямителя.
*... Для схемы с нулевой точкой а. д. с. Е соответствует одной половине втори•шой
обмотки; коэффициент трансформации кт также берется относительно одной поло-
вины этой обмотки.
"*~ Для схемы удвоения весь расчет ведется на одно плечо схемы, т. е. берется уд­
военная емкость С и половинные напряжения U 01 и U ок по отношению к нагрузке,
Е получается при этом реальной для вторичной обмотки трансформатора.
~*** Для трехфазной схемы выводы справедливы только при 11<;;2; з. д. с. Е будет фаз­
ной з. д. с. трансформатора.
*...*** Для схемы Ларионова выводы справедливы только при 11< 1,15; з. д. с. Е будет
лю1ейной з. д. с. трансформатора.
Трехфазные схемы. Полученные выводы следует применять
для тре::~fфазных схем только в ограниченной зоне значений Ио1.
пока эта величина не становится ниже тех значений выпрямJ1ен­
ной э. д. с. е, при которых пересекаются полуволны е соседних
фаз, т. е. происходит коммутацин вентилей. Эти значения, как
известно, составляют: для схем е нvлевой точкой 0,5 Ет. для
схемы Ларионова 0,865 Ет. Следовательно, зона применимости
u
Uo1
наиденных результатов ограничивается соотношениями -- .
в...
равными 0,5
~al' обычно,
для этих схем соответственно. Если.
то это же условие запишется как
329

Uок12
•
•
1
115
а.=- <.. -
< длясхемс нулевоиточкоии а.<--< ,
U01 0,5
0,865
для 'Схемы Ларионова.
_
Таким образом, в первом случае результаты применимы
праК"Гически всегда при неполном разряде накопителя. Попра­
вочные коэффициенты для получения всех рассчитываемых вели­
чин по универсальным графикам и формулам § 32 в зонах их
применимости при трехфазных схемах приведены также в
табл. 52. Если а значительно больше указанных выше велИЧ!'fН,
в частности а=оо, то приходим практически к случаю заряда
постоянным током, закономерности которого известны. Легко
получить, что здесь в режиме полного заряда для схемы с нуле-
/ -V2
/2
вой точкой - =---;:=,а дJJн схе!'.tы Ларионова
-
=у-.
lo V3
lu
3
§ 35. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
В соответствии с изложенным в § 30 возможны три сJ1учю1
расчета схемы заряда, предопределяющие и расчет трансформа­
тора: на режим по.Тiного заряда, на допустимый максимальный
ток заряда, на допустимый ток начального включения (режим
ускоренного заряда как невыгодный для применения не рас­
сматриваем).
Общая часть.
\. Исходные величины: U01 ( u, С, tп. напрнжение сети Ис.
Здесь и далее все напрнжения - в вольтах, токи
-
в амперах,
сопротив.11енин - в омах, емкости
-
в фарадах.
2. Находим
ИокИЛИU_Uок
а.=--
01--- •
Ио1
а.
.З. Находим по (1216) /о.
4. Находим по таб.ТJ. 52 поправочные расчетные коэффици­
енты для выбранной схемы выпрямления. В дальнейшем, ссы­
лаясь на тот или иной граф11к или форму.Тiу, будем иметь в виду
одновременное использование, при необходимости, этих коэф­
фициентов.
5. Полагая предварительно, что Ет~ Ион, находим для дан­
ной схемы из обычных соотношений обратное напряжение на
вентил.е Иобр·
Расчет на режим полного заряда.
6. Находим по рис. 128 дJIЯ данного а. Н~Qб<С.одимую Q.~щ1.чяц~
(~)
.
Uo1 'кр 0
7. HaxoдJiM по (223) R=Rнp·
330

8. Находим по рис. 124 дJIЯ заданного а и nолученноrо
Е
величину - и
Uo1
Е= (~)Ио1·
Uo1
Можно и без вычисJ1ений принять
E~l.02 V~.
1
9. Находим по рис. 125 для тех же условий велич.ину - и
/о'
1= (:Jio.
10. Находим по рис. 126 дю1 тех Ж8 условиii веJ1ичину }у__ и
lm
Иначе -- вычисляем
1 ~ l,02Utк-U01
т~
R
11. Находим по р11с. 127 дJ1н тех же усJiовий всJшчину _! .!!_ _ и
lm111
lmm ~(-1 )/о.
111
lmm ,
Иначе
12. По наиденнь1м /о и lm и обратному напряжению Иnбр вы~
бираем тип вентиля и, при необходимости (если lm более допу­
стимого для венти.11я значения /тдоп), число парал.'!ельно вклю­
чаемых вентилей. Если параЛJ1ельное включение вентилей и;ш
выбор их с большим запасом по среднему току нежелательны,
необходимо перейти к расчету на допустимый ток заряда.
13. По каталогу и числу парал.'!ельно включаемых аентилей
находим rв.
14. Находим необходимую величину ограничительиQгQ сопрQ•
тивления на момент начального включения
V2Е
Ror= --.- -
R::::;;:,
l mp.on
1,02U0к -R •
lmдon
~31

15. Находим
r:
к,=-- .
Ис
16. Находим Рг=ЕI 11 производим конструктинныИ расчет
1·рансформатора. Ток 11 нычисJ1яем по (22 l).
ОпредеJiяем активное сопротивление' короткого :Jамыканин
r 1r, при·веденное ко вторичной обмотке трансформатора. Сопро­
тивление необходимо привести к рабочей температуре.
17. Находим внешнее зарядное сопротивJ1енис
Rз=R- Гн - Гк•
EcJiи окажется, что Rз<О, это будет означать, что сопротивJ1е11и51
обмоток тран(форматора 'С.'IИшком велики и их необходНМ'J
уменьшить путем увеличения сечения проводников и, возможно,
уве.ТJичения габаритов трансформатора.
18. Находим требуемую мощность сопротивления Rз
2
Рз=/зRз'
Ток / 3 вычисJiяем по (222).
Ра.счет закончен.
Расчет на допустимый максимальный ток заряда.
6. Выбираем по току lu 11 обратному напряжению Иобр тип
венти.11я и определяем для него rв и допустимую амплитуду тока
!.
IПДOll
7. Находим допустимое отношение
!.!!!.. =
/"'доп
fo
lu
1
и обратную веJiичину _u
lm
8. Находим по рис. 126 для заданного а и найденного Ь... тре­
Iт
IR
буемос значение - 0
-.
·
'
Uo1
lo
E~JJ» ркажется, что величина
лежит ниже граничной
lm
·rочки д,r1я данного а, то следует переходить к расчету на реж11м
110J1ного заряда.
9. Находим по (223) величину R.
10. Находим по рис. 124 для заданного а и найденн.ого IoR
иU\
Е
~еличину llai и
332

Уточняем величину Uобр и nроверяем правильносtь выбора
вентиля.
1
11. Находим по рис. 125 для тех же условий величину - и
lo
1= (_!_) /0 •
/о
12. Находим
13. Находим
R _ v-2в_R
ог- /
.
mдоп
Далее - по пп. 15--18 предыдущего случая расчета. В заклю­
чение необходимо определить максимально возможное напря-
жение на накопителе Eni= V2Е.
Расчет на допустимый ток включения.
6. Выбираем по току / о и. обратному напряжению Иобr тип
вентиля и определяем д.ТJя него / т и r0 •
доп
7. Находим допустимое· отношение
и обратную величину ..!.!__
lmm
1
lmm =
mдо11
1u
/u
8. Находим по рис. 126 или 127 для заданного а и найденного
!
!R
/
-
0- требvемое значение
-
0-.
Если окажется, что величина _n _
1тт
•
и01
/тт
лежит ниже граничной точки для данного а, то следует пере­
ходить к расчету на режим полного заряда.
Далее -- как в предыдущем случае расчета (вычисление по
п. 13 не производится).
§ 36. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
l. Требуется рассчитать иа режим полного заряда схему удвоения
при r:ледующих данных:
максимальное напряжение на накопителе 9000 в,
глубина разряда в импульсе 20%,
полная емкость накопителя 35 мкф, т. е. каждое ПJiечо имеет ем -
КОСТЬ ПО 70 МКф,
время паузы между импульсами 5 сек.,
напряжение сети 220 в.
1. Выписываем исходные данные.
Согласно примечанию к табл. 52 берем в расчет емкость и напряжение
одного плеча, т. е.
С =70 мкф=10·1О-6 ф,
9000
Uок= --= 4500в.
2
333

Остальные данные~
t0 = $cett••
Uc= 220в.
2. Находим величину 11 = Иок . Поскольkу разfнiд иАеt на 20%, то
Ио1
U0 1 = (1 -О,2)·Иок = 0,8Uuк· Отсюда 11 = Иок = -
1- = 1,25; U01=0,8Х
U01 0,8
х4500= 3600в.
3. По (216)
/0 = 70·1о-6(4500- 3600) =О,0126 а.
5
4. По рис. 128 для 11 = 1,25 находим ( /oR ) = 0,012.
Ио~ кр
Для пользования (223) и нахождения реальной величины R расчетный
параметр ( foR ) , найденный выше, необходимо уменьшить вдвое, по-
Uо1 кр
скольку для пользования графиками его надо удваивать по отношению
к реальной величине (см. § 34).
5. Итак, по (223)
1
3600
R = Rкр = -·О,012--- ~ 1710 ом.
2
0,0126
6. По рис. 124,а для расчетной величины ( foR ) = 0,012
Uo1
11 11~1,25
Е
находим -- = 0,9 11
Uo1
Е = 0,9-3600
-
3240 в.
Иначе
Е~1,02 ~ = 1,02· v~ = 32fIO в.
Как и должно быть, оба результата практически совпали.
7. По рис. 125,а для тех же условий находим_!__= 4,45. Согласно
fo
табл. 52 для схемы удвоения ток / должен удваиваться, т. е. / = 2·4,45 Х
Х 0,0126=О,112 а.
/n
8. По рис. 126,а для тех же условий находим
-
= 0,044. Расчетная
lm
величина этого параметра уменьшаРтся в два раза (см. табл. 52) и
1т = 1 ·0,0126 = 0,574 а.
1
2·0,044
Иначе
1 •02. (4500 - 3600)
980
1т ~ --------'- - =
--
= 0,573 а,
1710
1710
т. е. практически то же самое.
334

9. По рис. 127 для тех же условий находим _!_о_= 0,0095.
Imm
1
Расчетное значение -
·0,0095 и
2
Иначе
lmm = ----- ·0,0126 = 2,65 а.
_!_.о 0095
2'
1тт~~24500= 2,68а.
1710
Опять-таки практически полное совпадение результатов.
10. По найденным /0, / т и Иобр ~112Е+Иок=112 ·3260+4500 =
= 9080 в выбираем по каталогу кенотрон В 1 - 01/30 (во 11тором режиме).
Длянего/тдоп=600ма=0,6а.
J 1. По каталогу r8 = 1000 ом.
2·326::1
12. Rог =
-
1710 = 7650- 1710 ~ 5940 ~ 6000 ом.
0,6
3260
13. Кт= -- = 14,8.
220
14. Рг = 3260·0,112 = 366 ва.
/ 1 ~~ 0,112·14,8 =1,66 а.
После консrруктивного расчета трансформатора получено Гт2 275 ом,
'т1 = О, 76 ома (при рабочей температуре).
'
2
Находим 'тJ == 'т~ ·Кт= О,76· 14,82 ~ 167 ом,
'к='т2+r~1=- 275 +167 "442 ома.
15. Rз = 1710 - 1000-442 ~ 270 ом.
16./3= / =0,112а;
Р3 = 0,1122 ·270 = 3,4 вт.
ll. Требуется рассчитать на допустимый максимальный ток заряда
двухполупериодную схему с нулевой точкой при следующих данных:
напряжение на накопитеJiе 12 ООО в,
глубина разряда в импульсе 30%,
емкость накопителя 25 мкф,
пауза 2,5 сек.,
напряжение сети - 220 в.
1. Выписываем исходные данные:
С=25 мкф,
Иок= 12ОООв,
tn=2,5 сек.,
Ис= 220в.
2. При разряде 30_% U01 = О,7И0к = 8400 в.
3. По (216)
tl = 12000 = 1,43.
8400
10 = 25°10- 6 (12 000-8400) = 0,036 а.
2,5
335

4. При 1:1аnряже1:1ии Uок = 12 ООО в и nрименении схемы выпрямления
со средней точкой обратное напряжение составит более 24 ООО в. Учитывая
также средний ток / 0 = 0,036 а= 36 ма, выберем в качестве выпрямителя
кенотронВl-01/30 (первый режим работы). Для него 1mдоп=400 ма =0,4 а,
Гв = 1000 ОМ.
5. Допустимая величина ~ = 10 = О,О35 = 0,09.
lm
lтдоп 0,4
fo
foR
6. По рис. 126,а для
'1. =
1,43и-
= 0,09 наход11м
= 0,05.
lm
Uo1
8400
7. По (223) R = 0,05·--=11 600 ом.
0,036
IR
Е
8.Порис.124,адля -0
-
= 0,05 и а=1,43 имеем -- =
11иЕ=
Uo1
Uo1
'
= 1,1·8400=9230 е;
Ет=V2Е= 13ООО в.
Uобр = 2Ет = 26 ООО в. Величина допустимая (для выбранного кенотрона -
30 ООО в.)
1
9. Для тех же условий по рис. 125, а -
= 2,25 и в соответствии
fo
с табл. 52
1 = J2 (:о) 10 = J2 ·2,25·0,036 = 0,0575 а
9230
10.Кт= --= 42.
220
v2.9230
11. Rог =
-
11600= 32600 - 11600 = 21ОООом.
0,4
12. Рг -~ 9230·0,0575 = 530 ва (мощность половины вторичной обмотки).
/ 1 = V2.o,0757-42 = 3,4 а.
Сопротивления обмоток после конструктивного расчета трансформатора·
Гтt = 1660 ОМ,
Гт1 = 0,66 ОМ.
Отсюда
•
2
'тl = 0,66·42 = 1160 0,11,
Гк= 1650+1160= 2810 О.К.
13. Rз = 11 6Щ- !ООО- 2810 ~ 7800 ом.
14. Согласно табл. 52
Рз= (V2J )2 R3 = (V2·0,075)2·7800 = 51 ~ 50вт.
15. По п. 8 настоящего расчета максимально возможное напряжение
на накопителе при увеличении пау:.ы составит Ет = 13 ООО в.
При расчете на режим полного заряда мы бы имели
Ет ~ 1,02 Uuк = l,92·12 ООО= 12 250 в,
336

т. е. возможное увеличение напряжения на накопителе составит при рас-
•
13 ООО
чете на допустимыи ток заряда -- = 1,06, или 6%. С этой величиной
12 250
можно примириться, либо необходимо принять соответствующие меры
защиты.
Представляет интерес сравнение полученных резу ль татов с теми. ко­
торые имели бы место при расче-:-е на режим полного заряда. В последнем
случае мы бы имели
--
= 0,02; R = 0,02·-- ~ 4700 ом;
(10R)
8400
Ио1 кр
0,036
Е= 1,02-12ООО=8700в· !__ = 3 6·
2
'
10
'
'
1=
-
1-.3 6-0 036 =О 092 а·
V2''''
Im = l,02
·(l2000·-
8400) =О82а· Pr = 8700·0092 = 800
4700
'
'
'
ва.
При токе / т = 0,82 а пришлось бы в каждое плечо включать два кено­
трона параллельно (ибо Im
=
0,4 а). Кроме того, как видим, мощность
доп
трансформатора в режиме полного заряда получается в 1,5 раза выше -
800 ва против 530 ва.
Эти два_момента показывают преимущества режима неполного заряда.
ГЛАВА VII
ВЫХОДНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
ПОВЫШЕННЫХ И УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ
В настоящей главе рассматриваются выходные трансформа­
торы, предназначенные для согласования с нагрузкой специаль­
ных генераторов повышенной и ультразвуковой частоты, оконеч­
ные каскады которых выполнены в виде двухтактных ламповых
усилителей мощности или инверторных схем (коммутирующими
элементами инверторов являются обычно ионные приборы, на­
пример тиратроны). При этом имеются в виду генераторы и,
соответственно, трансформаторы, работающие на фиксирован­
ной частоте или в узкой полосе частот. Рабочие частоты лежат
в диапазоне 1-100 кгц.
Подобные трансформаторы будем в дальнейшем сокращенно
называть .просто выходными трансформаторами и обозна­
чать ВТ. Выходные трансформаторы широко применяются
в ультразвуковой технике, гидроакустической аппаратуре и ряде
других случаев. ВТ работают обычно на активную нагрузку
(либо ее реактивные составляющие компенсируются). Выводы
настоящей главы ,вполне приложимы к трансформаторам, рабо-
22 Р. Х Ба,1ьян
337

тающим, п1ри иных указанных допущениях, и от машинных гене­
раторов, а также к трансформаторам для ламповых генерато­
ров иных схем, чем конкретно указываемые ниже.
§ 37. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫХОДНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ВТ следует дифференцировать по ряду различных признаков.
Их реж им р а боты может быть непрерывным, повторно­
кратковременным и импуль,сным (см. § 2). Отношение полного
времени цикла iц ко ~времени ~рабочего импульса tи ,для д1вух по-
..----нтн
с
~о
+
Рис. 131. Двухтактный выходной кас­
кад с настроенным контуром, исполь­
зующим втн.
следних режимов называют
скважностью:
Q=..!E_=iи+tn,
iи
iи
где tп - время паузы.
В дальнейшем, если не де­
лается оговорок, две первые
группы будем объединять в по­
нятие трансформаторов непре­
рывного режима.
Мощность ВТ в импуль-
сном режиме работы может
быть достаточно велика.
По исполнению ВТ встречаются два следующих прин­
ципиально различных случая. В одном случае выходной каскад
усилителя мощности содержит резонансный контур, настроенный
на основную частоту, причем роль индуктивности этого контура
играет первичная обмотка выходного трансформатора. Поэтому
индуктивность L 1 должна быть выдержана в строго определен­
ных пределах. Во втором случае настроенный контур либо отсут­
ствует, либо выполняется с автономной индуктивностью, а транс­
форматор выполняет только свои прямые функции. В этом
случае величина L 1 должна быть достаточно ве.11ика, чтобы пер­
вичная обмотка не шунтировала нагрузку. ВТ первого рода
условно назовем трансформаторами настраиваемыми (ВТН),
второго рода - ненастраиваемыми (ВТНН). Двухтактный вы­
ходной каскад с настроенным контуром, использующим ВТН,
показан на рис. 131. Инверторные схемы обычно используют
втнн.
По электрической схеме обмоток ВТ можно
разделить на следующие группы: без средних точек (схемы по­
следовательных инверторов), со средней точкой в первичной об­
мотке (схемы параллельных инверторов и двухтактных усилите­
лей мощности), со средними точками в первичной и вторичной
обмотках (схемы двухтактных предо конечных каскадов), с не­
сколькими первичными обмотками (сложные схемы инверто­
ров). Половинки ,обмоток, имеющих оредние точки, работают
338

попеременно через полпериода в соответствии с периодами про­
водимости ламп (рис. 131). Автономные первичные обмотки ра­
ботают каждая от своего коммутирующего элемента поочередно
одна за другой со сдвигом во времени, определяемым числом
обмоток.
По величине напряжения ВТ большой мощности
(свыше 100 ва в непрерывном режиме) являются высоковольт­
ными, причем обычно чем выше мощность. тем выше и напря­
жение. При этом выходные напряжения инверторных схем в не­
сколько раз ниже, чем у ламповых генераторов.
§ 38. ОСОБЕННОСТИ ВЫХОДНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
В известной мере на выходные трансформаторы могут быть
ра,с.п1роС11ра~нены выводы, полученные в гл. V. Пооколь~ку при
этом ВТ ·работают ·на повышенных ·и более высоких частотах,
здесь требуется учесть !Все те 'ЗамечаНJия, которые отнооились
к этому случаю по материала1м глав 111, IV, V.
Для трансформаторов повторно-кратковременного и осо­
бенно импульсного 1режимО1в ·необход~и·мо учесть особенности
тепл·ового ~режима по § 16. Легко ПОiказать, что в импульсном
J1ежиме при реальных соотношениях !_ .! !_ (Т
-
по данным § 16)
т
коэффициент допу.стимого у1величения потерь п1рактически 1ра·вен
скважности:
ё=Q
(см. на рис. 132 кривую завис:мости •; от Q и ; ) .
(229)
Это открывает возможности резкого повышения электромаг­
нитных нагрузок: плотности тока j и, несмотря на весьма высо­
кие частоты, индукции В, что позволяет значительно снизить
габариты таких трансфо,рматор·ов.
У ВТН очень специфичны требования по величине индуктив-
1юсти L 1• Действительно, из теории ламповых генераторов изве­
стно, что должна существовать определенная связь между вол­
новым сопротивлением настроенного контура ffiL1 и приведен-
!IЫМ (ко всей первичной обмотке) сопротивлением нагрузки R. :
Обычно принимают ffiL 1 ~ (2-3)R.: . Так как частота ffi доста­
точно велика, а соnротивле11ие R.; относительно мало (если не
рассматривать малых мощностей), то требуемая величина L1
оказывается очень малой - от долей миллигенри до десятков
миллrигенри. Та.кую величину индуктивности трудно обеспечить
естественным путем. В самом деле,
0,47tWI к~scμI о-в
L1 = ___....:. .. ..=. -- -
lc
[обозначения - по (6) и (9) ].
22*
(230)
339

Под,ста.вляя ·сюда W1 .из (9), получим при прочих заданl'!ЫХ
и постоянных величинах
Поскольку вариации величин μ и В весьма ограничены,
t'динственным эффективным средством для уменьшения L 1 ока­
зывается увеличение объема, сердечника Vc=sclc, т. е. габари­
тов ·11рансфО'рМа1'ора, что, ·конечно, невыгод.но. Поэтому прихо-
!Р
fи -6
tll -S
q
т-10 r=to
,
1
1
o.z
D,f
о
tOD.
zoo
300
•оо а
Рис. 132. К определению коэффициента допустимого увеличения
потерь в импульсном режиме работы.
дится в магнитную цепь ВТН вводить искусственный воздушный
зазор. Величина его можег доходить до очень бо.'lьших значе­
ний - несколько сантиметров и выше. Малое значение L 1 при­
водит к большому намагничивающему току / Р. в первичной обмотке
(контурный ток), который может даже ~превысить ~приведенный
действующий ток нагрузки j_ Выведем выражение полного пер-
1-ичного действующего тока f 1 для наиболее общего случая ВТ
со средней точкой в первичной обмотке. Приведенный мnновен­
ный ток активной нагрузки (см. § 37) i; протекает в каждой
r:оловине обмотки полпериода, контурный же ток iP., сдвинутый
на 90°,- непрерывно (рис. 133), активной составляющей намаг­
ничивающего тока пренебрегаем ввиду ее малости. Мгновенный
340

первичный ток в интервале от О до .тt
i1= i~+iP.=Iтsint+/μ.тsin(t+90°) =lmsint-11,m cos t,
а в интервале от .тt до 2.тt i1 = - / p.mcos t. Отсюда
г
--
1= vl_12s"i2dt
1
2it
1
о
Рис. 133. Мгновенные токи в первичной обмотке ВТН.
Ток 1 приведен к половине первичной обмотки. Если ток на­
грузки /2 привести ко всей обмотке, то
f= "1 f 2(W2J)1\+12
(232)
1
v W12
р.'
где
И1 - переменное напряжение, приложенное ко всей первичной
обмотке.
Для ВТ G N 1 первичными обмотками аналогично можно :полу­
чить
(2321)
Если обмотка одна и не имеет средней точки, то, есте·
сгвенно, N1 = 1.
Рост тока 11 по отношению к 1=1; характеризуется коэффи-
циентом _!2. _ .
Так как для ВТН /Р. велик, то велик будет и
1Wg
2-
W1
::,тот коэффициент. Соответственно существенно будет расти и
341

rабаритная мощность трансформатора Рг. Коэффициент ее уве­
JIИЧения
будет, согласно (181):
(пренебрегаем потерями).
Рг
к=-
/Рн
По (232) получим, учитывая, что
lw,-
}!]_
2W1-R'•
н
для ВТ со средней точкой
к1=~(1+V2+(~1)
2
),
для ВТ без средней точки
К1=+(1+vl+(~J2).
(233)
Для обеспечения высокого качества передачи импульса
трансформаторами следует стремиться к уменьшению их индук­
тивностей рассеяния ~как между первичной ·и вторичной Ls, так
и между половинами первичной обмотки, если они имеются.
Особенно это относится к нена-страи•ваемым трансфо~рматорам.
Как показывает опыт, желательно выдерживать
wL8 -< О, 15R:,
а для предоконечных трансформаторов
wL 8 <: 0,05R:.
(234)
(234')
Получение удовлетворительных результатов по влиянию рас­
сеяния тем труднее, чем меньше сопротивление нагрузки. Для
настраиваемых трансформаторов ввиду фильтрующего действия
контура индуктивность рассеяния такой важной роли не имеет.
Следует отметить, что у ВТНН нужно обращать внимание и
иа величину L1, не допуская ее чрезмерного увеличения, так как
-:,то может вызвать паразитные резонансы с распределенными
емкостями обмоток, которые, 1в с·вою очередь, следует по воз-
1\JОЖности уменьшать. Строгий количественный учет ВJ1Ияния
паразитных параметров на качество работы выходного каскада
с ВТ крайне затруднителен, тем более, что это влияние тесно
342

связано со схемой, параметрами и рабочей частотой лампового
генератора (инвертора). Поэтому приходится в этом отношении
опираться на данные опыта.
Что касается геометрии сердечников для ВТ, то здесь из-за
разнообразия требований не представляется возможным дать
такие четкие и конкретные рекомендации, как в случае сило­
вых трансформаторов. Положение осложняется тем, что ча·сто
главную роль приобретают чисто конструктивные требования со
етороны обеспечения надежной изоляции из-за высоких рабочих
напряжений этих трансформаторов. Для размещения изоляции
требуется много места. Поэтому отношение sок для сердечни-
sс
Еов ВТ оказывается значительно большим, чем обычно у сило­
вых трансформаторов (см. § 20, табл. 29). Величину у жела­
тельно не брать заметно больше единицы, поскольку для транс­
форматоров повышенной частоты это невыгодно (см. § 20,
h
рис. 90, табл. 27). Соотношение сторон окна с желательно
иметь большим для уменьшения рассеяния. Ряды сердечников,
применяющиеся для ВТ, ~бу1дут ;п·ри1вмены ниже, ·в § 42.
§ 39. СЕРДЕЧНИКИ ВЫХОДНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Учитывая диапазон рабочих частот, можно сделать вывод,
что для современных ВТ лучшей конструкцией сердечника
является ленточный сердечник из тонкой ленты из высокока­
чественного магнитного материала (см. главы 11-IV). Понятно,
что для реализации больших индукций и тем самым сокраще­
ния габаритов ВТ, а также для получения высокого к. п. д.
необходимо иметь материал с возможно меньшими удельными
потерями на рабочих частотах. Для ВТНН, где необходимо
иметь значительную величину L1, важна также магнитная про-
0ицаемость μ.
По данным табл. 4, 7 и рис. 46 видно, что наилучшими свой­
ствами в этих отношениях обладают железоникелевые сплавы
80НХС и 79НМ при толщине 0,05 мм (лента толщиной 0,02 мм
малотехнологична). Одна•ко это опра•ведливо только для ВТ •не­
прерывного режима. В импульсном же режиме преимущества
этих ·сплавов по потеря.м теряются, таrк ка·к •вьюокие и~ндукции не
могут быть 1реали"Зованы из-за отJюс.ительно низкой индукции на­
сыщения (около 7000 гс). Поэтому для ВТ импульсного режима
лучши.м оказывается сплав 50Н, им~ющий большие удельные по­
тери и значительно большую 'И'Нду~кцию на0сыщения (15 ООО гс).
Опти.мальная толщина 0,05 мм (rп~ри частотах ни~шего предела
0,05-0,1 мм). Пер•апективны также холо;щокатаная ·сталь ЗСТА
(толщина - 0,05 мм) и 1аплав ЗЗНКМС. При относительно ни·з­
ких ча·стотах в ряде случаев удается применять и обычную хо-
343

лоднокатаную сталь (толщины 0,05-0,08 мм). Применявшуюся
длительное время горячекатаную сталь Э44 0,2-0,l мм следует
теперь считать устаревшей, тем более что шихтовка магнитопро­
водов из та·ких тонких пластин представляет большие трудности.
Для того чтобы оп~редел.ить, в ка·1шх случаях какой rматериал
рационально применять, построим на рис. 134 по выражению
( 142) зависимость индукции от мощности для трансформаторов
с сердечниками из сплава 50Н при различных частотах и раз­
;шчных скважностях. Перегрев Лт:к примем равным 35°. Учет
;.....;:..~~_._,-....---,.----.8. тыс.7,
~ГЦ
12.--'1·--...... --.--.
10
в t---+-, .. ... _--i ,,_ _-+-_ ,
6 1---+----+'~----''<1--;
8,тыс гс
,zr----r-"'-т---r--Т-т---.
10 1---1- '.- +-1-- --\.
в t----t---Т---1-+4~
6 t----t--t--"<1-+-~
1/ !-----+- -+- --+- - - "·
10 100 Р.к6с
Рис. 134. К выбору материала сердечника для выходных
трансформаторов.
--
БОН, ----- 80НХС.
скважности Q в (142) заключается в том, что поскольку со-
1·ласно (229) потери в сердечниках могут быть увеличены
в Q раз, удельные •потери Р10 могут быть снижены при расчете
В в Q раз. Точки, в которых индукция превышает 6000-7000 гс,
будут соответствовать случаям, когда рационально применять
сплав 50Н, а не 80НХС.
При расчете кривых принята некоторая «средняя геометрия»
для rrприменяющихrся тюроидаль:ныrх 1с.ердечников (см. § 42,
табл. 53). Так как согласно (5) у разрезных ленточных сер­
дечнико,в Ре в .кр раз выше, ·индукц~ии при тех же 1мощностях
должны быть здесь приняты меньшие и применение сплава
80НХС оказывается рациональным и при несколько меньших
мощностях, чем по рис. 134. Это не относится, однако, к кон­
струкции ВТ с радиально расположенными сердечниками
(см. гл. 11, § 4, ~рис. 38). В силу ,оа1звитой ~поверхности охлаж­
дения сердечников здесь оказывается возможным значительное
увеличение индукции и зона использования сплава 80НХС
сдвигается существенно ·в сторону больших мощностей. При
использовании для сердечников горячекатаной стали Э44 О, 1 мм
индукции необходимо снижать в 1,5-2 раза по сравн~нию со
344

сплавом 50Н и в 2,5-3,5 раза по сравнению со сплавом 80НХС.
Исследуются возможности применения новейших материалов -
стали 3СТА и сплава 33НК:МС.
Большое влияние на характеристики ВТН оказывает вво­
лимый в сердечник воздушный зазор бо. Ввиду его большой
величины (см. § 38) ~происходит выпучивание силовых линий,
что приводит 1К уширению ~сечения зазОiра sr. 1по сравнению с се·
чением сер.цечни~ка Sc (,р·ис. 135, а). Вследствие этого эффекти'З·
ность введения зазора уменьшается и реальная индуктивность
L1 ~при заз0оре бо оказывается а)
б)
завышеннои по сравнению с
U?
расчетной по (230), если по (6)
принять μ = μэФФ·
Если пренебречь явлением
выпучивания и подсчитать не- 1 \
обходимый односторонний за- 111111111111) ~0
зор из (230) и (6), полагая,
120
что - «-.то
μ. lc
1 0,41tW2 Sc
8=----
2 L110S
Рис. 135. К: явлению выпучивания
магнитного потока в зазоре ВТН.
Реальный же зазор, который обеспечивает получение индук­
тивности L 11 будет в к0 раз больше:
(235)
Точный ·расчет к 8 представляет большие трудности. Можно
ограничюъся подсчетом к 6 по экспериментальной формуле
к,=•J 1+!Оо'
(236)
оv0,9
гдеб-всм.
Для наибольшей эффективности и обеспечения максималь­
!IОЙ симметрии зазор должен располагаться в центре стержня
е катушкой, но не с края и тем более не в ярме. При очень ма­
лых L1 м,ожет ока'эатЬ'оя, 'ЧТО вели1чйна за'З'Офа близ•ка •к высоте
обмотки и практически от сердечника остаются только замы­
кающие ярма (для стержневого трансформатора). При очень
больших зазорах и броневом типе трансформатора может ока­
заться целесообразным в ряде случаев отказ от замкнутого
wагнитопровода и выполнение его в виде разомкнутого стержня,
13ставленного внутрь катушки.
Выпучивание линий в зазоре сердечника, помимо необходи­
мости увеличивать зазор по (235), приводит к та,кому нежела·
345

1ельному явлению, как увеличение потерь в сердечнике Ре· Дей­
\Твительно, у торцов сердечника крайние пучки магнитных ли­
ний входят в сердечн•ик не ·вдоль ,ленты (листа), а поперек ее,
что способствует развитию в этой зоне сильных вихревых токов.
В результате р с дополнительно увеличиваются в кР 0 раз.
Ориентировочно
(237)
Особенно вредно влияние этого эффекта для трансформато­
ров непрерывного режима, где вызванный им сильный местный
нагрев торцовой зоны сердечника может стать недопустимым.
При импульсном режиме работы во время паузы за счет теп­
лопроводности сердечника прои.сходrит выравнrивание темпе­
ратур.
С явлением выпучивания потока в зазоре и вытекающими
vтсюда последствиями можно бороться ~путем дробления сум­
марного зазора на ряд последовательно В'Ключенных меньших
·~азоров бi (рис. 135, б). Соответствующим выбором числа зазо­
ров можно добиться пра,ктического отсутствия выпучивания маг­
нитных линий и тогда б0 ~ б = ~бi; к0 ~ 1; кР0 ~1. Однако
введение нескольких зазоров ·Сильно усложняет конструкцию
трансформатора и приводит, в свою очередь, к увеличению по­
терь Ре за счет увеличения числа резов ленточного сердечника
(или пластин шихтованного сердечника). Целесоо,бразность та·
кого решения требует дополнительного изучения.
При проектировании ВТ непрерывного режима необходимо
обратить внимание на следующее интересное явление. I(ак уже
отмечалось .в §' 11, из-за разницы дл:иrн rюрайних магнитных ли­
ний возникает неравномерность распределения индукции по се­
чению сердечника. В рассматриваемом случае это явление зна­
Ч'Ительно ус'ил•иrвает·ся, пос~олыку работать обычно приходится
при индукциях, лежащих левее максимума магнитной прони­
цаемостиμ по кривойμ (В), и увеличение В •по внутренней маг­
нитной линии приводит к дополнительному снижению магнит-
1юго сопротивления из-за роста μ и еще большему росту индук­
ции. В итоге при допустимых суммарных потерях может
наблюдаться местный перегрев внутренних частей сердечника.
В импульсных режимах за время паузы температуры выравни­
ваются.
Технология изготовления и конструкции сердечников рас­
сматривались ·в гл. II ·и IV (§ 4, 8-10).
§ 40. КАТУШКИ ВЫХОДНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Для ВТ могут 'Применятыся тороидальный, 1броневой и стерж­
невой типы конструкций. В целях уменьшения ра,ссея·ния ка­
тушки должны выполняться концентрическими, иногда - чере-
346

.,дующим1ися (см. § 4). На конструктивное оформление обмоток
f.ольшое влияние оказывает необходимость обеспечения высокой
ЭJ1ектрической прочности.
Для ВТНН предпочтительно применение замкнутых ленточ­
ных сердечников, О'беспечивающих высокие значения индуктив­
!-lости L 1 и минимально возможные потери Ре· Наиболее рас­
пространены из них тороидальные трансформаторы ТТ. Об­
мотки здесь должны располагаться равномерно вдоль сердеч-
о
о
о
.f)
6)
г1
и
d)
О
е)
U
i~ 11.
D
О
Ж)
0
~~
Рис. 136. Способы расположения обмоток выходных трансформаторов:
а, б-для ТТ; в, г-для СТ; д, е, ж-для БТ.
пика. Если обмотка имеет среднюю точку, ·вдоль всего сердеч­
ника должна размещаться каждая половина обмотки, жела­
телыно в целое число ,слоев (рис. 136, а). Делается это для улуч­
шения связи между обмотками и их половинами. Для обеспече­
ния полной симметрии половинок первичной обмотки по отно­
шению ко вторичной можно прибегать к перекрестно-секцио­
нированному выполнению первичной обмотки (рис. 136, б и 16).
Достоинством этого способа, как и секционированной обмотки
вообще, является снижение межслоевых напряжений, недостат­
ком - полное напряжение между обмоткой и сердечником и
1рудность выполнения перемычек между секциями. I(онструк­
ции тороидаль·ных ВТ показаны на р·ис. 14-1'6.
У стержневых трансформаторов СТ теоретически наилучшим
вариантом размещения обмоток при наличии средней точки
является разбивка вторичной обмотки (или каждой ее поло­
nины) и каждой половины первичной обмотки на две части,
располагаемые на разных стержнях и соединяемые последова-
347

тельно, причем для каждой половины одна часть располагается
Gлиже к сердечнику, другая - дальше (рис. 136, в). Серьезным
Редостатком этого способа является конструктивная сложность,
r~оявление лишнего изоляционного промежутка на полное рабо-
1.1ее напряжение и, как следствие, увеличение размеров окна и
рассеяния.
Простотой отличается способ, когда каждая половина пер­
:зичной обмотки находится на своем стержне, а вторичная раз­
бивается на две части, расположенные на разных стержнях и
соединяемые для обеспечения полной связи с ·каждой половиной
первичной обмотки обязательно параллельно (рис. 136, г). Эта
схема обеспечивает полную симметрию и на практике дает хо­
рошие результаты. Одна·ко ее органическим недостатком
является наличие уравнительного тока во вторичной обмотке.
Он вызван небалансом э. д. с., индуктируемых в частях вторич­
ной обмотки вследствие плохой связи между работающей в дан­
ный rюлупериод полуобмоткой и расположенной на другом
стержне ча.стью вто,рич1ной обмо11~и. Ура·в•нительный ток 1Приводит
к росту полного действующего тока во вторичной обмотке, уве­
личению потерь в катушках в Кк раз и снижению к. п. д. Урав­
нительный ток особеНlно ·заметен у ВТН, поскольку наличие за­
зора сильно увеличивает рассеяние между стержнями. Ориен­
тировочно на основании экспериментальных данных можно при­
нять:
ДЛЯ ВТНН Кк=l,2; }
ДЛЯ ВТН Кк= 1,35.
(238)
У броневых трансформаторов ненастраиваемых обмотки рас­
полагают ·вдоль стержня с учетом всех тех замечаний, что были
сделаны для ТТ (рис. 136, д). Для улучшения симметрии вто­
ричную обмотку можно расположить между полуобмотками
первичной. Наилучший результат можно получить, дробя каж­
дую половину первичной обмотки на две части и помещая вто­
ричную между этими частями. При этом вторая часть полу­
обмотки, у которой первая часть располагалась непосредственно
на сердечнике, должна быть отнесена наиболее далеко и наобо­
рот (рис. 136, е). Однако для настраиваемых трансформаторов,
где зазор сильно увеличивает имеющуюся несимметрию, даже
:-тот способ полной симметрии не обеспечивает, первые же ва­
r·ианты вообще непригодны. Для этого случая может быть ре­
комендО1вано •ра·сположение обмоток по •р•ис. 136, ж, •когда полу­
ебмотки транспозируются двумя частями по высоте стержня.
Если вторичная обмотка тоже имеет среднюю точку, ее следует
выполнить таким же абразом.
Особо тщательное обеспечение симметрии важно для ВТ
предоконечных ка·окадов. Для уменьшения паразиТ1ных емкостей,
что важно при верхних частотах рассматриваемого диапазона,
348

обмотку целесообра'Зно •выполнять 1сек1циони~рованной с •последо­
вательным: соеди·нением ·секций. Расчет ра1осеян•ия ВТ ·ведется
обычным.и ·методами (·см. п. 28, § 28). При ·Наличии во •вюричной
обмотке .параллелыных ветвей для расчета рассеяния ~необходимо
восполь'Зоватыся из•вестной эквивалентной схемой трехлучевой
з~везды, как это делается для трехо5моточных 11рансфор·маторо.в.
Относительно выбора типа ·конструкции на основе ранее ска­
:•анного могут быть сделаны следующие рекомендации. Для
ВТНН предпочтительны ТТ (при малом числе обмоток), однако
сели допустимо соответствующее снижение эффективной маг­
нитной проницаемости по (6), возможно применение и СТ и БТ
(желательно на разрезных ленточных сердечниках). Это может
создать технологические преимущества, хотя дает проигрыш
в весах и габаритах. Для ВТН могут применяться только по­
следние два типа. Из них при отсутствии средних точек в об­
мотках выгоднее СТ (см. § 22). При наличии средних точек
в обмотках лучшим может оказаться БТ, особенно пр·и ·боль­
шом количестве выводов (отводов), размещение которых у СТ
из-за двух катушек встречает конструктивные затруднения. При
больших мощностях БТ целесообразно выполнять с радиально
{.lасположенными сердечниками по рис. 38.
Заметим, что ввиду сложности вопроса, специфичности усло­
вий работы и часто возникающих специальных требований вы­
бор оптимального типа ВТ должен обосновываться каждый раз
на основе зада1нных конкретных у~слов.ий.
Выбор проводов для ВТ осуществляется по § 7. При боль­
ших токах в обмотках часто приходится прибегать к тонкой
медной ленте, а иногда и к медным трубкам. В настоящее
время в ГДР выпущен расщепленный гибкий высокочастотный
r:ровод «литцендрат» больших активных сечений- до 50 мм 9 •
Разработка подобных проводов ведется и в СССР.
Конструкции и технологии изготовления катушек и их вы­
водов были рассмотрены в главах II и IV (см.§ 4, 12).
§ 41. ТРАНСФОРМАТОР В СБОРЕ
Конструкции ВТ принципиально не отличаются от описан­
ных в гл. II. Конструкции на ленточных сердечниках для ВТ
f:вляются особенно рациональными и прогрессивными. Приме­
чение подобных конструкций с использованием высококачествен­
Р.ЫХ магнитных сплавов, изоляции с помощью термореактивных
компаундов вместо масла .и ;реализация .соответствующих высо­
ких электромагнитных нагрузок позволили уменьшить веса и
габариты выходных трансформаторов в несколько раз. На
рис. 137 приведены для иллюстрации фотографии старого и но­
зых ВТ при одинаковых электрических данных.
349

§ 42. РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Расчет ориеытируется на ряды сердечников, все основные
параметры которых известны. Применяющиеся для ВТ ряды
сердечников приведены - тороидальных в табл. 53, П-образных
для СТ и БТ - в табл. 54. В табл. 54 приведены, в частности.
и сердечники для БТ конструкции по рис. 38.
Выбор типоразмера сердечника. Аналогично силовым транс­
формато~р ам (см. § 27) выбор сердечника :про,изводит•ся путем
сопоставления габаритной мощности трансформатора Рг с га­
баритной мощностью типоразмера сердечника Рт. При этом
Рис. 137. Современные выходные трансформаторы в сравнении с при·
менявшимися ранее (при одинаковых электрических данных).
где к1 - по (233), Рн - по ( 180). Ориентировочно
на основании имеющих место практически соотношений
:можно принимать: для ВТНН без средних точек
K1=l,
R'
н
(239)
для ВТНН со средней точкой или несколькими первичными об­
мотками
для втн
(239')
(239")
Мощность Рт определяется принципиально так же, как ДJlЯ
силовых трансформаторов повышенной частоты (см. § 27, 28)
с учетом увеличения потерь Ре в кркР0 раз, и потерь Рк
в Кк раз. Здесь Кр=Краз-ПО табл. 16, Кро -по§ 39 и выраже­
нию (237), Кк - по (238). Трудность расчета Рт состоит в мно­
гообразии режимов работы по частоте f и скважности Q.
350

С»
Q1
о:1
~
11:
о.
:а
i::
i::
....
о.
....
~
1
1
ll
111
IV
о:1
:.:
:s:
:r:
:r
Q)
~
о.
Q)
u
~
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Таблица 53
Тороидальные ленточные сердечники для выходных трансформаторов
Основные размеры,
Данные для электрического
Справочные величины
мм
расчета
Обозначение
Рто. ква
сердечника
ScSoк•
108ак, Q=1,Ер=1
а
ь d D lc,смSc,см11Sок•
Gc. кг Кок
см11 см4
вт/смs.ос 80НХС,1 50Н,
fo = 6кгц f0=20кг11
1 ОЛ35Х59Х10 1 12 J 10 1351 59114,811,2
1
9,61 12 J 0,11 10,051 0,90
1
о, 14
1
о, 10
ОЛ50Х75Х10
10
1,25
25 0,17
0,80
0,34
0,25
20 12,5 20 50 75 19,7 2,5 19,6 49 0,32 о,1
0,75
0.45
0,33
30
30
3,75
'i2
0,5
0,70
0,54
0,38
ОЛ70Х100Х20
20
3
115 0,51
0,70
0,98
0,73
15
70 100 26,7
38,4
0,1
40
40
6
230 1
0,65
1,35
0,93
ОЛ100Х150Х20
20
5
290 1,24
0,65
l, 76
1,25
30
30
7,5
600 1,83
0,60
2,9
2,1
25
100 150 39,3
78,5
О,1
40
40
10
785 2,48
0,60
3,3
2,4
60
60
15
1180 3.7
0,55
3,6
2,7
Пр им е ч а и и е. Принято кс~О,75; тс~S,35.

-
""о::(
а::
о.
:;;
с:
с:
»
о.
....
~
I
1
II
III
1
IV
v
1
1
VI
1
Таблица 54
Стержневые разрезные ленточные сердечники для выходных
трансформаторов
Основные
Справочные величины
""
размеры, мм
:.:
:s:
:с
Обозначение
::r
~ сердечника
Gc,
о.
ьсhlc,см
Sc, Sок• Sc Sою
aJ
а
см2 см1 с.и'
<.)
кг
~
1 1ПЛ15Х10Х30 J 15110 J 10 1 30 112,7] 1,5, 31
1
4,5 1 0,12
2 ПЛ15Х10Х 50
10 20 50 18,7
10
15 0,18
15
1,5
3
100
10 40 100 32,7
40
60 0,31
41ПЛ20Х20Х64,20i20150164,29,114
1
321 12810,73
5 пл3ох2ох120
204012041,46
48 288 1,55
30
6
3ох100
306410042,29
64 576 2,40
7 ПЛ35Х3ох200
зоjв• 200 67,8
1168 l 1764 4,45
35
10,5
1
8
390
390 106
1 328
3444 6,95
9 ПЛ45Х30Х150
150 57
9611296 4,81
10
200 45 30 64 200 67 13,5 128 1728 5,65
11
390
390 105
250 1 3375 8,90
Примечаиие. См.прим.ктабл.53.
Возможность увеличения в ер раз потерь (см. § 16) означает со­
гласно (17) и (67) возможность увеличения в "tер__ раз вели­
чин j и В и, следовательно, у~величения Рт в VePV гр =ер раз
[по (11) ]. Если учесть также зависимость Рт от f и Л't'н по (77)
и р 10 от f по (3), то можно получить, что при данных размерах
(для данного типоразмера)
(240)
Введем понятие характерной мощности Рто, определяемой
для не~п~рерьrвного р·ежима (Q = 1, ер = 1) 1при фикоированном
перегреве Л't'но и некоторой фиксированной частоте fо. Если для
352

рассчитываемого тра1iсформа1·ора аналогично опрt>деJшть харак­
терную габаритную мощность Рго, то по (240)
х
1--
р = _1 д'tкu (ь_) 2р.
rO
ЕД
f
Г
Р 'tк
Очевидно, выбор сердечника можно произвести путем сопо­
ставления характерных мощностей Рто и Рго. В табл. 53 приве­
;.,ены характерные мощности типоразмеров при Лтко = 35° и
JLвyx различных условиях: материал сердечника - сплав
ROHXC 0,05 мм, f0 = 6 кгц и материал сердечника - сплав 50Н
0,05 мм, fо = 20 кгц.
Для пользования таблицей надо рассчитывать велцчины
35 114г-6-
Рrо=Рг-- --
д'tк
fкг11
дJIЯ непрерывного режима и
35114 rW 1
Pro=P"-
--
д'tк
/кп1 Q
-
импуJiьсного режима работы [принято по (3)-(4) х= 1,5].
При повторно-кратковременных режимах надо вместо Q подста­
вить Ер Рг -- в ква. В таблице приведены также типовые коэф­
фициенты заполнения окна Кок, при которых велся расчет, и дру­
гие необходимые расчетные величины. Все обозначения в таб­
лице и ниже - те же, что для силовых трансформаторов
(см. § 26-28).
Электрический расчет. После выбора типоразмера расчет
ведется в следующей последовательности.
1. Допустимые полные потери в трансформаторе
~Р =tхП -i't (1 +~Vv)a,
~доп.ккк
t'
р
где а." ~. Пк по (45)-(46) и табл. 53 и 26; Лтк-задано;
1·<.Л<v 0 ,v0 -по (106), Ер-ПО§ 16, рис. 78 и выражению (229).
2. Допустимые учитываемые потери
1
~Рдопу = Кну ~Рдоп •
Коэффициент Кну отражает наличие неучитываемых потерь
в изоляции и за счет эффекта близости. Ориентировочно Кну~ 1,25.
3. Потери в сердечнике и катушках (предварительно)
~ Рдопу
р~= 1 +-; вт; р~=-vрквт.
23 Р, Х. Вальян.
353

4. Допустимые удеJJьные потери в мatepиaJJe серде1111И1\а
'
,
1
Ре
р.=- ---,
t
Ос кразкра
где Gc -по табл. 53 йли 54, Кгi Краз-ПО табл. 16, для ВТНН
кра = 1, для ВТН Кра:- по (237).
5. Индукция в сердечнике.
При заданной частоте f и найдеllным удельным потерям p'i
для выбранного еорта и толщины материала по рис. 47 нахо­
дится индукция В'. Для нахождения В' следует по рис. 47 опре­
.t.rелить вспомогательную ·величину потерь р~ при частоте f и
1 ом значении индукции Bn, для которого построены графики
потерь. Тогда согласно (2)
В'=В {Р;
r:
,
•
Рп
Если полученное значение индукции В' не превышает 0,8-
0,85 от индукции насыщения, то оно и принимается в расчет:
В = В'. Если это условие не выполняется, то индукция В дол­
жна быть ограничена указанным пределом, т. е. величиной не
более 5500-6000 гс для сплава 80НХС и не более 11 500-
12 500 гс для сплава 50Н.
6. Потери в сердечнике
' (в)'
Рс=Рс W •
7. Числовйтковна 1вэ.д.с.
w
Е
)QB
----
виток/в,
4,44/KcscB
rдеКс,Sc- по табл.53или54.
8. Чиrла витков обмоток: первичной
U1w
W1=--,
1<11 Е
1поричных
Wi=к11U1 ~ '
r де коэффициент падения напряжения принимается равным:
ДЛЯ ВТНН Ku = 1,05, ДЛЯ ВТН Ku = 1,1.
9. Плотность тока (предварительно)
354

rде Кон, V11 -
по табл. 53, 26, р - при температуре 75°
(см.§ 28, п. 12).
Коэффициент к3 учитывает распределение проводников
в объеме трансформатора. Для СТ и БТ к3 = l, для ТТ Kj ~ 0,5.
10. Пер·виЧ'ный ток f 1. Опреде.ляе11ся по (232). Если L 1 не 3а­
.r:ается, можно принять 1"' =О.
11. Провода и изоляция катушек. Выбираются в соот.вет·
ствии с указаниями в § 40. Сечения проводов qi выбираются по
rтандартам (см. табл. 11, § 7) ближайшими к величинам
·_
liк
qi-т·
rде
f1к= Vкк•fi,
1," -
по (238). Если для выбранного провода коэффициент уве ·
:1ичения сопротивления за счет поверхностного эффекта
(см. рис. 51) и эффекта ·блнзос11и заметно больше единицы, 1необ­
ход;п.мо заменить ·правод двумя или несколькими параллельными
меньшего сечения (допустимого) или применить расщепленные
высокочастотные провода (литцендрат).
12. Конструкция .катушек - 1по § 4, 40. После ра'Змещения об­
моток подсчитываю'J'ся их ·сопротивления Ri .при 75°.
При предварительном расчете определяется
N
~qiwi
i=\
Кок=---
Величина Кои не должна превышать 0,1-0,15.
13. Индуктивность рассеяния между обмотками Ls. Подсчи
тывается по (21) и (§ 28, п. 28). В (21) подста1вляется числ·о вит­
ков .всей обмО'11ки. Должны быть соблюдены условия (234).
Если эти условия не выполняются, следует перейти к типо­
размеру, имеющему большее сечение сердечника Sc.
14. Индуктивность первичной обмотки L1 для ВТНН. Под­
с1читывае~ся 1по (230) при μ = μэФФ 1по (6). Для ТТ {) = О, для СТ
и БТ {) ~ 1,5 Х 10-з см. Величина μ в (6) берется ориентиро-
1ючно равной μо по рис. 46.
Если L 1 меньше допустимой по заданию величины, необхо·
димо уменьшить индукцию и повторить расчет. Если при этом
размещение обмоток не обеспечивается (см. п. 12), необходимо
перейти к большему типоразмеру и также уменьшить индукцию
но сравнению с допустимой по тепловому режиму.
Если L 1 значительно больше заданной величины, также необ­
ходимо перейти к большему типоразмеру сердечника.
15. Зазор в сердечнике для ВТН (односторонний). Опреде­
J1яется по (235) - (236) и указаниям § 39.
23 1'
355

16. Потери в кагушках
r
где r по рис. 51, при отсутствии параллельных ветвей в об-
мотках Кн = 1, при их наличии - Кн по (238).
17. Перегрев катушек
1't =
Кну (Ри + Ре)
к СХкЕрП;. (1 +~у'"/) 1
гдеv= Ре, схк, ~. Пи, Вр - поп.1,,Кну- поп.2.ЕслиЛt'нвыше
Р.<
допустимой величИ1ны, необходимо перейти к 1большему типораз-
~е~ру ·сердечника и повторить ра1очет заново. Бели Лt'и значи­
Н'льно (на 25-50%) ниже допустимой величины и это не вы­
звано преднамеренным завышением типоразмера из условий
обеспечения Ls или L1 (пп. 13, 14), то можно перейти к мень­
шему типоразмеру и повторить расчет заново.
18.к.п.д.
ч-1- Kнy(Pi-+Pr)
·1- -
P11-f K11y (Pк I Ре)
В за1<лючение целесообразно рассчитать режим испытаний
1"\ непрерывном режиме на какой-либо стандартной частоте (на­
nример, 400 гц) для контроля коэффициентt?в трансформации и
v.ачества магнитной цепи трансформатора. Подводимое напря­
жение рассчитывается из условия получения в испытательном
\•ежиме индукции, примерно равной рабочей индукции В.
На этом расчет заканчивается.
§ 43. ПРИМЕР РАСЧЕТА
Исходные дан11ые: настраняаемый ВТ со средней точкой в первично,
обмотке импудьсного режима работы со скважностью Q = IOQ; f = 15 кщ
Р11=90квт,U1= 9200в,U2= 570в,/2= 160а,д'tк=45°, L1= 0,015гн.
Согласно§ 42 к1 = 1,75 и Pr = 1,75-90 = 157 ква.
Для ВТН импульсного режима при данной частоте выбираем разре1-
ной ленточный сердечник стержневого типа из сплава 50Н 0,05 мм.
Для выбора типоразмера рас<·читаем характерную габаритную мощность
1 35 j/20
.
Pru= 157·-·-·
-
= 1,3 ква. Этои мощности соотвеrствует сердеч-
100 45
15
никNo6потабл.54.
Необходимые для расчета параметры, характеризующие данный типо-
размер: Кьк=О,1; Ке=О,75; схк=0,9·10- 3 вm/см20С; Sс=9см2 ;
s0к=64см2; Ое=2,4кг; Vк=1370см8; Пк=825см2; ~=0,28;
"10 = (1+0,28)2 = 1,7. По (229) Е~ = Q = 100.
356

Далее по пунктам эJ1ектрическоrо расчета:
1. ~Рдоп = 0,9·I0-3
· 825·45 (1 + 0,28 Vi;7).100 ~- 4~30 вт.
2. ,~ Рдоп
=
4530 = 3630 вт.
""'
у 1,25
3'-
3630
1345
'
1 135
·
Pк-l+l, 7 -=
вт, Ре= ,7· ,4 =2285вт.
'
l 2285
4.Р·= -·
= 425 вт/кг.
l
2,4 1,6·1,4
'
{425
5.Порис.47Рп=600вт/кг,В=10ООО
-
~ 8500 гс.
600
6.Ре=р~=2285вт.
7.w
Е
108
- -- -- -- -- - = 0,0261 виток/в.
4,44°15° IОЗ·О,75·9·8500
8. w1 = 92ОО·О,О261 = 220; Wz = 1, 1 ·570·0,0261 ---' 16.
1,1
9",-
...
/
1345
216/2
. / - V 0,021·0,1·13'i0·1
=
'
а мм.
10. /"'=
9200
=6,5 а. / 1 =2" f2(~·l60)2 +6,52=
21t·l5°IQ3.Q,015
v 220
= 17,7 а.
11. Изоляция - заливка термореактивным компаундом.
' v- 17,7
2
'
,;-: -:;-; - 160
2
q1=
1,35·-- ~1мм;q2=v1,35·-- = 8,6мм.
21,6
21,6
Для первичной обмотки выбираем провод ПЭВ-2 диаметром 1, 16 мм
r
(q 1 = 1,06 мм1). I(оэффициент увеличения сопротивления - по рис. 51 co-
r
ставляет 1,05, что допустимо. Для вторичной обмотки берем 4 провода
ЛЭШО 0,07 Х 630, наматываемые впараллель (суммарное сечение 4 Х 2,4 =
r
= 9,6 мм1). Для ЛЭШО -
=1.
,_
12. I(онструкция катушек - по рис. 17.
Сопротивления обмоток: R 1 = 1, 16 oAt, R, = 0,0082 ом.
106·220+ 96·16
Величина Кок= '
'
= 0,06 < 0,1, что и требуется.
54.102
13. После конструктивного размещения обмоток получено:
lк1=24см, д=0,5см; д1~д2=0,85см, ls~h= 10см.
357

По(21)Л'= 0,5+ 0·85+O,s5 ~1,07см.
3
2-220-1,07 ·2·1 ( 160-~)
По (21) Uк, ~
220 =О, 102 .;: О, 15,
1, 11-0,75·9 · 10 ·8500-2
что и требуется (так ка1<
14. L1 задано.
1 0,4.2202 .9
15.()=-·
= 0,18 см;
11 1+10-0,18
ко= ]1
~ 1.76;
2 0,015-108
0,9
о0 = 1,76·0,18 = 0,32 с.и.
16 Рк = 1,35(1,05·17,72 · 1,16+ 160 2 -0,0082) = 800 вт.
17. ~·=2285= 285
.
Л'tк =
(8()0+2285)·1,25
800
'
'
100-0,9-10 - 3
-825(1+ 0,28V2,85)
= 35°<45°.
18.11=1-
(800+2285)·1,25
=0959
1оз.90+(800+2285)·1,25 '·
19. Примем для режима l!спытаний при частоте 400 щ В = 8500 гс:
"
8
И 1 = 4,44-400·220 ·0,75·9 -8500 -10 -
= 220в;
•
WJ
16
•
И2= -
И1 =-·220=16 в; по рис. 47 р10 = 5 вт/кг,
W1
220
Р85=
--
.5 = 3,6 вт/кг·
•
( 8500 )2
'
10 ООО
'
Кр~~ Краз=l,4 (см. табл. 16),
р~ = KpP~,sGc = 1,4·3,6·2,4 = 12,2 вт.

ЛИТЕРАТУРА
А гей к и н Д. И. и др., Рук:>водство по проектированию эле~•ентов и систем
автоматики, Оборонгиз, 1959.
Бал ь я н Р. Х., О проектировании трансформаторов малой мощности нор­
мальной частоты, «Вестник электропромышленности», No 10, 1958, стр. 41.
Бал ь я н Р. Х. и Бардин с кий С. И., К выбору оптимальной геометрии
и конструкции трансформаторов малой мощности, •:Электричество», No 2,
1959, стр. 53.
БачелисД.С., БелоруссовН.И" СаакянА.Е.,Спrавочник,Элек­
трические кабели, провода и шнуры, Госэнергоиздат, 1958.
Булг а к о в Н. И., Расчет трансформаторов, Госэнергоиздат, 1958.
В а с ил ь ев Д. В., Расчет трансформаторов, Ленинградская военно-электро­
техническая академия РККА им. С. М. Буденного, Ленинград, 1933.
В ей н б ер г М. д" Э ссен с он А. Я:" Технология производства тороидаль­
ных трансформаторов с витыми магнитопроводами, «Радиотехническое
производство», No 10, 1957.
Гурвич Е. И" Кондорский Е. И., Попова В. П., Проницаемость
и потери магнитомягких сплавов разных толщин в переменных полях,
Прецизионные сплавы, Сборник трудов ЦНИИЧМ, выпуск 15, Государ­
ственное научно-техническое и1дателLство литературы по uерной и цвет­
ной металлургии, М" 1956, стр. 131.
Дым к о в А. М. и Ф 11 н г ер и т Ш. Е" Расчет однофазных трансформаторов
мощностью до 10 1шловольтампер с естественным воздушным охлажде­
нием, «Энергетик», No 1, 1957. стр. 33.
Ермолин Н. П. и ВагановА.П" Расчетмаломощныхтрансформато­
ров, Госэнергоиздат, 1957.
3аймовскийА.С. и Чудновская Л.А.,Магнитныематериалы,Гос­
энергоиздат, 1957.
К и с сель Е. И., Высоковольтные малогабаритные сухие трансформаторы
и дроссели, «Радиоэлектронная промышленность», No 7, 1958.
Михее в М. А., Основы теплопередачи, Госэнергоиздат, 1956.
Петр о в Г. Н., Электрические машины, Часть J, Трансформаторы, Госэнер-
гоиздат, 1956.
Пи от ров с кий .Л. М" Элrктрические машины, Госэнергоиздат, 1949.
Терентьев Б. П., Электропитание радиоустройств, Связьиздат, 1958.
Федосее в Д. Н., Технология изготовления силовых трансформаторов и
дросселей, Госэнергоиздат, 1959.
U ы к ин Г. С" Трансформаторы низкой частоты, Связьиздат, 1955.
Новые электроизоляционные материалы, выпуск 2, Центральное бюро техни­
ческой информации Мосгорсовнархоза, М., 1958.
Справочник по электротехническим материалам, т. !, Электроизоляционные
материалы, часть первая, Свойства материалов. Под общей редакцией
Ю. В. Карицкого и Б. М. Тареева, Госэнергоиздат, 1958.
Справочник по электротехническим материалам, т. 11, Элект1юизоляционньн~
материалы, часть вторая, Методы испытания и применения материалов.
Под общей редакцией Ю. В. Карицкого и Б. М. Тареева, Госэнер.~ч­
издат, 1959.

ПРЕДМЕТНЫИ УКАЗАТЕЛЬ.
Авиационная аппаратура 15
Автотрансформатор 311
Алюминий 20, 78, 122, 185, 188, 200
203, 207, 225, 233
Амортизация сердечника 31
Анодные обмотки 160, 161
Лнодный трансформатор 160
Безотходная штамповка 18
Бескаркасная катушка 23
Большой мощности т. м. м. 12
Большой т. м. м. 12, 210
Броневой сердечник из штампованных
пластин 14
Броневой сердечник ленточный 18, 19
Броневой трансформатор 13, 45, 49,
219
Бумаги электроизоляционные 24, 28,
65, 70
Буртик изоляционный 24, 26
Бытовая радиоаппаратура 1~ 21~
262, 263
Вариация размеров сердечников 213,
215
Векторная диаграмма т. м. м. 137
Весов соотношение 211
Вес т. м. м. 163, 220, 222, 312
Вес удельный 163, 164, 221
Витковая изоляция 20
Выводы катушек 16, 34, 35, 92
Влияние коэффициентов заполнения
181
-
материалы сердечника 187
-
п~регрева 180
-
проводникового материала 188
-
частоты 177
-
режима работы 174
В1>1бор сердечника из ряда сердеч­
ников 258, 273, 295
-
-
произвольных размеров 245
-
-
через электромагнитные на-
грузки 246
Выбор сердечника через удельный
объем 249
ЗfЮ
Выбор ти1па т. м. ~r. 223
Выпучивание магнитного потока 345
--
проводнпкuв 121
Высокая частота 13
Высоковольтные т. м. м. 13, 26--32,
49, 67-69, 92
Высокопон~нциальные т. м м. IЗ,
33, 49
Выходные трансформаторы 10, 337
настраиваемые 338, 345
-
-
ненастраиваемые 338, 342
Газ инертный 26, 65, 76
Габаритная мощност1, типоразмера
273, 294, 350
-
-
трансформатора 239, 350
Галета 21, 122
Галетная обмотка 21
Галетный трансфорыатор 21, 26, 34,
39, 48, 237
Геометрии т. м. м. анализ 198
--
-
коэффициенты 167, 192
Геометрия т. м. м. 167, 191, 194-207
--
-
вт 343
--
-
оптимальная 198, 201-208
Гетинакс 28
Гибка ленты 105
Гильза катушки 23, 24
Гофр.ирО1ва1J1ная лента 19
Граничные мощности 144, 145
Груrппа •ряда сердечни1ков 213
Группы качест•ва сердечни•юов 119
Двухка11ушеч1ный СТ 163
Диаметры проводов 86-89
Емкостный накопитель 10, 314
Е-образная пла·стИl!lа 17
Е-·образный сердечник 17
Жмезоникелевые сплавы 51
Ж~обчаТЫ\! сердеч1щ·юи t9

Заделка торцов 26, 33
Зазор в сердечни,ке 41, 42, 103, 116,
120
-
-
вт 345, 355
Закон роста 166, 171, 172
ЗалИJвка в форму 27, 127
Залювочные ком~паунды 67, 68, 74,
123, 127
Замюнутые лент'оч1ные сердечн.и1К.и 18
За~полнение окна 20, 121, 122, 301,
303
-
-
неполное 209, 217, 310
За~поJ11Нение сердечника 16, 94, 117
Заряд нако,rштеля 315
-
неполный 315
-
ПОЛНЫЙ 315, 330
-
уокоре111ный 315
Зарядн,ое сопрюти•вление 314
Измерительный трансформатор 12
Изоляци.он1ная ги.льза 23, 24
Изоля111ионный буртик 24, 26
Изоляция 'ВИтко1вая 20, 78
-
катушек 21, 301
-
катvшек ~высоковольтных т. м. м.
26, 35, 67-69, 92
-
катушек МiИЗКЮВОЛЬТНЫХ т. 'М. м. 21
Изоля111ия ленты желеэони,келевой
111
-
-
холоднокатаной 98
Из·оляUJИя корпусная 23, 28, 65, 302
-
литая 27, 28, 33, 35, 67
-
межобмотючная 26, 28, 65, 302
-
111ластин 93
-
слоевая 24, 28, 65
Импульсный ~режим 10, 14, 338, 339
-
трансформатОiр 12, 42, 63
Иiнду;ктив1юсть первичная 339, 342,
355
-
'рассеяния 306, 342, 355
Инд~укция ма,гнлrJ"!/ая 129, 130, 143-
145, 165, 224, 273, 274-293, 297,
307
-
-
вт 344, 354
Инертный газ 26
ИопытателЬ~Ное напряжение 296, 302
I<а1р1каоная ,катушка 23
I<a·/JIКacы ·кат;уше~к 23-25, 122
I<ата.лизаторы полимеризации 123
l(атушек .выводы 34, 35
l(атушка беока,р,ка,сная 23
-
каркаСJНая 23
l(атушюи 16, 20, 120
-
вт 346, 355
!<;ласе ИЗОЛЯ!tиrll 64:
1\.11жс 11arperюc1oii1<.ocr11 64. 70 -77
к..1. р. 28, 67, 68
l(ом:пау~нды ИЗОо1ЯЦИОННЫе 27, 65-68,
74, 123, 127
-
пропиточные 125, 126, 128
КоJЮвекция 153
КонценТ1рлческ;ие обмотки 22
КоронироваНJ1е 33, 36
Короткое замыкание т. м.1м. 133
Корпусная изоляция 24, 28, 65
К!оэффициент геометрии 167, 192
Коэффю.t1иент за~полнения окна 20,
121, 122, 181, 208, 216, 241, 242,
244, 274-293
-
за1полнения ,сердечнИ1Ка 16, 94, 117,
181, 208, 216, 240
-
рас111ределен1Ия юl<!на 129, 243, 245
Коэфф1Ициенты для 'ра1счета т. м. м.
240, 274-293
к. п. д. 234, 243, 305, 356
Крепление трансформатора 44
Лаки 65, 66, 74, 76, 124, 125
Лакоткань 65, 70
Лента медная 20, 25
Лента холод~юкатаная 50
Ленточ1ные сердечники 18, 214
--
-
замкнутые 18
-
-
разъемные 18
Лепестки 34
Литая изоляция 27, 28, 33, 35
ЛучеиQпуска'Н'Ие 153
Магнитная •проницаемость 61, 116,
120, 345, 346
Ма·rнитные материалы 49, 187, 343
-
ОВОЙСТ!Ва 51-64
Макоомальный ток заряда 317, 323,
324, 329, 332
Малой мощнос11и т. м. .м. 12, 210
-
-
тра1нсфор1матор 10
Малый т. м. м. 12, 210
Материа\11ы маrни11Ные 49, 187, 343
-
э~ектрОIИЗОJ!ЯЦИОНIНЫе 64
Медь 78
Межобмоточная изоляция 26, 28, 65
Многослойная обмотка 21
Монюлитность сердечн.ика 20
Монтажные провода 91
Морозостой~кость 68
Мощносrгь втор,ичная 164, 239
-
~габа'Ритная 239, 350
-
типоразмера 273, 294, 350
-
ха1рактерная 352, 353
-
граничная 132, 144, 145
--
f{амагничи,вающая 131, 168
361

Мощнос·1ъ электрома1·нит11а11 129, 164
Мощные траноформаторы 16
Наборные сердеч•ники 16
Навивка сердечников 99, 115
Наrревостойкоеть, классы 64, 70-77,
79--84
Нагрузка т. м. м. 137
Назем1ная аппаратура 15
Накопитель 10, 314
Намагнич·нван.ия ·кривые 59, 169
Намагничwвающая мощность 51, 131
-
сила 51, 118, 168
Нама•rшичивающий ток 131, 132, 142,
221, 245, 300, 301
НамоП<а катушек 120
На.полнG!теJJJь 67, 123
На1пряжение выпрямленное 160
--
действующее 160
-
короткrою замыкания 133
-
испытателыное 296
Настра1иваемый ВТ 338 .
Ненас'!\ра~иваемый ВТ 338
Непол·ное за.rтолнение окна 209, 217
НепмноконценТ'рические обмотки 22
Неполный заряд •накопителя 315
Низковольттные т. м. м. 13
Нормали 18, 213
Нормальная частота 12, 52, 63, 130,
140
Нормальной часrоты т. м м. 167, 175,
179, 181, 185, 187, 203, 210, 220,
227, 235, 247, 252, 307.
Обволакивание 27, 65, 128
Обезжир·и.вание ленты 95, 111
Общу.в т. м. м. 156, 157
Обла·ст.и применения т. м. м. 14
Обмотка галетная 21
-
•мноrоолойная 21
-
се1щионнро~ва1нная 21
-
целыная 21
Обмо1'ки ВТ, схемы 338, 347
ОбмотК!и .1юнцентричесюие 22
-
неполноК!онцентричеокие 22
-
разделенные 22
-
чередующиеся 22
Обмоток взаиморааположение 21
Обобщенный экономический показа-
тель 164
-
-
vдельный ~показатель 164
Объем-. за1нятый катvшками 182
-
-
сер•дечнИJКом 182
Объем т. м. м. 163, 220, 222, 312
-
-
удельный 163, 221
Оксидирование 78, 93
О-образная пластИ111а 17
О-образный сердечник 17
362
Оптимальна 11 геометрия 191, 198.
201-208
Опl'И'Мальное соотношение потерь
174
Опттимальные коэффициенты запо.1-
нения 186, 208, 216, 245, 257, 295
-
э,1ектромаrнитные нагрузки 224
Оптимальный режим заряда 327
-
тра:нсформатор 164
Оргстекло 28, 72
~новные .размеоры сердечника 191
Оттвердители 123
Отверждение горячее 127
-
хо.10дное 127
Отжи•г пластин 93
-
сердечн·иков 99, 106, 115
Очистка ленты 95, 111
Падени•я 1на1аряжения 138-140, 299
Пай·ка проводов 91
Паста изоляционная 26
Пауза зарядная 315
Перегрев 140, 146, 147, 165, 180, 225,
227, 234, 294, 305
-
высокий 145, 146, 181
-
расчет 147, 305, 356
Пиковый трансформатор 12
Пластины, лакировка 68, 93
Пластины с уширенным ярмом 18
-
т. м. м. наименьшего веса 18
--
т м. м. наименьшей стои'Мосrи 18
-
штам1пова1н·ные 17
Пластиф.И'каrоры 123
Пласт-мас·сы 28
Пленюи иэоляuщюнные 24, 65, 72
Плотность тока 129, 140, 144, 145,
165, 224, 273-293, 299, 307, 356
П-·об~ра31ная пласТИIНа 17
П-образный сердеч.нИJК 17
Поверхности охлаждения 147, 148,
151
ПоверХ•НОСТ'НЫЙ эффект 78
Повторно-,юра11ковременный ретим
14, 159
Повышенная частота 12, 14, 53, 54,
62, 63, 67, 130, 132, 134, 139, 140,
224
Повышенной частоты т. м. м. 165,
174, 177, 180, 183, 187, 198, 210,
219, 225, 235, 247, 250, 307
Подrо'ГО·ВIКа ленты 95, 109
Покрытие катушек 26
-
противокоро111.ирующее 33, 128
Пол.и.мериэаUJИя 1<iомпаунда 127
Пол1ировка 110
По.mиэф.И!рi!!Ые К!ОМпаунды 27
Полный за.ряд НЗК!ОПИ'l'МЯ 315
Постоянная за1ряда 3Щ 325

Потенциал высокий 13
Потери 1В сердечнике 61, 94, 118, 119,
131, 148, 158, 298, 346, 350, 353
Потери в катушках 148, 158, 298, 353
Потери удель.ные 59, 60-62, 94
Потерь ·расчет 158
-
соотношение 149
Пресс-материалы 65, 76, 122
Прес·сованные сердечники 20
Примеры расчета силовых т. м. м.
247, 255, 257, 307
-
-
т. м. м. для заряда накопите-
лей 333
-
-
вт 356
Провода обмоточные 79-91
-
-
размеры и сечения 86-89
-
-
теплостойкие 85, 92
Пр·ОВОДJН.ики обмоток 20
Прокла~~и изоляционные 28
ПропиТIКа .ка1"ушек 26. 28, 33, 65--67,
74, 76, 123-126
-
сердечН'lrюо.в 102, 103, 115, 116
Рад1ИалЬ111ые сердеЧ'Н~и БТ 46
Раэбавитель 124-127
Раз1делен1ные обмотки 22
Размеры сердечников 191, 259-272
Размещение обмоток 301, 303
Разрезка .11енты 96
Разъемные ленточ1ные сердечники
18, 39
Раосеяние 135, 221, 306, 342, 355
Расчет.ные ~коэффициенты 240
Расчет авто'J1Ра:н~оформаrор·ов 311
-
вт 350
-
СИЛОВЫХ Т. М. IМ. 239
-
эле1<11ричеокий 295
-
исх0~дные да1нные для БТ на
штампова:нных сердечниках 275-
280
-
-
-
-
БТ с уширенным ярмом
281
-
-
-
-
БТ на ленточных сердеч-
никах 283--285
--
-
-
-
ст 285-287
-
-
-
-
тт 288-290
-
-
-
--
3Т 291-293
-
при непол1ном заполнении 311
-
т. м. м. для заряда накопителей
330
РеЖJИм заряда накопителя 326
-
1J11ропитки 124-126
-
~ра,боты 14, 338
-
электрома'Гнитный 166, 174
Рsrды сердечни·ков 212, 259-272
-
-
Е.1216, 270-272
-
-
OJI 216, 268, 269
=--
flЛ 2\5, 2Щ ~U\7
Ряды сердечников Ш 213, 259--261,
--
-
шл 214, 264, 265
-
-
ШУ 214, 262, 263
Ряды т. м. м. 237, 238
-
-
галетных 237
---
-
броневых 238
Gбор,ка сердечников в.перекрышку 17
-
-
в стык 17
--
-
поэлементная 108
Сбор.ка т.рансформаторов 38, 128
GвоЙiсr1ва железо·никелевых сплав.ов
52-63
-
ленточных сер.дечников 117
-
магнитодиэлект,рюrов 58
-
трансформаторных сталей 52-63
-
ферр·итов 58
СекционировЗJ11,ная обмотка 21, 29-
31
Секция обмют~ки 21
Сердеч1ни·ки 16
-
оснавные ~размеры 191
-
'Ряды 212, 259-272
Сердечник ленточный бро·невой 18,
19
-
вт 343
-
ЗаМ.К·НУТЫЙ 18, 99, 118
--
разъемный 18, 102, 118, 119
--
·С одним .резом 39
--
соста1вной Тlрехфазный 19, 20
-
стерж1невой 18, 19
-
тороидальный 18, 19
-
трехфазный 18, 19
-
U-об.раз•ный 19
Сечение ~на 130
-
11ровщ~ов 86-89
-
сердечника 129
Ои.11овые т. м. м. 1О
<Скваж·ность 338, 350
Слоевая и·золяция 24, 28, 65
Смолы термореакти1вные 27
С-обtразный сердечник 19
Соотношение потерь 149, 297
-
ооти1мальное 174
Сопро'Г'ИIВЛение зарядное 314, 323, 324
-
критическое 323, 324
-
обмоток 303
-
.проводов 78
Сопротивление короткого замыка,ния
133, 136
Gочленение магнитопровода и кату-
шек 38
Gпециалыные кон1струкцwи т. м. м. 46
Опла1вы магнитные 51
Средней мощнос'Г'и т. м. м. 12
Средний т. м. м. 12
С.рок с.луж~бы 15, 27
Сталь траJнсфор1маторная 50
-
хол·одноката1ная 50 '
363

CrcкJJo жидкое 101, 105
Стеклоткань 65, 70
Стеклоэмали 101, 105
Стержrневой дв'Ухкатушечный т. м. м.
47, 163, 219
-
ленrочный сердечни.к 18, 19
-
одно'Катушечный т. м. м. 49, 221
-
сердечник наборный 14
-
т. м. м. 13, 45, 49, 163, 219, 237
Стоимость т. м. м. 163, 220, 222
-
-
удельная 163, 184
Стяжка пластин 18, 38
Ст·яжка ленточ1ного сердечн111ка 20,
41, 42, 128
Судовая аm1а.ратура 15
Сухие 11ра1Нсфо.рматоры 26
Оушка катушек 123
Таблица фун·кций 192
Таблицы оптимальной геомет1рии 201,
203
-
рядов серде~~•нико·в 259-272
-
-
-
броневых ленточных 264, 265
-
-
-
броневых наборных 259-263
--
-
-
стержневых 266, 267
-
-
-
тороидальных 268, 269
-
-
-
трехфазных 270-272
Таблицы ис~ю1д,ных дЗJнных .для элек-
три1Ческого ~ра1счета 275-293
-
броневых т. м. м. 275---285
-
стерЖ!невых 285-287
-
то.рОIИдаль~ных 288-290
-
трехфазных 291-293
Твердая изюля1Юия 28, 72
Т. в.к. 40
Текст~р·ованная ста.ль 50, 59, 95
Темпе~ратура допустимая 64, 70-77,
79-84
-
окружающей ореды 15
-
~перегрева 146
Тепловая постоян·ная т. м. ·м. 160
Теп.лоотдача 153, 157
-
резу.льти.рующая 154
Теплопроводность 154
ТеллосrгоЙ'Кое исполнение 15
ТермореактИ'вные омо.лы 27
ТiИIП ЮJIНСТРУ•КЦИИ 13, 219, 223, 240
ТЛ-сердечlfИки 270-272
т.м.м. 10
-
большой мощности 12, 210
-
мал.ой МОШ)НIОСТИ 12, 210
-
•НОр•мальной частоты 145, 167, 175,
179, 181, 185, 187, 203, 210, 220,
227, 235, 247, 252, 307
-
1П!ОВЫШенной 'Частоты 145, 165,
174, 177, 180, 183, 187, 198, 210,
219, 225, 235, ·247, 250, 307
364
Т. м м , рассчитываемые 110 падению
н11пряжения 205, 220, 231, 236, 247,
253, 307
-
.рассчитываемые по току rнамаг-
11ичиван1ия 207, 234, 247, 254
-
с.ред1ней мощности 12
То.к включения нЗJкопителя 317, 333
-
1вып1рям.ленный 160
-
дейст1вующий 160, 322
-
за1ряда накооителя 317, 323, 324,
329, 332
-
на·ма1гнич111вающий 120, 131, 132,
142, 168, 221, 245, 300, 301
-
пер.вичный 161, 300, 317, 323, 329,
340
-
Х·ОЛ.ОСТОГО хода 133, 305
Т·олщ11на из·оляции ~проводов 90
-
ленты холоднокаrганой 50
-
материа~ла ·сердечнИ'ка реко•ме~н-
дуемая 63, 64, 178, 343
-
-
---
роль 62, 120, 178
Тор•оидальный ленточный сеμдеч1111к
18, 19
-
т. м. м. 13, 36, 49, 121, 219, 222
Т·рехфазный ленточный сердечник
18, 19
-
т.м.м.13,224
Трансфо.рма·то1ры высоковольтные 13
-
вых·одные 337
-
1юизко·вольтные 13
-
пита1ния схем за.ряда 10
-
с высоюим потенциалом 13
Тропикоустойчивосrь 15, 70-77
Труб.кн электроиэоляционные 69
Угол 011сечки 315
Удельная стоимость т. м. м. 163, 184
-
цена 163, 184
Удельный вес т. м.1м. 163, 164, 221
-
о·бъем 163, 221
-
экономичеСIК'ИЙ ~показатель 164
Удельные 11ютери 59, 60-62
Уи;ладюи коэффициент 121
Ультраз.в1уюовые частоты 13, 14, 54,
56, 63, 67, 224, 337
У.ра1в!l'Ительный ток 348
Уско.ренный за1ря.д на·копителя 315
Учитываемые mотери ВТ 353
Уширение фолыги 122
Уши1рен·ное ярмо 17
U-образный серде1Чник 19
Ферриты 51, 58, 64
Фольга алюминиевая, намотка 122
Форма заливочная 27, 127
Фто,ролласт 65, 72, 76
Функции <р; 19?

Характерная мощность ВТ 3$2
-
-
типоразмера 352
Холоднокатаная сталь 50
Холостой ход т. м. м. 130
Цельная обмотка 21
Цена т. м. м. 163, 220, 222
-
-
удельная 163, 184
Частота 12, 177
-
высокая 13
-
~нормальная 12, 52, 63, 130, 140
-
повышен1ная 12, 53, 54, 62, 63,
67, 130, 132, 134, 139, 140, 224, 337
-
ультразву.ковая 13, 54, 56, 62, 63,
67, 224, 337
Чередующиеся обмотки 22
Число витков 129, 299, 354
ЧулК!и электр«жзоляционные 69
Ширина ленты холоднокатаной 50
Ш-образные пластины 17
-
сердечники 17
Штампованные пластины 16, 17, 93
Штампованные наборные серДеtJ»Иt<И
16, 93, 213
Штамповка ленты 105
Электрический расчет ВТ 353
Электрический расчет силовых т. м. м.
295
-
-
п,ри неполном заполнеюии 311
Электроизоляционные материалы 64
ЭкВIИ·Валентная схема т. м. м. 136
Эконом·ичоокий показатель обобщен-
ный 164
-
-
удельный 164
Электромагнитная мощность 129, 164
ЭлектропоJDюровка 11 О
Элеюrропрочность изоляции 67, 69,
70-77
Эмаль изоляционная 101, 105
Эмальпровода 78, 79, 80, 91
Эпоксидные компаунды 27, 36, 67,
74, 127
Эффективная магнитная проницае­
мость 116, 120, 345
Ярмо 17

ОГЛАВЛЕНИЕ
Отавтора......
3
Перечень условных обозначений
4
Введение.........
10
Глава !. Классификация трансформаторов малой мощности (т. м. м.)
12
§ 1. Классификация по электрическим параметрам
§ 2. Классификация по другим признакам
.
.
.
.
13
Глава 11. Конструкции трансформаторов малой мощности
16
§ 3. Основные элементы конетрукции
.
.
.
§ 4. Трансформатор в сборе
.
.
.
.
.
.
36
Глава III. Материалы, применяемые пр11 проектировании трансформато-
ровмалоймощности ......
49
§ 5. Магнитные материалы
.
§ 6. Электроизоляционные материалы
.
61
§ 7. Провода и их изоляция
.
.
.
.
78
Глава IV. Технология изготовления трансформаторов малой мощности 93
§ 8. Сердечники штампованные наборные
.
.
.
.
.
.
§ 9. Ленточные сердечники из трансформаторной стали
95
§ 10. Ленточные сердечники из специальных сплавов
109
§ 11. Свойства ленточных сердечню<0в
117
§ 12. Катушки трансформаторов
.
120
§ 13. Сборка трансформаторов
.
128
Глава V. Силовые трансформаторы
.
129
366
Вопросы теории
§ 14. Особенности рабочего процесса т. м. м ..
§ 15. Требования, определяющие расчет т. м. м.
§ 16. Тепловой режим т. м. м.
.
.
§ 17. Особенности, связанные с работой т. м. м. в схемах вы-
прямления
.
.
.
.
.
.
.
.
§ 18. Закономерности, определяющие технико·жономические пока-
зателит.м.м.................
§ 19. Влияние различных факторов на технико-экономические по-
казатели т. м. м. и пути И'< улучшения .
§ 20. Оптимальная геометрия т. м. м.
.
.
.
§ 21. Ряды сердечников для т. м. м.
.
.
.
.
.
§ 22. Сравнительные качества раз.~ичных типов т. м. м.
§ 23. Оптимальные электромагнитные нагрузки
.
§ 24. Коэффициент полезного действия т. м. м.
§ 25. Унифицированные ряды т. м. м . .
Расчет трансформаторов
§ 26. 1-Тhобходимые расчетные величины
.
.
§ 27. Определение основных размеров сердечников
140
145
160
163
174
191
212
219
224
234
237
239
245

§ 28. Электрический pacчr·r·
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
295
§ 29. Особенности расчета 1што1рансформаторов
.
.
.
.
.
311
Глава VI. Трансформаторы для питания схем заряда ем1юстных нако-
пителей............... ...... 314
§ 30. Процесс заряда накопителя
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
315
§ 31. Общие закономерности, характеризующие процесс заряда
.
317
§ 32. Расчетные зависимости
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
321
§ 33. Выбор режима заряда
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
326
§ 34. Учет особенностей различных схем выпрямления
.
.
328
§ 35. Методика расчета трансформаторов
.
.
.
.
.
.
.
330
§ 36. Примеры расчета
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
333
Глава Vll. Выходные трансформаторы специальных генераторов повы-
шенных и ультразвуковых частот . . . . . . .
337
§ 37. Классификация выходных трансформаторов
338
§ 38. Особенности выходных трансформа1оров
339
§ 39. Сердечники выходных трансформаторов
343
§ 40. Катушки выходных трансформаторов
.
346
§ 41. Трансформатор в сборе
.
349
§ 42. Расчет трансформаторов
350
§ 43. Пример расчета
356
Литература.....
359
Предметный указатель
360

БАЛЬЯН РОБЛЕН ХОРЕНОВИ'l
ТРАНСФОРМАТОРЫ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
Рецензент и научный реданор канд. техн. наук И. Г. Меерсон
Редактор Ю. И. Смирнов
Технический редактор Л. М. Шишкова
Корректоры: Э. В. J\раснова и М. И. Исаенкова
Оформление Е. И. Васильева
Сдано в набор 3/II 1961 г. Подписано к печати 'lfJ/Vl 1961 г Формат бумаги 60 Х 921/ 1в
Печ. л. 23,35 (вклейка).
Уч.-изд. л. 23,1.
Изд. No 900-59.
М-38847.
Тираж 10 300 экз. Цена 1 руб. 31 коп. Зак. 2777.
Судпромгиз, Ленинград, ул. Дзержинского, 10
Типография No 4 УПП Леисовиархоза. Ленинград, Социалистическая, 14

Замеченные опечатки
Стр
' Строка
Напечатано
Полжно быть
73 б графа
в
в
12 сн
t/ .. Х 10-б)з ·'f1, v
. . х 10-6)3qi,.
232 ф-ла 161
253 8и11сн
Рх
323
4сн
V2в
V2°E
353 7сн
1<л<".
1<v<v0
Р• .Х.. Ьальян.. Трансформаторы ма-юil мощхосnш

Цена1р.31к.