История электротехники

Результаты тепловых испытаний, комплекс технологических усовершенствований, новые способы изготовления изоляционных деталей из электрокартона позволили сократить размеры изоляционных промежутков, что дало возможность существенно повысить коэффициент заполнения обмоток в окне магнитопровода; разработка оптимальных схем шихтовки магнитопроводов и конструкции их крепления дала возможность снизить потери холостого хода на 15–20%.

Глубокие исследования электромагнитных явлений в трансформаторах и реакторах позволили разработать надежные методы расчета и снижения добавочных потерь от магнитных полей рассеяния, исключать местные перегревы в элементах конструкции и повысить эксплуатационную надежность. В 70–80-х годах внесен большой вклад в достижение динамической стойкости мощных трансформаторов, что является одной из самых актуальных проблем современного трансформаторостроения; усовершенствованы методы расчета прочности и устойчивости обмоток, внедрен ряд технологических и конструктивных мер, обеспечивших повышение стойкости трансформаторов к воздействию усилий при коротких замыканиях в эксплуатации.

Рис. 6.30. Трехфазный сухой защищенный трансформатор мощностью 25 кВ•А с пространственной магнитной системойа — общий вид; б — пространственный трехфазный навитый магнитопровод

Постоянное повышение технического уровня силовых трансформаторов достигнуто за счет применения трансформаторной стали с улучшенными характеристиками; внедрения транспонированных и многожильных проводов, что упрощает и ускоряет намотку обмоток при одновременном снижении добавочных потерь в них: внедрения новых марок трансформаторных масел с улучшенной стабильностью и повышенным сроком службы и целого ряда других научно-технических решений.

На основе комплексной разработки конструкции, технологических процессов и специального оборудования разработана серия трансформаторов I, II габаритов (до 1000 кВ•А) с пространственной конструкцией магнитопровода и использованием электротехнической фольги и ленты для обмоток (рис 6.30.).

Необходимое для современной энергетики преобразование переменного тока в постоянный наиболее целесообразно производить с помощью статических преобразовательных агрегатов, в состав которых входит трансформаторное оборудование: силовые преобразовательные трансформаторы, уравнительные и токоограничивающие реакторы, дроссели насыщения и др. Основными потребителями преобразовательных установок являются электролизные производства в цветной металлургии и химической промышленности, тиристорный электропривод прокатных станов в черной металлургии; электрифицированный транспорт; электротермия и т.д. Преобразовательные установки (рис.6.31) широко внедряются в современные технологические процессы (плазмотронная и электронно-лучевая плавка, электрохимическая обработка металлов и др.). Для этих целей разработаны, в частности, трансформаторы типа ТЦНП-40000/10 на ток 50 кА и напряжение 850 В для химической промышленности; ТЦНП-80000/20 на ток 63 кА и напряжение 850 В для цветной металлургии, сухие трансформаторы типа ТСЗП мощностью до 1600 кВ•А для метрополитена.

Рис. 6.31. Высоковольтный преобразовательный агрегат для питания электрофильтров газоочистки

Рис. 6.32. Электропечной трансформатор

Освоены и серийно выпускаются специальные трансформаторы, предназначенные для питания электропечей различного назначения: дуговых сталеплавильных, руднотермических, индукционных плавильных, печей электрошлакового переплава, по выплавке корунда и т.д. (рис. 6.32).

Несмотря на сложности, связанные с распадом в 1991 г. СССР, трансформаторостроение России продолжает развиваться, обеспечивая потребности энергетики. Наиболее важными направлениями дальнейших исследований являются: рост номинальных мощностей и напряжений; уменьшение потерь энергии в силовых трансформаторах; уменьшение их размеров и массы; повышение надежности; динамическая стойкость обмоток при коротких замыканиях. Решение этих проблем потребует преодоления значительных трудностей, связанных с ограничениями по габаритам и массе при транспортировке трансформаторов предельных мощностей, изучения и освоения материалов, способных заменить традиционно используемые в трансформа-торостроении. Поэтому уже в настоящее время разрабатываются железнодорожные транспортеры повышенной грузоподъемности; рассматриваются возможности перевозки трансформаторов водным путем, что снимет ограничения по габаритам и массе.

Большое внимание уделяется перспективам улучшения электромагнитных характеристик электротехнических сталей и повышению уровня автоматизации производства магнитопроводов, включая дальнейшее внедрение витых пространственных магнитопроводов.