Технічні рішення щодо зниження втрат в магнітопроводах і матеріаломісткості трифазного трансформаторно-реакторного обладнання

Abstract

Обґрунтовано актуальність зниження втрат неробочого ходу у магнітопроводах трифазних трансформаторів (25–2500 кВА, 6–10 кВ) та реакторів у контексті посилених вимог EN 50464-1 та IEC 60034-30. Показано обмеження традиційних підходів (анізотропні сталі з косими стиками Steplap/Multi-step-lap, аморфні сталі, «капсульовані/кабельні» обмотки) щодо досягнення суттєвого зниження втрат без зростання матеріаломісткості. Запропоновано комплекс рішень: комбінування анізотропної, ізотропної та аморфної ЕТС; шевронні вставки з інтегральним зварюванням; ортогональне взаємне розташування шарів у планарних/просторових стикових магнітопроводах; перехід від прямокутних/кругових до багатогранних контурів (восьми- та шестигранних). Доведено, що шестигранні внутрішні контури та восьмигранний зовнішній контур зменшують нерівномірність поля в ярмах, прибирають «мертву» масу кутових зон і знижують втрати; для витих секцій усунення третіх гармонік забезпечується магнітним зв’язком/ортогональністю шарів. Для обґрунтованого вибору варіантів застосовано метод універсальних безрозмірних цільових функцій (маса/вартість/втрати), який уніфікує порівняння ЕМС ТТ/ТР.

-

The relevance of reducing no-load losses in magnetic circuits of three-phase transformers (25–2500 kVA, 6–10 kV) and reactors in the context of the enhanced requirements of EN 50464-1 and IEC 60034-30 is substantiated. The limitations of traditional approaches (anisotropic steels with Step-lap/Multi-step-lap joints, amorphous steels, “encapsulated/cable” windings) in achieving a significant reduction in losses without increasing material consumption are shown. A set of solutions is proposed: combining anisotropic, isotropic, and amorphous ETCs; chevron inserts with integral welding; orthogonal mutual arrangement of layers in planar/spatial joint magnetic conductors; transition from rectangular/circular to polygonal contours (octagonal and hexagonal). It has been proven that hexagonal internal contours and octagonal external contours reduce field unevenness in yokes, eliminate the “dead” mass of corner zones, and reduce losses; for twisted sections, the elimination of third harmonics is ensured by magnetic coupling/orthogonality of layers. For a reasonable choice of options, the method of universal dimensionless objective functions (mass/cost/losses) is used, which unifies the comparison of EMC TT/TR.