Паразитні вихрові струми в обмотках і сердечнику значною мірою відповідальні за втрати, особливо в трансформаторах на великі струми і при нелінійному навантаженні На Рис 79 показані шляхи цих струмів в провідниках Магнітне поле, позначене знаком «+», перпендикулярне до напрямку провідника, індукує напруги, що викликають протікання вихрових струмів у своїх петельках Напруження в суміжних провідниках знищують другдруга в середині Але проте залишаються струми, які течуть уздовж радіальної поверхні провідників, що збільшує омические втрати в обмотках в порівнянні з втратами від струму, що протікає уздовж провідника обмотки

Перекладання проводів за допомогою напівпетлі в середині обмотки зменшує вихрові струми, так як індуковані напруги протипожежні-

Рис 79 Перекладання проводів для зменшення віхрева: струмів

помилкові в місці скрутки Провід для великих струмів часто роблять з двох або трьох провідників, зібраних в бифилярно або тріфілярную скрутку Перекладання проводів використовується з ранніх днів телефонії для зменшення перекрестнюс спотворень і взаємодії між лініями живлення У лініях передачі енергії на великі відстані перекладання проводів застосовується для забезпечення фазової балансування

Вихрові струми в осерді також вносять свій внесок у втрати Хоча магнітне поле і направлено в площині пластин, вихрові струми течуть в їх поперечному перерізі, як показано на Рис 710 Ці струми можуть бути зменшені при зменшенні товщини пластин сердечника, що і використовується в високочастотних трансформаторах Однак з практичних міркувань, що стосуються ціни та зручності звернення, найбільш поширеним є застосування пластин з кременистого заліза товщиною 0014 дюйма (0356 мм) Проте в деяких спеціальних випадках використовуються пластини товщиною 0001 .. 0002 дюйма (00254 .. 0051 мм) На унікальному обладнанні заводу «Сендцімер» (Sendzimer) їх прокочують, а потім нарізають, як вартові пружинки, для виробництва тороїдальних сердечників Сплав, використовуваний в цьому випадку, може містити нікель і (або) молібден

Якщо напруга в первинній обмотці або струм у вторинній обмотці містять гармонійні складові, то втрати через вихрових струмів можуть значно збільшитися У першому випадку це відбувається через збільшення втрат в осерді, а в другому – через збільшення омічних втрат в проводах Широке поширення драйверів електродвигунів з регулюванням швидкості обертання, які зазвичай створюють віз-

Рис 710 Вихрові струми в Пласті сердечника

збурень в ланцюзі їх харчування, призвело до необхідності розробки стандартів на здатність трансформаторів працювати з великим вмістом гармонік в струмі вторинної ланцюга Ця здатність характеризується коефіцієнтом k, що визначаються як

де n – номер гармоніки, а / – середньоквадратичне значення струму на цій гармоніці Основна гармоніка при цьому – I \ Стандартні конструкції мають k = A і k = 13 Наприклад, струм вторинної ланцюга, що містить 20% пятої та 14% сьомий гармонік, матиме & = [1 + (02х5)2 + (014х7)2] = 3 Якщо зміст гармонік убуває назад пропорційно до основної, коефіцієнт k зростає лінійно з додаванням кожної гармоніки Важливо відзначити, що немає надійних способів оцінити можливість застосування стандартного трансформатора в ланцюгах з нелінійними струмами

Як показано на Рис 711, магнітне поле в трансформаторі збільшується від нуля в зоні внутрішніх витків первинної обмотки до максимуму в зоні її зовнішніх витків, а потім спадає до нуля в зоні зовнішніх витків вторинної обмотки Вихрові струми пропорційні магнітному полю, а втрати – квадрату струмів і, отже, поля З цієї причини втрати через вихрових струмів в основному сконцентровані поблизу зазору між первинною і вторинною обмотками

Для усунення проникнення у вторинну ланцюг трансформаторів синфазних перешкод з первинної мережі часто застосовують заземлений екран з мідної фольги, що розміщується між первинною і вторинною обмотками Цей екран називають електростатичною захистом, або екраном Фарадея Цей екран може викликати проблеми, якщо первинна і вторинна обмотки мають різну довжину в аксіальному напрямку або вторинна обмотка складається з декількох секцій, що використовуються не одночасно В обох випадках частина магнітного поля проходить радіально через екран, що може призвести до його перегріву і, як наслідок, до пошкодження ізоляції Цей випадок був згаданий на самому початку цієї глави

Рис 711 Втрати через вихрових струмів в обмотках

Рис 712 Нагрівання вихровими струмами екранів Фарадея з разлічпихматеріалов

Оскільки доводилося неодноразово зустрічатися з такою проблемою, це підштовхнуло автора до проведення ряду експериментів з визначення реакції ряду матеріалів, з яких міг би бути виготовлений екран Фарадея, на вплив магнітного поля, перпендикулярного поверхні зразків На котушку, збуджує магнітне поле, подавався змінний струм частотою 60 Гц Температура зразків вимірювалася за допомогою термопари Результати наведені на Рис 712 Цікаво, що сітка з того чи іншого металу забезпечувала практично таку ж електростатичний захист, як і суцільний лист, а опір екрану мало невелике значення Відповідно до результатів, наведеними на Рис 712, в компанії, де працював автор, в якості стандартного матеріалу для екранів Фарадея було прийнято використовувати монель або нержавіючу сталь

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)