CC BY
30
05.20.02
УДК 621.318.122
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПАСТЫ ПОВЫШЕННОЙ ВЯЗКОСТИ
© 2020
Иван Юрьевич Брагин, аспирант 1-го курса
ФГБОУ ВО «Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия» (Россия) Виталий Александрович Носков, кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения ФГБОУ ВО «Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия» (Россия) Пётр Николаевич Покоев, старший преподаватель кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения ФГБОУ ВО «Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия» (Россия) Пётр Леонидович Лекомцев, доктор технических наук, профессор, декан факультета «Энергетики и электрификации» ФГБОУ ВО «Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия» (Россия) Лариса Анатольевна Пантелеева, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения ФГБОУ ВО «Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия» (Россия) Даниил Александрович Васильев, старший преподаватель кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения ФГБОУ ВО «Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия» (Россия)
Аннотация
Введение: в статье показаны теоретические и экспериментальные исследования электротехнических свойств ферромагнитного материала.
Материалы и методы: выбраны материалы для изготовления ферромагнитной пасты с разной вязкостью с последующим сравнением их между собой и выбора более подходящей к использованию для заполнения магнитопровода трансформатора. Изготовлены две лабораторные установки для испытания электрической проводимости ферромагнитной пасты и проведены экспериментальные испытания. Проведены лабораторные испытания магнитной цепи трехфазного трансформатора до и после заполнения стыков пластин магни-топроводаферромагнитной пастой.
Результаты: полученные результаты вольт-амперных характеристик трансформатора были занесены в таблицу и рассчитана магнитная проницаемость каждой пасты для выявления лучшего результата. Обсуждение: были предложены несколько идей более простого и удобного заполнения магнитопровода трансформатора ферромагнитной пастой, для реализации этих идей необходимо было разработать и сравнить между собой ферромагнитные пасты с разными свойствами вязкости. Разновидности паст подверглись тщательному сравнению и обсуждению дальнейшего использования их при заполнении магнитопроводаферро-магнитным веществом. Для подтверждения правильности выбранной идеи заполнения магнитопровода появилась необходимость проведения опыта с трёхфазным трансформатором с последующим сравнением полученных результатов с опытами предыдущих образцов паст с низкими свойствами вязкости.
Заключение: из получившихся образцов ферромагнитных паст с разной вязкостью была выбрана одна из них, которая лучше всего подходит к заполнению магнитопровода трансформатора, что подтвердилось опытным путем заполнения магнитопровода трёхфазного трансформатора с последующим снятием вольт-амперных характеристик и сравнение их с предыдущими опытами.
Ключевые слова: вольт-амперная характеристика, вебер-амперная характеристика, вихревые токи, карбонильное железо магнитопровод, магнитная проницаемость, магнитомягкие материалы, петля гистерезиса, электротехническая сталь.
Для цитирования: Брагин И. Ю., Носков В. А., Покоев П. Н., Лекомцев П. Л., Пантелеева Л. А., Васильев Д. А. Разработка и исследование ферромагнитной пасты повышенной вязкости // Вестник НГИЭИ. 2020. № 6 (109). С. 36-47.
DEVELOPMENT AND STUDY OF FERROMAGNETIC PASTE OF HIGH VISCOSITY
© 2020
Ivan Yurevich Bragin, the post-graduate student of the 1st year FSBOU «Izhevsky State Agricultural Academy» (Russia) Vitaliy Alexandrovitch Noskov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» FSBOU «Izhevsky State Agricultural Academy» (Russia) Peter Nicolaevich Pokoev, senior lecturer of the chair «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» FSBOU «Izhevsky State Agricultural Academy» (Russia) Peter Leonidovich Lekomtsev, Dr. Sci. (Engineering), Dean of the faculty «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» FSBOU «Izhevsky State Agricultural Academy» (Russia) Larisa Anatolevna Panteleeva, Ph. D. (Engineering), Head of the chair «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» FSBOU «Izhevsky State Agricultural Academy» (Russia) Daniil Aleksandrovich Vasilev, senior lecturer of the chair «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» FSBOU «Izhevsky State Agricultural Academy» (Russia)
Introduction: the paper shows theoretical and experimental studies of electrical properties of ferromagnetic material. Materials and methods: selected are materials for making ferromagnetic paste with different viscosity and then comparing them with each other and choosing more suitable for filling the transformer magnetic core. Two laboratory plants were made to test the electrical conductivity of ferromagnetic paste and experimental tests were carried out. Laboratory tests of magnetic circuit of three-phase transformer were performed prior to filling of magnetic core plates with ferromagnetic paste and after filling it.
Results: the obtained results of the volt-ampere characteristics of the transformer were tabulated and the magnetic permeability of each paste was calculated to reveal the highest result.
Discussion: several ideas of simpler and more convenient filling of the transformer magnetic core with ferromagnetic paste were proposed, in order to implement these ideas it was necessary to develop and compare ferromagnetic pastes with different viscosity properties. The paste species were carefully compared and discussed for further use in filling the magnetic core with ferromagnetic material. In order to confirm the correctness of the chosen idea of filling the magnetic core, it was necessary to carry out an experiment with a three-phase transformer with subsequent comparison of the obtained results with experiments of previous samples of pastes with low viscosity properties. Conclusion: from the obtained samples of ferromagnetic pastes with different viscosity, one of them was selected, which is best suited to filling the transformer magnetic core, which was confirmed by experimental filling of the three-phase transformer magnetic core with subsequent removal of volt-ampere characteristics and comparison with previous experiments.
Keywords: volt-ampere characteristic, weber-ampere characteristic, eddy currents, carbonyl iron magnetic conductor, magnetic permeability, magnetically soft materials, hysteresis loop, electro technical steel.
For citation: Bragin I. Y., Noskov V. A., Pokoev P. N., Lekomtsev P. L., Panteleeva L. A., Vasilev D. A Development and study of ferromagnetic paste of high viscosity // Bulletin NGIEI. 2020. № 6 (109). P. 36-47.
Abstract
Актуальность. При сборке магнитопровода трансформатора из изолированных пластин электротехнической стали, неизбежно образуются воздушные зазоры, которые приводят к увеличению тока намагничивания и намагничивающей мощности трансформатора, соответственно, ухудшая его эксплуатационные характеристики [1, с. 21].
Введение
Заполнение стыков магнитопровода трансформатора специальной ферромагнитной пастой, значительно снижает магнитное сопротивление образующихся воздушных зазоров, благодаря высокой магнитной проницаемости данной пасты, состоящей из ферромагнитного порошка марки Р-10, на основе карбонильного железа, получаемого посредством разложения пентакарбонила железа согласно урав-
нению Fe(CO)5 = Fe + 5 (СО) и связующего элемента. Ферромагнитный эффект заключается в том, что при температуре ниже точки Кюри даже в отсутствии внешнего поля существует ферромагнитный атомный порядок. Ему соответствует параллельное расположение спиновых моментов, что при напряженности поля Н=0 ферромагнетик находится в состоянии самопроизвольного намагничивания. Магнитная восприимчивость сильно зависит от напряженности внешнего поля и температуры. К ферромагнетикам относят Fe, Ni, Co, Cd и их соединения, и сплавы [2, с. 12].
Ферромагнетики характеризуются тем, что у них присутствует кристаллическое строение и доменная структура при температуре ниже точки Кюри, также способность даже в слабых полях намагничиваться до насыщения, когда магнитные моменты всех атомов сориентированы по направлению внешнего поля.
Процесс намагничивания характеризуется зависимостью магнитной индукции от напряженности поля. Магнитная индукция связана с напряженностью внешнего поля. Численное значение магнитной проницаемости можно определить по кривые намагничивания материала, из которого сделан сердечник магнитопровода трансформатора. С увеличением напряженности внешнего поля увеличивается степень сориентированности магнитных диполей, отсюда растет магнитная проницаемость. Если все магнитные моменты доменов сориентированы по направлению поля, то магнитная проницаемость достигает максимального значения, которое соответствует состоянию насыщения, когда магнитная индукция максимальна. При дальнейшем увеличении напряженности внешнего поля, магнитная индукция уже не растет, и магнитная проницаемость снижается.
Карбонильное железо широко используется в самых различных отраслях современной промышленности, науки и техники. Среди них - производство алмазного инструмента, фармакология и многие другие. Чаще всего в промышленности используются следующие виды порошков: восстановленное, невосстановленное, силицированное и радиотехническое карбонильное железо, состав которых может допускать определенный процент примесей (обычно не более 3 %). Столь широкая область применения обу-славливаеттотфакт, чтокарбонильное железо купить сегодня можно на самых выгодных условиях.
В металлургии порошковое карбонильное рафинированное железо чаще всего выступает в качестве практически идеального сырья для изготовления многих разновидностей высокоточных деталей и механизмов, имеющих особо сложные формы.
Немалую популярность карбонильному железу вме-таллургической отрасли обеспечивает и тот факт, что вещество обладает отличными магнитными свойствами.
Карбонильное железо представляет собой порошкообразное вещество, состоящее из мелкодисперсных частиц высокочистого железа (чаще всего размер таких частиц составляет не более 25 мкм). Карбонильное железо - мелкодисперсный порошок чистого железа, который приготавливается путем термического разложения пентакарбонида железа. Оно характеризуется высокой дисперсией частиц, плотной структурой и округлой формой зерен без острых выступов. Чем выше частота, на которой работает сердечник из магнитодиэлектрика, тем мельче должны быть зерна в порошке карбонильного железа.
Используется для приготовления магнитоди-электрика, работающего в диапазоне частот до 100 МГц. Одной из основных областей использования карбонильного железа можно также назвать радиоэлектронику: в данной отрасли порошки используют для производства сердечников трансформаторов, которые могут работать в диапазоне средних, а также промежуточных частот. Еще одно свойство карбонильного железа - это высокая способность к поглощению микроволновых частот.
Сегодня карбонильное железо купить достаточно просто: большинство компаний, специализирующихся на оптовых поставках химического сырья и реактивов, имеют его в своем ассортименте. Чаще всего карбонильное железо поставляется в емкостях или специальных барабанах любыми видами транспорта.
Зерна карбонильного железа слабо окисляются. Для изолирующей связки магнитодиэлектрика на основе карбонильного железа часто применяют материалы растворимые в ацетоне или уайт-спирите. При желании можно растворить связывающее вещество нескольких сердечников, а из полученного порошка сделать сердечник больших размеров, использовав в качестве связующего вещества парафин или эпоксидную смолу.
В качестве связующего элемента для ферромагнитного порошка, ранее было предложено использовать графитную смазку для достижения достаточной вязкости ферромагнитной пасты, что позволит с легкостью заполнять воздушные зазоры магнитопровода. Однако, при проведении опыта на учебном трансформаторе, мы столкнулись с большими трудностями при заполнении магнитопровода трансформатора ферромагнитной пастой на основе ферромагнитного порошка и связующего материала
- графитной смазки, т. к. вязкость пасты не позволяла достаточно глубоко нанести ее в зазоры пластин магнитопровода. Это привело к тому, что пришлось полностью разобрать магнитопровод трансформатора и нанести ферромагнитную пасту на каждую пластину магнитопровода, для того, чтобы опыт состоялся [3, с. 1].
Стало понятно, для следующих опытов необходимо будет повышать вязкость ферромагнитной пасты, чтобы уменьшить трудозатраты на процесс заполнения магнитопровода трансформатора ферромагнитной пастой.
Материалы и методы
Для повышения вязкости ферромагнитной пасты, было предложено использовать другие связующие материалы, с которыми, получившаяся ферромагнитная паста не уступала бы по своим характеристикам предыдущей пасте - на основе порошка Р-10 и графитной смазки [4, с. 50]
Для выполнения данной работы были сформулированы цель, задачи, объект и предмет исследования:
Цель - улучшение свойств магнитопровода с помощью применения ферромагнитной пасты высокой вязкости.
Задачи:
1. Разработать различные составы ферромагнитных паст;
2. Создать лабораторную установку для исследования ферромагнитных паст;
3. Провести экспериментальные исследования;
4. Провести экспериментальные испытания эффективности заполнения стыков магнитопровода получившейся ферромагнитной пастой с самой высокой вязкостью;
5. Применить получившуюся технологию заполнения стыков магнитопроводаферромагнитной пастой на опытном образце 3-х фазного трансформатора.
Объектом исследования является процесс пе-ремагничивания магнитопровода переменным током [5, с. 5].
Предметом исследования являются характеристики паст и магнитопровода.
Для выполнения поставленных целей и задач были изготовлены две лабораторные установки:
1. Для определения магнитной проницаемости ферромагнитной пасты на базе магнитной цепи силового трансформатора ТС-280Р [6, с. 20].
2. Для экспериментального подтверждения эффективности заполнения стыков пластин магни-топроводов ферромагнитной пастой на базе магнитной цепи промышленного трехфазного трансформатора ТСЗ-1,5/1[7, с 141].
Задачи экспериментального исследования: снять вольт-амперные характеристики, определить электропроводимость и удельное сопротивление-ферроманитного порошка и пасты на его основе [8, с. 131].I
Для выполнения этой задачи были разработаны следующие составы паст:
1. Состав, содержащий 80 % ферромагнитного порошка марки Р-10 и 20 % графитной смазки;
2. Состав, содержащий 80 % ферромагнитного порошка марки Р-10 и 20 % мовиля;
3. Состав, содержащий 80 % ферромагнитного порошка марки Р-10 и 20 % смазки циатим-203.
За основу опытной установки выбрана магнитная система силового трансформатора ТС-280Р [9, с. 14].
Рис. 1. Схема лабораторной установи: 1 - магнитопровод трансформатора ТС-280; 2 - исследуемая паста; W1 и W2 - намагничивающая и измерительная катушки Fig. 1. The scheme of the laboratory installation: 1 - the magnetic core of the TS-280 transformer; 2 - the test paste; W1 and W2 - the magnetizing and measuring coils
Намотаны намагничивающая W1 и измерительная W2 обмотки, соответственно 316 и 200 витков. Напряжение регулировалось лабораторным автотрансформатором. ЭДС измерительной обмотки измерялась цифровым вольтметром В7-35 с высоким входным сопротивлением. Результаты исследований отражены в таблицах 1-3 и рисунке 2.
Для проведения опытов были взяты связующие материалы - графитная смазка, мовиль и циа-тим-203.
Графитная смазка - изготавливается путем загущения нефтяного масла с кальциевым мылом и графитом. Получившийся состав напоминает однородную мазь с цветом от темно-коричневого до черного цвета. Этой смазкой обрабатывают стальные и медные поверхности, подверженные окислению. Хорошая связь графитных пленок с окислами металлов обусловлена структурными особенностями графита. Молекулы графита слабо связаны друг с другом, между слоями всегда присутствуют молекулы воды и кислорода. Поэтому графит утрачивает свойства хорошего смазочного материала в вакууме. Обычные графитные смазки предназначены для узлов трения нагруженных механизмов (резьбовые, зубчатые, винтовые и т. д.). Эти смазки хорошо работают при температурах от -20 до +70°С. Графит хорошо работает в условиях влаги, но в сухой среде проявляет себя намного хуже. В среде инертных газов графит показывает неудовлетворительные смазочные свойства. Другой материал, который применяется в качестве добавки в пластичные смазки - порошкообразный дисульфид молибдена. Он ведет себя противоположным образом. Проведенный исследования показали, что смесь графитного и дисульфидмолибденового порошка обладает смазочными свойствами, которые превосходят свойства каждого из этих материалов по отдельности.
Мовиль - изначально предназначен для консервации автомобилей, им обрабатываются металлические поверхности кузова автомобиля наиболее
подверженные коррозии. Мовиль представляет собой вязкое вещество, состоящее из моторного масла, олифы и ингибрирующих добавок. Для повышения вязкости мовиля необходимо добавить в него растворитель (уайт-спирит или керосин). Защитное действие заключается в том, что мовиль образует плотную пленку на поверхности железа, препятствуя попаданию кислорода и воды из-за которых и образуется коррозия.
Циатим-203 - предназначен для подшипников качения, опор скольжения, зубчатых передач и т. д. Представляет собой мягкую мазь с гладкой текстурой. Цвет может отличаться от темно-коричневого до зелено-коричневого. При изготовлении этой литиевой смазки используется трансформаторное масло, вязкость которого увеличивают, добавляя в него полимерную присадку - винипол. Один из компонентов смазки служит гидрированный осерненный ка-шалотовый жир. Предельная температура смазки циатим-203 достигает 110 °С. При температуре выше указанной, начинается сильное испарение входящего в состав трансформаторного масла. По низкотемпературным свойствам циатим-203 немного уступает циатим-201, хотя и может считаться одной из лучших морозостойких смазок отечественного производства. Целесообразно использовать Циатим-203 при температуре до 45 °С. Основные характеристики циатим-203 после хранения в течение 5 лет меняются незначительно. После хранения в течение 2-х лет и более стандарт разрешает возрастание вязкости смазки при -30 °С на 1000 П и увеличение отпрессо-вываемости масла на 3 %. Широкому распространению циатим-203 не позволяет дефицитность входящего в состав кашалотового жира из-за сокращения добычи китов. В будущем намечены работы по замене кашалотового жира на технический саломас.
Результаты
По данным опытов и расчетов были построены вебер-амперные характеристики исследуемых образцов ферромагнитных паст [10, с. 229].
Таблица 1. Результаты исследования пасты с графитной смазкой Table 1. Graphite grease paste test results
U1,
I1,
E2,
Ф,
Bc,
Hc,
Fc,
F3,
Нз,
В
А
В
ао-5вб
А
Тл
А/м
А
А
А/м
17,5 34 49 61,5 73 114 145
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,5 1
11,7 22,7
32.4 40,9 48,3
74.5 91,9
26,35 51,1 72,97 92,1 108,8 167,8 206,98
15,8 31,6 47,4 63,2 79 158 316
0,211 0,409 0,584 0,737 0,87 1,34 1,66 40
9 15
19.5
23.6 28,9
55 300
2,76 4,65 6,05 7,32 8,96 17,05 93
6,57 13,48 20,68 27,94 35,02 70,48 111,5
16 300 33 687,5 51 687,5 69 850 87 551,3 176187,5 278750
7,29
6,84 6,36 5,94 5,6 4,28 3,35
Таблица 2. Результаты исследования пасты с мовилем Table 2. The results of the study of paste with movil
U1, I1, E2, Ф, F, Bc, Hc, Fc, F3, Нз,
В А В х10-5Вб А Тл А/м А А А/м Ц
7,6 16,3 24,7 32 39,1 68,7 107
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,5 1
5,1 10,7 16,1 20,9 25,5 44,9 68,2
11,5 24,1
36.3 47,1
57.4 101,1 153,6
15,8
31,6
47,4
63,2
79,0
158,0
316,0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,8 1,2
5,5 8,2 12,1 14,5 17,0 25,7 43,5
1.7
2,5
3.8 4,5 5,3 8,0 13,5
7,0 14,5 21,8 29,4 36,9 75,0 151,3
17618,8
36322,5
54561,3
73381,3
92162,5
187541,3
378143,8
2,9 3,0
3,0 2,9 2,8 2,4 1,8
Таблица 3. Результаты исследования пасты с циатимом-203 Table 3. The results of the study of paste with tsiatim-203
U1, I1, E2, Ф, F, Bc, Hc, Fc, F3, Нз,
В А В х10-5Вб А Тл А/м А А А/м Ц
15,7 0,05 10,5 25,1 15,8 0,2 8,2 2,5 6,6 16572,5 6,8
32,4 0,1 21,5 49,0 31,6 0,4 15,0 4,7 13,5 33687,5 6,6
47 0,15 31 71,0 47,4 0,6 18,2 5,6 20,9 52197,5 6,1
60,6 0,2 40,1 90,3 63,2 0,7 23,0 7,1 28,0 70087,5 5,8
72,4 0,25 47,7 107,4 79,0 0,9 27,5 8,5 35,2 88093,8 5,5
110 0,5 72,2 162,6 158,0 1,3 51,7 16,0 71,0 177466,3 4,1
140,7 1 90,6 204,1 316,0 1,6 210,0 65,1 125,5 313625,0 2,9
Рис. 2. Вебер-амперные характеристики исследуемых паст Fig. 2. Weber-ampere characteristics of studied pastes
Приведем пример расчета одной строки таблицы 1 для тока II [11, с. 120].
Имеем: II = 0,05А - ток намагничивающей катушки; Е2 = 11,7 В - электродвижущая сила измерительной катушки; Wl = 316 витков - число витков намагничивающей катушки; Wl = 200 витков - число витков измерительной катушки
Магнитный поток, создаваемый в магнито-проводе [5, с. 20]:
Фм =---, (1)
где / - частота тока.
Ф =
= 26,35-10-5 Вб.
4,44Х50Х200
Намагничивающая сила, создаваемая катушкой [12, с. 172]:
F = И^ Х /1 = 316 • 0.05 = 15,8 А . (2) Магнитная индукция в сердечнике
= Фм = 2б,з5Х10—5 0,211 Тл. (3)
с 5 1,25Х10-3 ' у '
Намагничивающая сила в стали [13, с. 100]
Fc = 2 х йс х ic
(4)
9А
где Яс = напряженность магнитного поля в стали.
^ = 2 • 9 • 0,155 = 2,76 А Намагничивающая сила, приходящаяся на зазор, заполненный пастой: 1 1 ^ = 1 - = 1 (15.8 -2.76) = 6,52 А. (5)
Напряженность магнитного поля в пасте [14, с. 96]:
Я, =т3 =
F3 6,52
S 0.0004
= 16300 А/м.
(6)
Действующее значение относительной магнитной проницаемости пасты
М = Т^-, (7)
где ро = 4п10-7 Гн/м - магнитная постоянная [15, с. 253].
V
0,211
V2 • 16300 • 4 • 3,14 • 10-7
= 7,29.
По данным таблиц 1-3 и рисунка 2 можно сделать следующие выводы:
1. Лучшими магнитными свойствами обладает состав, состоящий из 80 % порошка Р-10 и 20 % графитной смазки (наибольшая магнитная проницаемость составила 7,29).
2. По мере увеличения намагничивающей силы происходит насыщение материалов и их магнитные проницаемости постепенно снижаются [16].
3. Состав пасты на основе циатима-203 обладает более вязкими свойствами, по сравнению с составом на основе графитной смазки, тем самым более удобен в применении.
Обсуждение
Проводя опыты, было видно, что у ферромагнитной пасты со связующим элементом - циатим-203 самая высокая вязкость, которая способна снизить трудозатраты при заполнении ферромагнитной пастой магнитопровод трансформатора. Отсюда было принято решение, в ферромагнитную пасту со связующим элементом циатим-203 добавить больше этого связующего элементаи закрепить результат проведя опыт на 3-х фазном трансформаторе.
Для проведения опыта был взят 3-фазный трансформатор марки ТСЗ-1,5/1 и сняты вольт-амперные характеристики в режиме холостого хода [17, с. 64]
Разработана лабораторная установка для проведения опыта холостого хода трансформатора.
QF - автоматический выключатель, ТУ1 - регулятор напряжения, ТУ2 - испытуемый трансформатор, РУ - вольтметр. Для измерения параметров трансформатора был использован комбинированный прибор К505. Характеристики трансформатора снимались при изменении входного напряжения в пределах и = (0,5...1,2)ин [18, с. 122].
11,7
Рис. 3. Схема для испытания трансформатора в режиме ХХ Fig. 3. Diagram for transformer test in Idling mode
На первом этапе испытывали характеристики стандартного трансформатора. На втором этапе разобрали трансформатор, сняв с него все три обмотки и в образовавшиеся щели магнитопровода нанесли ферромагнитную пасту, после чего вернули обмотки обратно на магнитопровод и собрали его верхнюю часть, промазав воздушные зазоры ферромагнитной пастой.
После проведения испытаний трансформатора, были построены его характеристики: до заполнения магнитопровода ферромагнитной пас-
той и после заполнения ферромагнитной пастой с высокой вязкостью, а также, для сравнения, опыт с ферромагнитной пастой на основе графитной смазки (в соотношении 80 % порошка и 20 % графитной смазки) обладающей недостаточной вязкостью и большими трудозатратами при заполнении ею магнитопровода трансформатора [19, с. 136].
На рисунке 4 приведены зависимости мощности холостого хода от подводимого напряжения P = f(U):
P=f(U)
60
50
40
« 30 еС
20
10
50
100 U, B
150
200
После заполнения стыков пастой на основе циатим-203 / After filling joints with ciatim-203 paste
До заполнения стыков пастой / Until joints are filled with paste
После заполнения стыков пастой на основе графитной смазки / After filling joints with graphite lubricant paste
0
0
Рис. 4. Зависимость мощности потерь ХХ от напряжения Fig. 4. Power dependence of Idling losses on voltage
Из графиков видно, что после заполнения стыков магнитопровода снижаются потери мощности.
По данным опытов и построенным графикам получили, что при номинальном напряжении трансформатора, мощность холостого хода до заполнения стыков составила 45 Вт. После заполнения стыков пастой на основе циатим-203 составила 33 Вт [20].
Заключение
Разработанная ферромагнитная паста на основе порошка Р-10 и циатим-203 очень удобна в применении благодаря своей высокой вязкости. Высо-
кая вязкость позволяет проникать ферромагнитной пасте гораздо глубже в воздушные зазоры магнито-провода трансформатора без необходимости полностью разбирать сам магнитопровод. Такое заполнение магнитопровода ферромагнитной пастой позволяет снизить потери мощности трансформатора немного больше, чем предыдущему образцу пасты на основе порошка Р-10 (80 %) и графитной смазки (20 %), вдобавок значительно снизив трудозатраты по заполнению ферромагнитной пастой магнитопровод трансформатора. Благодаря этому, паста со связующим элементом циатим-203, пригодна для дальнейшего использования на практике.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев Н. К. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле : учеб. пособие. Чебоксары : Изд-во Чуваш.ун-та, 2009. 140 с.
2. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник. М. : Юрайт-Издат, 2013. 289 с.
3. Дымков А. М. Расчет и конструирование трансформаторов : учеб. пособие. М. : Высшая школа, 2012.
150 с.
4. Владимиров Э. В., Алексеев Н. К. Электрические машины постоянного тока : учеб. пособие. Чебоксары : Изд-во Чуваш.ун-та, 2009. 76 с.
5. Евстифеев В. В., Корытов М. С. Электротехнические материалы, пластмассы, резины, композиты : Учебное пособие. Омск : Изд-во СибАДИ, 2009. 36 с.
6. Васютинский С. Б. Вопросы теории расчета трансформаторов. Учебник. Л. : Энергия, 2007. 220 с.
7. Каганович Е. А. Испытание трансформаторов малой и средней мощности на напряжение до 35кВ -включительно : учебное пособие. Москва : Энергия, 2010. 143 с.
8. Семенов А. Л., Гаврилюк А. А., Душутин Н. К., Ясюкевич Ю. В. Магнитные материалы микро и нано-электроники : учеб. пособие. Иркутск : Изд-во ИГУ, 2012. 147 с.
9. Лейтес Л. В. Добавочные потери. В мн. : Трансформаторы. Вып. 5. Сборник обзорных статей. М.-наЛ. : Госэнергоиздат, 2013. 168 с.
10. Миндлин Б. И., Чеглов А. Е. Настич В. П. Изотропная электротехническая сталь : монография. М. : Инжиниринг, 2011. 239 с.
11. Пасынков В. В., Сорокин В. С. Материалы электронной техники : учебник, 6-е изд. Санкт-Петербург : Лань, 2010. 368 с.
12. Петрова Л. Г., Потапов М. А., Чудина О. В. Электротехнические материалы : Учебное пособие. М. : МАДИ (ГТУ). 2008. 198 с.
13. Петров Г. Н. Электрические машины. Ч. 1. Трансформаторы: учебное пособие. Москва : Энергия, 2007. 145 с.
14. Новожилов О. П. Электротехника и электроника. Учебник для бакалавров. М. : Юрайт, 2016. 653 с.
15. Тимофеев И. А. Электротехнические материалы и изделия : учебное пособие. Санкт Петербург : Лань, 2012. 267 с.
16. Мостовой А. С., Нуртазина А. С., Кадыкова Ю. А. Эпоксидные композиты с повышенными эксплуатационными характеристиками, наполненные дисперсными минеральными наполнителями // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. №. 3. С. 330-335. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-330-335
17. Чунихин А. А. Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. Москва : Энергия, 2009. 320 с.
18. Шишмарёв В. Ю. Электротехнические материалы : Учебник. МАДИ (ГТУ). М. : 2008. 198 с.
19. Бородулин В. Н., Воробьев А. С., Матюшин В. М. Электротехнические и конструкционные материалы: учебник для использования в учебном процессе образовательных учреждений, реализующих программы среднего профессионального образования. Москва : Академия, 2013. 275.
20. Железо карбонильное Р-10, Р-20, Р-100ф2. АО «Реахим» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. reachem.su/catalog/zh/zhelezo_karbonilnoe/ (дата обращения 24 ноября 2019 г.).
Дата поступления статьи в редакцию 10.03.2020, принята к публикации 14.04.2020.
Информация об авторах: Брагин Иван Юрьевич, аспирант 1-го курса
Адрес: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: vaniabra@mail.ru Spin-код: 4601-0762
Носков Виталий Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения
Адрес: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: noskov1938@yandex.ru Spin-code: 1629-4455
Покоев Пётр Николаевич, старший преподаватель кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения
Адрес: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: peter.pokoev@yandex.ru Spin-code: 5801-2686
Лекомцев Пётр Леонидович, доктор технических наук, профессор, декан факультета «Энергетики и электрификации»
Адрес: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: lekomcev@yandex.ru Spin-code: 6982-9254
Пантелеева Лариса Анатольевна, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения Адрес: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: panlar@bk.ru Spin-code: 8096-7236
Васильев Даниил Александрович, старший преподаватель кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения
Адрес: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: 79128747827@yandex.ru Spin-code: 5616-3870
Заявленный вклад авторов:
Брагин Иван Юрьевич: проведение экспериментов, компьютерные работы, оформление таблиц с результатами исследований.
Носков Виталий Александрович: постановка научной проблемы статьи и определение основных направлений ее решения.
Покоев Пётр Николаевич: обеспечение ресурсами, обозначение методологической основы исследования. Лекомцев Пётр Николаевич: критический анализ результатов исследований, анализ и корректировка текста статьи.
Пантелеева Лариса Анатольевна: решение организационных и технических вопросов при проведении экспериментов и подготовке текста, анализ текста статьи. Васильев Даниил Александрович: анализ и дополнение текста статьи.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Alekseev N. K. Teoreticheskie osnovyelektrotekhniki. Elektromagnitnoe pole: ucheb. Posobie [Theoretical bases of electrical equipment. Electromagnetic Field Tutorial], Cheboksary: Publ. Chuvash. un-ta, 2009. 140 p.
2. Bessonov L. A. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki. Elektricheskie tsepi [Test of ferromagnetic powder magnetic properties], Uchebnik. Moscow YUrajt-Izdat, 2013. 289 p.
3. Dymkov A. M. Raschet i konstruirovanie transformatorov: ucheb. posobie [Calculation and design of transformers] Moscow: Vysshaya shkola, 2012. 150 p.
4. Vladimirov E. V., Alekseev N. K. Elektricheskie mashiny postoyannogo toka: ucheb. posobie [DC electric machines: tutorial], Cheboksary : Publ. Chuvash. un-ta, 2009. 76 p.
5. Evstifeev V. V., Korytov M. S. Elektrotekhnicheskie materialy, plastmassy, reziny, kompozity: Uchebnoe posobie [Electrical Materials, Plastics, Rubber, Composites: Tutorial], Omsk: Publ. SIBADI, 2009. 36 p.
6. Vasyutinskij S. B. Voprosy teorii rascheta transformatorov [Questions of the theory of calculation of transformers] Uchebnik. Leningrad: Energiya, 2007. 220 p.
7. Kaganovich E. A. Ispytanie transformatorov maloj i srednej moshchnosti na napryazhenie do 35 kV -vklyuchitel'no: uchebnoe posobie [Testing transformers of small and medium power for voltage up to 35 kV - inclusive], Moscow: Energy, 2010. 143 p.
8. Semenov A. L., Gavrilyuk A. A., Dushutin N. K., Yasyukevich Yu. V Magnitnye materialy mikro inano-elektroniki: ucheb. Posobie [Micro and Nanoelectronics Magnetic Materials Tutorial], Irkutsk : IGU, 2012. 147 p.
9. Lejtes L. V. Dobavochnye poteri. V mn. : Transformatory. Vyp. 5. Sbornik obzornyh statej [Transformers Vol. 5. Collection of review articles], M.-L. : Gosenergoizdat, 2013, 168 p.
10. Mindlin B. I., Cheglov A. E. Nastich V. P. Izotropnaya elektrotekhnicheskaya stal': monografiya [Isotropic electrical steel], Moscow, Inzhiniring, 2011, 239 p.
11. Pasynkov V. V., Sorokin V. S. Materialy elektronnoj tekhniki [Electronic materials: textbook, 6th edition], Sankt-Peterburg: Lan', 2010. 368 p.
12. Petrova L. G., Potapov M. A., CHudina O. V. Elektrotekhnicheskie materialy: Uchebnoe posobie [Electrical Materials: Tutorial], Moscow MADI (GTU), 2008. 198 p.
13. Petrov G. N. Elektricheskie mashiny. CH. 1. Transformatory: uchebnoe posobie [Transformers: study guide] Moscow: Energy, 2007. 145 p.
14. Novozhilov O. P. Elektrotekhnika i elektronika [Electrical and Electronics], Uchebnik dlya bakalavrov. M. : Yurajt, 2016. 653 p.
15. Tihomirov P. M. Elektrotekhnicheskie materialy i izdeliya : uchebnoe posobie [Electrical Materials and Products Tutorial], Sankt Peterburg: Lan', 2012, 267 p.
16. Mostovoi A. S., Nurtazina A. S., Kadykova Y. A. Epoksidnye kompozity s povyshennymi eksplu-atacionnymi harakteristikami, napolnennye dispersnymi mineral'nymi napolnitelyami [Epoxy composites with increased operational characteristics, filled with dispersed mineral fillers], Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2018, Vol. 80, No. 3, pp. 330-335. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-330-335
17. Chunihin A. A. Elektricheskie apparaty. Obshchij kurs [Electric devices. Generalcourse], Uchebnik dlya vuzov. 5th edition, revised and supplemented. Moscow : Energiya, 2009. 320 p.
18. Shishmaryov V. Yu. Elektrotekhnicheskiematerialy: Uchebnik [Electrotechnical materials: Textbook], Moscow, MADI (GTU). 2008. 198 p.
19. Borodulin V. N., Vorob'ev A. S., Matyushin V. M. Elektrotekhnicheskie i konstrukcionnye materialy :uchebnik dlya ispol'zovaniya v uchebnom processe obrazovatel'nyh uchrezhdenij, realizuyushchihprogrammysredne-goprofessional'nogoobrazovaniya [Electrical and structural materials: a textbook for use in the educational process of educational institutions implementing secondary vocational education programs], Moscow: Akademiya, 2013. 275 p.
20. Zhelezokarbonil'noe R-10, R-20, R-100f2. AO «Reahim» [Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www. reachem.su/catalog/zh/zhelezo_karbonilnoe/ (data obrashcheniya 24 noyabrya 2019 g.)
Submitted 10.03.2020; revised 14.04.2020.
About the authors: Ivan Y. Bragin, the post-graduate student of the 1st year
Address: Izhevsk State Agricultural Academy, 426069, Russia, Izhevsk, 11 Student Str. E-mail: vaniabra@mail.ru Spin-code: 4601-0762
Vitaliy A. Noskov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» Address: Izhevsk State Agricultural Academy, 426069, Russia, Izhevsk, 11 Student Str. E-mail: noskov1938@yandex.ru Spin-code: 1629-4455
Peter N. Pokoev, senior lecturer of the chair
«Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» Address: Izhevsk State Agricultural Academy, 426069, Russia, Izhevsk, 11 Student Str. E-mail: peter.pokoev@yandex.ru Spin-code: 5801-2686
Peter L. Lekomtsev, Dr. Sci. (Engineering), Dean of the faculty «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» Address: Izhevsk State Agricultural Academy, 426069, Russia, Izhevsk, 11 E-mail: lekomcev@yandex.ru Spin-code: 6982-9254
Larisa A.Panteleeva, Ph. D. (Engineering), Head of the chair «Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» Address: Izhevsk State Agricultural Academy, 426069, Russia, Izhevsk, 11 E-mail: panlar@bk.ru Spin-code: 8096-7236
Daniil A. Vasilev, senior lecturer of the chair
«Electrical Engineering, Electrical Equipment and Electric Power Supply» Address: Izhevsk State Agricultural Academy, 426069, Russia, Izhevsk, 11 E-mail: 79128747827@yandex.ru Spin-code: 5616-3870
Contribution of the authors: Ivan Y. Bragin: implementation of experiments, computer work, designed tables with results of the study. Vitaliy A. Noskov: formulated the problem of the article and defined the main methods of solution. Peter N. Pokoev: provision of resources, specified a methodological basis of the study. Peter L. Lekomtsev: critical analyzing and editing the text.
Larisa A. Panteleeva: solved organizational and technical questions for the preparation of the text, analysing and supplementing the text.
Daniil A. Vasilev: analysing and supplementing the text.
All authors read and approved the final version of the manuscript.
Student Str.
Student Str.
Student Str.
