Дизайн на силов трансформатор

Трансформатор е електрическа машина, която преобразува променлив ток от едно напрежение в променлив ток от друго напрежение.

Основните конструктивни елементи на силовите трансформатори: корпус, сърцевина, намотки, охлаждащо устройство, втулки и защитни устройства (разширител, изпускателна тръба и газово реле).

Намотките на трансформатора са подредени така, че магнитният поток, създаден от първичната намотка, прониква през повечето от вторичните намотки. Това изискване се осигурява от конструкцията на стоманената сърцевина, която представлява затворена магнитна верига. В зависимост от взаимното разположение на намотките и магнитната система, има два основни типа трансформатори: прът и броня.

В щангов трансформатор намотките са разположени върху прътите на сърцевината, които са свързани чрез игове, които затварят магнитната верига. Пръчковият тип се използва за захранване и редица специални трансформатори. Брониран трансформатор използва разклонена магнитна верига, която покрива намотката, сякаш я «бронира». Ядрената структура с подобна на броня се използва по-специално за малки еднофазни трансформатори.

Трифазен щангов трансформатор:

Магнитната верига на трансформатора, наречена сърцевина, е сглобена от листове от легирана стомана. За да не се затварят листовете, те са предварително покрити с тънък слой лак или залепени с хартия.

Ядрото се състои от пръти, носещи намотки и иго, което затваря магнитната верига. Напречното сечение на сърцевината трябва да бъде възможно най-близо до формата на бобините.

При правоъгълни намотки сечението на сърцевината е направено правоъгълно. С кръгла — ядрото има многостепенна секция. Ако сърцевината има голямо напречно сечение, тогава се правят надлъжни въздушни канали за отстраняване на топлината, разделяйки сърцевината на отделни пакети.

Листовете се изтеглят заедно с щифтове или нитове. Отделни листове не трябва да се свързват помежду си, тъй като в контактната равнина могат да възникнат вихрови токове. За да се предотврати затварянето на листовете през щифтовете и нитовете, върху тях се поставят изолационни тръби. Гайките и главите на нитове са изолирани от пресовите плочи на сърцевината с шайби от електрически картон.

В трансформаторите се използват два вида намотки: дискови и цилиндрични.

С дизайн на намотка във формата на диск, първичните и вторичните намотки са разделени на поредица от плоски дисковидни намотки, които се редуват последователно върху сърцевината на трансформатора.

При цилиндрична намотка първичната и вторичната намотки са разположени концентрично една спрямо друга. Намотката с ниско напрежение обикновено се поставя по -близо до сърцевината, тъй като е по -лесно да се изолира от стоманата.

При направата на намотки трябва да се прави разлика между изолацията на отделни проводници, изолацията между слоевете и намотките, изолацията между първичната и вторичната (вторична) намотка и изолацията на намотките спрямо сърцевината.

Намотките на трансформатора са изработени от медна тел, покрита с изолация. За изолиране на проводниците за навиване се използват хартия, понякога памучна копринена прежда, лаково (емайлово) фолио или няколко слоя изолация, например слой лак и слой копринена прежда, слой хартия и слой памук прежда и др.

Разделители от хартия се използват като изолация между слоевете. Намотките са изолирани с шайби или уплътнения от електрически картон, увити с лента, хартия или платно, напоени с масло.

Краищата на намотките на трансформатора се изваждат с помощта на втулки, които ги изолират от заземеното тяло (резервоар).

Трансформаторно устройство:

Има два основни начина за свързване на намотките на трифазен трансформатор: триъгълна връзка и звездна връзка. Когато намотките са свързани с триъгълник, фазовото напрежение е равно на линейното напрежение, а фазовият ток е 1,73 пъти по -малък от линейния. Когато намотките са свързани със звезда, фазовото напрежение е 1,73 пъти по -малко от линейното напрежение, а фазовият ток е равен на линейния.

Методът за свързване на намотките в трифазен трансформатор е от голямо значение, тъй като фазовият ъгъл на вторичното напрежение спрямо първичното зависи от него. Фазовото изместване между напрежението на първичната и вторичната намотка също зависи от посоката на навиване на бобините. За повече подробности вижте тук: Схеми и групи за свързване на намотки на силови трансформатори

Където са проектирани трансформатори за съвместна паралелна работа, необходимо е моментните потенциали на фазите на тези трансформатори да бъдат еднакви. Трансформаторите, които имат едно и също фазово изместване между линейните напрежения на намотките с високо и ниско напрежение, се приписват на една и съща група намоточни връзки, на които е присвоен номер в съответствие с обозначението на часа.

За изолиране на намотката от сърцевината и за изолиране на намотката с високо напрежение от намотката с ниско напрежение се използват твърди цилиндри, пресовани от печена хартия или цилиндри, изработени от електрически картон, така наречените меки цилиндри.

В трансформаторното строителство широко се използва специално минерално (петролно) масло, което се нарича трансформатор… Резервоарите се изливат с трансформаторно масло и в него се потапя сърцевина с намотки. Този дизайн е приет за силови трансформатори с висока мощност, за трансформатори на изправителни устройства с висока мощност, за импулсни трансформатори с висока мощност.

Трансформаторното масло, от което са отстранени влагата и примесите, тоест изсушено и пречистено, е добра изолация между намотките и металния корпус. В допълнение, трансформаторното масло, което има по -висока топлопроводимост от въздуха, отвежда добре топлината от активните части на трансформатора към външните повърхности на резервоара.

С увеличаване на мощността на трансформатора загубите растат по -бързо от геометричните му размери, което води до необходимостта от увеличаване на неговата охлаждаща повърхност. Вижте подробностите тук: Охлаждащи системи за силови трансформатори

На практика са използвани устройства, които преобразуват променливо напрежение, при което първичната и вторичната намотки са електрически свързани. Тези устройства се наричат ​​автотрансформатори.

Автотрансформаторът се различава от конвенционалния трансформатор по това, че неговите първични и вторични намотки са свързани не само индуктивно (както при конвенционален трансформатор), но и електрически.

Вижте също: Характеристики на работата на силови трансформатори