Обмотки трансформатора изготавливают из. Обмотки трансформатора: типы, материалы и особенности конструкции

Какие типы обмоток используются в трансформаторах. Из каких материалов изготавливают обмотки. Каковы особенности конструкции различных видов обмоток. Какие преимущества и недостатки у медных и алюминиевых обмоток.

Основные типы обмоток трансформатора

Обмотки являются ключевым элементом конструкции трансформатора, обеспечивающим его функционирование. Существует несколько основных типов обмоток, которые применяются в современных трансформаторах:

• Цилиндрические многослойные обмотки
• Винтовые обмотки
• Непрерывные спиральные обмотки
• Дисковые обмотки
• Слоевые обмотки

Выбор типа обмотки зависит от мощности трансформатора, рабочего напряжения, тока и других параметров. Рассмотрим особенности конструкции и применения различных видов обмоток более подробно.

Цилиндрические многослойные обмотки

Цилиндрические многослойные обмотки представляют собой несколько слоев проводников, намотанных вокруг сердечника трансформатора. Между слоями располагается изоляция. Основные характеристики таких обмоток:

• Используются для мощностей до 200 кВА на стержень
• Применяются при токах до 135 А
• Рабочее напряжение до 35 кВ
• Изготавливаются из круглого или прямоугольного провода
• При большом числе слоев разделяются на две катушки с охлаждающим каналом между ними

Цилиндрические обмотки просты в изготовлении, но имеют ограниченную механическую прочность при воздействии осевых усилий из-за небольших радиальных размеров.

Винтовые обмотки трансформатора

Винтовые обмотки наматываются по спирали из нескольких параллельных проводников прямоугольного сечения. Их особенности:

• Применяются для обмоток низкого напряжения при токах более 300 А
• Используются в трансформаторах средней и большой мощности
• Число параллельных проводников от 4 до 20
• Между витками оставляются каналы для охлаждения
• Требуется транспозиция проводников для выравнивания токов

Винтовые обмотки обладают хорошей механической прочностью благодаря значительным радиальным размерам. Это позволяет им выдерживать большие осевые усилия при коротких замыканиях.

Непрерывные спиральные обмотки

Непрерывная спиральная обмотка состоит из ряда дискообразных катушек, соединенных между собой без пайки. Ключевые характеристики:

• Применяются при мощностях от 60 кВА на стержень
• Используются для токов более 20 А
• Рабочее напряжение от 2 кВ
• Изготавливаются из прямоугольного провода
• Катушки наматываются по спирали
• Высокая механическая прочность

Непрерывные спиральные обмотки широко применяются благодаря простоте изготовления, надежности и способности выдерживать значительные осевые усилия.

Материалы для изготовления обмоток трансформатора

Для производства обмоток трансформаторов используются два основных материала — медь и алюминий. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки:

Преимущества медных обмоток:

• Более высокая прочность по сравнению с алюминием
• Удельная проводимость в 1,6 раза выше
• Меньшие габариты обмоток
• Меньшее тепловое расширение

Преимущества алюминиевых обмоток:

• Более низкая и стабильная стоимость
• Меньший вес обмоток
• Лучшая пластичность при намотке
• Подходят для распределительных и небольших силовых трансформаторов

Выбор материала обмоток зависит от требований к конкретному трансформатору и экономических факторов. В настоящее время алюминиевые обмотки получают все большее распространение, особенно в распределительных трансформаторах, из-за значительного преимущества по стоимости.

Особенности изоляции обмоток трансформатора

Правильная изоляция обмоток имеет критически важное значение для надежной и безопасной работы трансформатора. Основные виды изоляции обмоток:

• Эмалевая изоляция проводов
• Хлопчатобумажная изоляция
• Бумажная изоляция (для проводов прямоугольного сечения)
• Изоляция из стекловолокна (для сухих трансформаторов)
• Масляные каналы между слоями обмотки
• Твердая изоляция из электрокартона между катушками

При проектировании изоляции учитываются рабочее напряжение, условия эксплуатации, требования по нагревостойкости. Качественная изоляция обеспечивает длительный срок службы обмоток трансформатора.

Транспозиция проводников в обмотках

При использовании нескольких параллельных проводников в обмотках возникает проблема неравномерного распределения тока. Это связано с разным магнитным потокосцеплением проводников, расположенных в разных слоях. Для решения этой проблемы применяется транспозиция проводников.

Суть транспозиции заключается в периодической перекладке параллельных проводников по высоте обмотки. Это позволяет выровнять потокосцепление и снизить дополнительные потери от вихревых токов. Различают полную и частичную транспозицию проводников.

Транспозиция особенно важна для винтовых и непрерывных спиральных обмоток, где используется большое количество параллельных проводников. Правильно выполненная транспозиция повышает эффективность работы обмоток трансформатора.

Механическая прочность обмоток трансформатора

Обмотки трансформатора подвергаются значительным механическим нагрузкам, особенно при коротких замыканиях. Поэтому обеспечение их механической прочности является важной задачей. Основные способы повышения прочности обмоток:

• Использование проводников с высокой механической прочностью
• Применение обмоток с большими радиальными размерами (винтовые, непрерывные спиральные)
• Установка опорных изоляционных колец и реек
• Прессовка обмоток при изготовлении
• Бандажирование обмоток

Наиболее устойчивыми к осевым усилиям являются винтовые и непрерывные спиральные обмотки благодаря их конструкции из дискообразных элементов с большими радиальными размерами.

Охлаждение обмоток трансформатора

Эффективное охлаждение обмоток необходимо для обеспечения длительной и надежной работы трансформатора. Основные способы охлаждения обмоток:

• Естественное масляное охлаждение
• Принудительное масляное охлаждение
• Воздушное охлаждение (для сухих трансформаторов)

Для улучшения теплоотвода в конструкции обмоток предусматриваются специальные охлаждающие каналы:

• Радиальные каналы между катушками или группами катушек
• Аксиальные каналы между слоями обмотки
• Зигзагообразные каналы в катушечных обмотках

Правильно спроектированная система охлаждения позволяет повысить нагрузочную способность трансформатора и продлить срок службы изоляции обмоток.

Обмотки трансформаторов | Общие сведения о трансформаторах

Подробности

Категория: Теория

• трансформатор

Содержание материала

• Общие сведения о трансформаторах
• Магнитная система трансформатора
• Обмотки трансформаторов
• Бак масляного трансформатора
• Регулирование напряжения в трансформаторах
• Трансформаторы с плавным регулированием напряжения
• Нагрев трансформатора

Страница 3 из 7

Обмотки должны удовлетворять следующим требованиям: обладать надлежащими механической и электрической прочностью, нагревостойкостью, экономичностью (в отношении потерь), технологичностью, быть простыми в изготовлении, удобными и недорогими.
Медь долгое время была основным материалом, из которого изготовляли обмотки трансформатора. Мировая добыча меди ограничена, и темпы ее прироста меньше темпов роста мировой электротехнической промышленности.

В связи с этим медь стали заменять алюминием. Наиболее экономически выгодно оказалось использовать алюминий в трансформаторах, где он находит все большее применение. Но использование алюминия для обмоток трансформаторов связано с некоторыми трудностями. Так как электрическая проводимость алюминия составляет лишь 61 % проводимости меди, то сечение алюминиевых обмоток должно быть соответственно больше. При конструировании этих обмоток необходимо учитывать, что прочность алюминия на разрыв равна-—700 кГ/см2, а меди —2250 кГ/см2. Увеличенные размеры обмоток обусловливают повышение напряжения короткого замыкания трансформатора (см. § 1 главы III). Для его снижения приходится увеличивать диаметр стержней сердечника и уменьшать число витков, что ведет к увеличению размеров бака и объема масла. При этом возрастает средняя длина витка, что требует дальнейшего увеличения сечения для сохранения нужной величины активного сопротивления обмотки.

Провода, применяемые при изготовлении обмоток, бывают круглого сечения с площадью до 10 мм2 и прямоугольного от 6 до 60 мм2. Плотность тока в трансформаторах с масляным охлаждением лежит в пределах от 2,0 до 4,5 а\мм2, с воздушным — от 1,2 до 3 а/мм2.
Изоляция проводов должна удовлетворять требованиям в отношении нагревостойкости, теплопроводности, влаго- и химостойкости, механической прочности.
Для проводов обмоток масляных трансформаторов широко применяют хлопчатобумажную изоляцию, в трансформаторах небольшой и средней мощности используют эмалевую изоляцию (нагревостойкие эмалевые лаки), провода прямоугольного сечения изолируют также двумя слоями кабельной бумаги и хлопчатобумажной пряжей. Бумажная изоляция в комбинации с трансформаторным маслом при аккуратной сушке и высокой степени дегазации обеспечивает достаточную электрическую прочность.
Для пропитки обмоток трансформаторов в настоящее время применяют синтетические лаки и смолы. К последним относятся фенольные смолы. Применяемые в последние годы полиэфирные смолы отличаются хорошей пропиточной способностью, не образуют пустот.
Старение изоляции заключается в том, что в процессе эксплуатации ей сообщается некоторое количество энергии, которая, превращаясь в другие виды энергии, вызывает ухудшение качества изоляции. Энергия электрического поля, сообщаемая изоляции, превращается в тепловую, вызывая ее нагрев, химическую, вызывая разложение материала, механическую, образуя трещины, разрывы, расслоения.

Рис. 19. Обмотка трансформатора:
а — концентрическая; 6 — чередующаяся.
По взаимному расположению обмотки высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения подразделяются следующим образом:
а)   концентрические, расположенные друг относительно друга и вокруг стержня концентрически. Ближе к стержню обычно находится обмотка низшего напряжения но очевидным соображениям упрощения в таком случае изоляции обмотки от стержня;
б)   чередующиеся, в которых части обмоток ВН и НН по высоте стержня следуют поочередно (рис. 19).
При современной технике выполнения непрерывных обмоток концентрическое расположение проще, чем чередующееся с вынужденными пайками, и более
экономично как по затрате труда, так и по месту, занимаемому обмоткой в окне трансформатора. Чередующиеся обмотки трансформатора не только сложны в изготовлении, но при высоких напряжениях изолировать их друг от друга сложно и дорого. Но эти обмотки благодаря более тесному переплетению их отдельных частей имеют более полную электромагнитную связь, что уменьшает их индуктивное сопротивление рассеяния (§ 3 главы II). Для трансформаторов радиоустановок это имеет определенное значение. При чередующихся обмотках в высокоамперных и броневых трансформаторах отводы выполнять удобнее.

Рис. 20. Цилиндрическая двухслойная обмотка, намотанная двумя параллельными прямоугольными проводами.

Но в общем случае в силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, и трансформатор со стержневым сердечником и концентрической обмоткой следует считать основным типом в СССР.
Концентрические обмотки конструктивно могут быть цилиндрическими, винтовыми и непрерывными спиральными.
Цилиндрические обмотки бывают однослойные, двухслойные и многослойные. Однослойные и двухслойные обмотки наматывают по высоте соответственно в один или два слоя из прямоугольного провода. В последнем случае между слоями оставляют канал а для охлаждения (рис. 20).
Цилиндрические обмотки просты, но так как их радиальные размеры невелики, они не обладают достаточной прочностью при воздействии на них осевых сил. Применяют их в основном в качестве обмоток низшего напряжения, наматывая из одного или нескольких (до четырех) параллельных проводов, при номинальных токах до 800 а и мощности на стержень до 200 кВА.

Рис. 21. Цилиндрическая многослойная обмотка.

Рис. 22. Многослойная катушечная цилиндрическая обмотка.

Многослойную цилиндрическую обмотку обычно выполняют из круглого провода, наматываемого по высоте всего стержня в несколько слоев. При большом числе слоев обмотку делят на две катушки, между которыми оставляют охлаждающий канал а (рис. 21). Эта обмотка применяется главным образом для высшего напряжения до 35 кв в трансформаторах мощностью па стержень до 200 кВА. Она достаточно проста в производстве, но механическая прочность ее по отношению к осевым силам также невелика.

Рис. 23. Одноходовая винтовая обмотка.
Рис. 24. Непрерывная спиральная обмотка.

Многослойная катушечная цилиндрическая обмотка отличается от предыдущей разбивкой по высоте стержня на отдельные катушки, между которыми проложена изоляция а и могут быть охлаждающие каналы (обычно после каждых двух катушек). Будучи достаточно простой в производстве, она используется в качестве обмотки высшего напряжения до 35 кв при мощности на стержень до 335 кВА (рис. 22).
Винтовую обмотку (рис. 23) выполняют параллельно включенными, прилегающими друг к другу в радиальном направлении проводами (от 4 до 20) прямоугольного сечения. Витки, как и в цилиндрической обмотке, наматывают по винтовой линии, по между двумя соседними по высоте витками оставляют горизонтальный канал а шириной 4,5—6 мм. При большем количестве параллельных проводников их располагают в каждом витке в несколько слоев в аксиальном направлении или параллельные провода разбивают на 2—4 группы, каждая из которых образует самостоятельный винтовой ход обмотки. Обмотка в таком случае называется многоходовой.
Расположенные рядом в радиальном направлении несколько параллельных проводов неодинаково сцепляются с силовыми линиями магнитных потоков рассеяния, проходящих в пространстве, занимаемом обмотками. Это служит причиной возникновения разности потенциалов между отдельными точками проводов витка по радиальному направлению и как следствие этого вихревых токов, вызывающих явление поверхностного эффекта. Вследствие этого увеличивается активное сопротивление обмотки, что влечет за собой увеличение потерь. Для возможно более равномерного распределения тока между параллельными проводами витка прибегают к полному и частичному перекрещиванию (транспозиции) проводов.
Винтовую обмотку применяют для низших ступеней напряжения при токах более 300 а в трансформаторах средней и особенно большой мощности. Она обладает достаточной механической прочностью, так как имеет относительно большие радиальные размеры.
Непрерывная спиральная обмотка в отличие от винтовой состоит из ряда плоских катушек — дисков, отделенных друг от друга каналами а для охлаждения (рис. 24). Выполненные из прямоугольного провода дисковые катушки наматывают по спирали и соединяют друг с другом без пайки. Если виток обмотки состоит из нескольких параллельных проводов, то делают их транспозицию.
Несмотря на сложность изготовления, непрерывную спиральную обмотку широко используют как для высшего, так и для низшего напряжения из-за ее большой механической прочности и надежности.
Конструкционными элементами этих обмоток являются разного рода распорки, клинья, прокладки и т. п., а также изоляционные пленки и цилиндры, помещаемые между слоями, катушками и обмотками. При небольших мощностях и низких напряжениях цилиндрические обмотки надевают непосредственно на стержень; деревянные клинья и планки, прессующие стержень, выполняют одновременно роль изоляции. В других случаях обмотку отделяют от стержня одним или двумя изоляционными цилиндрами, в зависимости от ее напряжения (рис. 17,6). Широко применяются жесткие цилиндры, изготовленные из намоточной бумаги или рулонного электротехнического картона на бакелитовом лаке, допускающие непосредственную укладку обмоток на них.
Рейками и прокладками, склеенными и спрессованными из электрокартона, крепят наружную и внутреннюю обмотки относительно друг друга, их используют также для образования каналов между обмоткой и изоляционным цилиндром, катушками и слоями обмотки.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Трансформаторы
• Теория
• Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок

Еще по теме:

• Схемы и группы соединения трансформаторов
• Особенности конструкции и работы электропечных трансформаторов
• Расчет основных электрических величин и главной изоляции обмоток трансформатора
• Конструкция трансформаторов
• Особенности конструкции масляных трансформаторов класса 110 кВ

Трансформаторы

Обмотки трансформаторов

Конструкция обмоток трансформаторов должна удовлетворять условиям высокой электрической и механической прочности, а также нагревостойкости. Кроме того, технология изготовления обмоток должна быть по возможности простой и недорогой, а электрические потери в обмотках должны находиться в установленных пределах. Конструкции обмоток в зависимости от номинального тока и номинального напряжения обмотки весьма разнообразны.

Обмотки изготавливаются из медного, а в последнее время часто также из алюминиевого провода. Плотность тока в медных обмотках масляных трансформаторов находится в пределах 2 – 4,5 А/мм², а в сухих трансформаторах 1,2 – 3,0  А/мм². Верхние пределы относятся к более мощным трансформаторам. В алюминиевых обмотках плотность тока на 40 – 45% меньше. Для изготовления обмоток применяются круглые провода сечением 0,02 – 10 мм² и прямоугольные сечением 6 – 60 мм². Во многих случаях витки и катушки обмоток наматываются из определенного числа параллельных проводников.

Рисунок 1. Концентрические (а) и чередующиеся (б) обмотки

Обмотки масляных трансформаторов изготавливаются из проводов с эмалевой и хлопчатобумажной изоляцией (круглые сечения) и из проводов, изолированных двумя слоями кабельной бумаги или хлопчатобумажной пряжей (прямоугольные сечения). В сухих силовых трансформаторах применяются провода с нагревостойкой изоляцией из стекловолокна.

По способу расположения на стержнях и по взаимному расположению обмоток высшего напряжения ВН и низшего напряжения НН обмотки разделяются на концентрические (рисунок 1, а) и чередующиеся (рисунок 1, б). В первом случае обмотки ВН и НН расположены относительно друг друга и вокруг стержня концентрически, причем ближе к стержню обычно находится обмотка НН, так как изоляция обмотки от стержня при этом облегчается. В чередующихся обмотках катушки ВН и НН чередуются вдоль стержня по высоте. Чередующиеся обмотки имеют более полную электромагнитную связь, однако они сложнее в изготовлении и в случае высоких напряжений изоляция обмоток друг от друга усложняется. Поэтому в силовых трансформаторах обычно применяются концентрические обмотки, разновидности которых кратко рассматриваются ниже.

Рисунок 2. Многослойная цилиндрическая обмотка

Рисунок 3. Многослойная цилиндрическая катушечная обмотка

Многослойные цилиндрические обмотки

Многослойные цилиндрические обмотки (рисунок 2) изготовляются из круглых или прямоугольных проводников, которые размещаются вдоль стержня в несколько слоев, причем между слоями прокладывается изоляция из кабельной бумаги. При большом числе слоев обмотка подразделяется на две концентрические катушки, между которыми оставляется канал для охлаждения. Эти обмотки применяются при мощностях на стержень S_ст ≤ 200 кВ×А, при токе на обмотку стержня I_ст ≤ 135 А и напряжении U_л.н ≤ 35 кВ.

Многослойные цилиндрические катушечные обмотки

Многослойные цилиндрические катушечные обмотки (рисунок 3) наматываются из круглого провода и состоят из многослойных дисковых катушек, расположенных вдоль стержня. Между катушками (через каждую катушку или через две-три катушки) могут быть оставлены радиальные каналы для охлаждения. Такие обмотки применяются на стороне высшего напряжения при S_ст ≤ 335 кВ×А, I_ст ≤ 45 А и U_л.н ≤ 35 кВ.

Рисунок 4. Двухслойная цилиндрическая обмотка

Рисунок 5. Винтовая обмотка

Однослойные и двухслойные цилиндрические обмотки

Однослойные и двухслойные цилиндрические обмотки (рисунок 4) наматываются из одного или нескольких (до четырех) параллельных прямоугольных проводников и применяются при S_ст ≤ 200 кВ×А, I_ст ≤ 800 А и U_л.н ≤ 6 кВ.

Винтовые обмотки

Винтовые обмотки (рисунок 5) наматываются из ряда параллельных прямоугольных проводников (от 4 до 20), прилегающих друг к другу в радиальном направлении. При большом количестве параллельные проводники могут располагаться также в каждом витке в несколько слоев в аксиальном направлении или же обмотка выполняется многоходовой, то есть параллельные проводники разбиваются на 2 – 4 группы и каждая группа образует самостоятельный винтовой ход обмотки.

Рисунок 6. Схемы частичной транспозиции параллельных проводников

Когда в радиальном направлении рядом располагается несколько параллельных проводников, то ток распределяется между ними неравномерно, что вызывает увеличение потерь. Причиной неравномерного распределения тока является то, что такие элементарные витки, состоящие из одного параллельного проводника, сцепляются с разными по значению магнитными потоками и в них индуктируются разные электродвижущие силы (э. д. с.). Такая разница в потокосцеплениях обусловлена магнитными потоками рассеяния, которые проходят в пространстве, занимаемом обмотками. Иными словами, можно сказать, что причиной увеличения потерь являются вихревые токи, индуктируемые магнитным полем в проводниках обмотки и вызывающие явление поверхностного эффекта. Вследствие этого активное сопротивление обмотки увеличивается.

Для обеспечения достаточно равномерного распределения тока между проводниками необходимо произвести транспозицию (перекладку) параллельных проводников, образующих виток (рисунок 6). При полной транспозиции каждый проводник занимает в радиальном направлении поочередно все положения, возможные в пределах одного витка. Часто производится только частичная транспозиция проводников. Транспозиция осуществляется в нескольких местах по высоте стержня.

Винтовыми выполняются обмотки низшего напряжения при S_ст ≥ 45 кВ×А, I_ст ≥ 300 А.

Непрерывная спиральная катушечная обмотка

Непрерывная спиральная катушечная обмотка (рисунок 7) выполняется из прямоугольного провода и состоит из нескольких десятков дискообразных катушек, причем катушки наматываются по спирали и соединяются друг с другом без пайки. Если виток состоит из нескольких параллельных проводников, то производится их транспозиция. Такие обмотки применяются при S_ст ≥ 60 кВ×А, I_ст ≥ 20 А, U_л.н ≥ 2 кВ.

Рисунок 7. Непрерывная спиральная катушечная обмотка

Последние два типа обмоток являются в механическом отношении наиболее устойчивыми и способны выдерживать значительные осевые усилия, так как состоят из дискообразных элементов, имеющих в радиальном направлении достаточные размеры.

Радиальные и аксиальные каналы между катушками и слоями обмотки образовываются путем установки прокладок и реек, склеенных и спрессованных из электротехнического картона. При небольших мощностях и невысоких напряжениях цилиндрические обмотки надеваются на стержень магнитопровода и крепятся относительно его деревянными клиньями и планками, которые играют также роль изоляции. В остальных случаях применяются мягкие изоляционные цилиндры из листов электротехнического картона или жесткие цилиндры из рулонного электротехнического картона на бакелитовом лаке.

Наружная и внутренняя обмотки также крепятся относительно друг друга с помощью реек. Изоляция между обмоткой и ярмом выполняется из колец, шайб и прокладок, изготовляемых из электротехнического картона. При высоких напряжениях в случае надобности между обмотками и баком трансформатора ставятся изоляционные барьеры из электротехнического картона.

В весьма мощных трансформаторах применяются также более сложные виды обмоток.

 

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Обмотки трансформатора

: медь против алюминия

Каждый месяц мы делимся отраслевым словом или аббревиатурой, чтобы облегчить перевод жаргона из мира электротехники!

Слова этого месяца:

Обмотки трансформатора

В конструкции трансформатора есть две основные части: сердечник трансформатора и обмотки трансформатора.

Функция трансформатора заключается в преобразовании уровня напряжения в электроэнергию. Соответственно, одна обмотка подключается к стороне высокого напряжения, а другая обмотка подключается к стороне низкого напряжения. Поэтому она также классифицируется как обмотка высокого напряжения (ВН) и обмотка низкого напряжения (НН).

Что такое обмотки трансформатора?

Трансформаторы имеют не менее двух типов обмотки; первичные обмотки и вторичные обмотки. Существует множество вариантов того, сколько у вас может быть обмоток и их функции, но для этого примера мы упростили!

Первичная обмотка — это обмотка трансформатора, которая подключена к внешнему источнику и получает энергию от него. Вторичная обмотка — это обмотка трансформатора, отдающая преобразованную энергию/измененное напряжение в нагрузку.

Материалы

Для изготовления обмоток трансформатора можно использовать медные или алюминиевые проводники. Алюминий легче меди, но его проводимость на 50% меньше, чем у меди. Он дешевле меди. С другой стороны, медь имеет очень хорошую механическую прочность и в два раза больше проводимости, чем алюминий.

Медь и алюминий

Первоначально все трансформаторы были изготовлены с медными обмотками, так как они были легко доступны и имели правильную цену. Во время Второй мировой войны использование алюминия в трансформаторах увеличилось, поскольку промышленность испытывала нехватку меди, которая пользовалась большим спросом в военной промышленности.

Из-за этого спроса цены на медь взлетели до небес, а алюминий стал популярнее для обмоток, в свою очередь прежние технологические проблемы были преодолены и эти алюминиевые трансформаторы стали более надежными.

При выборе алюминиевой или медной обмотки для трансформатора все зависит от личных предпочтений. Ниже мы перечислили преимущества обоих материалов.

Преимущества меди:

• Медь прочнее алюминия.
• Текущая мощность в два раза выше, чем у алюминия.
• Компактная форма (небольшие размеры) по сравнению с алюминием.
• Уменьшено физическое расширение.

Преимущества алюминия:

• Низкая и стабильная рыночная цена.
• Меньший вес по сравнению с медной обмоткой.
• Отличная пластичность в процессе намотки.
• Очень подходит для распределительных трансформаторов и небольших силовых трансформаторов.

Поскольку и алюминиевые, и медные трансформаторы используют одни и те же системы изоляции и имеют одинаковые превышения температуры, они имеют одинаковые рейтинги срока службы.

Большинство производителей распределительных трансформаторов в настоящее время используют алюминиевые обмотки, а не традиционные медные обмотки. Низковольтные трансформаторы с алюминиевой обмоткой, вероятно, будут продолжать получать все большее распространение из-за их значительного преимущества по стоимости по сравнению с медью.

Стандартные распределительные трансформаторы Bowers Electricals изготавливаются из алюминия, однако по запросу заказчика мы можем поставить трансформаторы с медной обмоткой.

Посмотреть все новости

Подпишитесь на нашу рассылку

Типы обмоток трансформатора

Обмотки трансформатора составляют электрическую цепь трансформатора. Они состоят из проводников с током, намотанных на сердечник. Первичные обмотки образуют вход трансформатора, а вторичные обмотки — выход. Конструкция обмоток трансформатора должна быть достаточно стабильной для обеспечения безопасной работы. Он также должен быть механически прочным, чтобы противостоять неисправностям. Подходящий тип обмоток трансформатора выбирается в зависимости от номинала ВА трансформаторов.

Проводники обмотки

Коэффициент намотки определяет способность трансформатора к преобразованию напряжения. Обмотки должны быть должным образом изолированы, закреплены и охлаждаться для безотказной работы. Для изготовления обмоток трансформатора можно использовать медные или алюминиевые проводники. Алюминий легче меди, но его проводимость на 50% меньше, чем у меди. Он дешевле меди.

С другой стороны, медь имеет очень хорошую механическую прочность и в два раза большую проводимость, чем алюминий. Обычно в трансформаторах используются прямоугольные проводники, чтобы обеспечить максимальное использование обмоток трансформатора. Помимо допустимой нагрузки по току, на размеры обмоток влияют механические усилия при коротких замыканиях.

Types of transformer windings

Some commonly used types of transformer windings are:

1. Layer windings
2. Helical windings or spiral winding
3. Disc windings
4. Foil windings

Layer windings

Послойная намотка выполняется путем аксиального расположения витков изолированного провода вдоль обмоток. Витки наматываются рядом друг с другом без промежутка между ними. Слоистые обмотки могут быть однослойными или многослойными. Однослойная обмотка имеет только один виток обмотки вокруг стержня сердечника.

В многослойных обмотках несколько слоев изолированных проводников намотаны друг над другом. Эти слои разделены твердой изоляцией, масляными каналами или их комбинацией. Многослойные обмотки в основном используются для трансформаторов малых и средних размеров.

Многослойные обмотки трансформаторов с двумя параллельными проводниками

Спиральная обмотка или спиральная обмотка

Спиральная обмотка иначе известна как спиральная обмотка. Это вариант многослойной обмотки, состоящий из нескольких параллельно соединенных проводников, образующих один виток. Параллельные жилы намотаны в осевом направлении с прокладками, вставленными между соседними витками. Этот тип конструкции напоминает штопор. Спиральные обмотки используются при низком напряжении и больших токах, когда ток течет по нескольким параллельным проводникам. Напряжение, индуцированное в каждом витке каждой нити, остается неизменным.

Спиральные обмотки

Магнитное поле, связывающее каждый параллельный проводник, может быть неодинаковым. Неравномерное распределение потока между проводниками приводит к возникновению в них вихревых токов. Чтобы избежать этого, положение каждого проводника меняется так, чтобы уравнять связывающее их магнитное поле. Этот метод известен как перестановка проводников, и он очень эффективен для минимизации вихревых токов в проводниках.

Спиральные обмотки механически прочны. Они имеют очень хороший коэффициент полезного действия и просты в изготовлении.

Дисковая обмотка

Дисковая обмотка состоит из последовательного соединения нескольких дисков проводников. Сначала изготавливают диск, наматывая несколько витков изолированных проводников друг на друга, а затем несколько таких дисков соединяют последовательно, образуя дисковую обмотку. Каждый диск отделен от соседнего диска прокладками. Диск может быть образован путем намотки одного или нескольких проводников параллельно.

Основное различие между дисковой обмоткой и спиральной обмоткой заключается в том, что спиральная обмотка состоит только из одного витка параллельного проводника на диск, а дисковая обмотка состоит из нескольких витков на диск. В большинстве трансформаторов с сердечником, рассчитанным на напряжение выше 25 кВ, предпочтительны обмотки дискового типа. Как и винтовые обмотки, дисковые обмотки также механически прочны.

Обмотки из фольги

Обмотки из фольги изготавливаются из тонких листов меди или алюминия. Тонкий лист изолированного листа наматывается несколько раз, образуя многослойную спиральную обмотку. Намотка может быть сформирована либо из одного листа, либо из нескольких листов, параллельно намотанных на плоскую сторону. Они используются в трансформаторах большой мощности с током от 12 до 600 А.

Проводники обмоток трансформаторов

Материалы проводников

Основными материалами, используемыми для обмоток трансформаторов, являются алюминий и медь. Медь имеет более высокую проводимость и механическую прочность, тогда как алюминий легче и дешевле меди. Для больших трансформаторов обычно используются медные обмотки (чтобы уменьшить размер трансформатора), тогда как в трансформаторах малых и средних размеров обычно используются алюминиевые проводники.

Comparison of the general properties of copper and aluminium conductors

Property	Unit	Copper	Aluminium
Resistivity at 20°C	Ω mm2 / m	0,0175	0,0285
Электропроводность при 20°С	м/Ом мм2	57,1	35,4
Температурный коэффициент электрического сопротивления 20°С	–	0,00427	0,0044
Thermal conductivity	W / m °C	393	203
Specific heat	W sec / kg °C	385	920
Melting point	°C	1084	658
Boiling point	°C	2595	2060
Specific weight	kg / m3	8900	2700
Tensile strength	kgf / mm2	24	10
Elastic limit	kgf / mm2	6 – 8	2 – 5
Coefficient of линейное расширение при 20°C	–	17 x 10-6	24 x 10-6

Ссылка: https://www. ee.co.za/article/aluminium-vs-copper-conductors -transformer-manufacture.html

Для обеспечения оптимального использования имеющегося пространства обычно используются прямоугольные проводники. Даже для трансформаторов с небольшим сердечником небольшой круглый провод, используемый для намотки, часто сплющивается с обеих сторон для увеличения коэффициента пространства. Площадь проводки также можно увеличить, используя два или более параллельных проводника. Это, в свою очередь, может помочь уменьшить вихревые токи в проводнике. При использовании параллельных жил каждая жила изолирована друг от друга эмалевым покрытием или бумажной наплавкой.

Перестановка обмоток

Как упоминалось ранее, в спиральных обмотках и обмотках дискового типа, где используется несколько параллельных проводников, параллельные проводники непрерывно переставляются для минимизации циркулирующих токов. При перестановке параллельные проводники получат одинаковую величину индуцированного напряжения.

Параллельные проводники в обмотках трансформатора могут быть переставлены несколькими способами.