Основные части трансформатора и их назначение: подробный обзор конструкции

Какие основные компоненты входят в конструкцию трансформатора. Как устроен магнитопровод трансформатора. Какие виды обмоток используются в трансформаторах. Для чего нужен расширитель в масляном трансформаторе. Какие системы охлаждения применяются в силовых трансформаторах.

Ключевые компоненты конструкции трансформатора

Трансформатор состоит из нескольких основных конструктивных элементов, каждый из которых выполняет важную функцию:

• Магнитопровод (магнитная система)
• Обмотки
• Изоляция
• Бак (для масляных трансформаторов)
• Система охлаждения
• Вводы
• Расширитель (для масляных трансформаторов)

Рассмотрим подробнее назначение и особенности каждого из этих ключевых компонентов.

Магнитопровод трансформатора: сердце магнитной системы

Магнитопровод является основой всей конструкции трансформатора. Его главные функции:

• Создание замкнутой магнитной цепи для прохождения магнитного потока
• Механическое крепление обмоток
• Снижение потерь на перемагничивание и вихревые токи

Как изготавливается магнитопровод современного трансформатора? Он собирается из тонких пластин электротехнической стали толщиной 0,27-0,5 мм. Пластины покрываются изоляционным лаком для уменьшения вихревых токов.

Типы конструкции магнитопровода

Существуют два основных типа конструкции магнитопровода трансформатора:

1. Стержневой — состоит из вертикальных стержней, на которые надеваются обмотки, и горизонтальных ярем, замыкающих магнитную цепь.
2. Броневой — центральный стержень с обмотками окружен боковыми ярмами, образующими «броню».

Стержневая конструкция чаще применяется в силовых трансформаторах большой мощности, а броневая — в трансформаторах малой и средней мощности.

Обмотки трансформатора: проводники преобразования напряжения

Обмотки являются важнейшим активным элементом трансформатора. Они выполняют функцию преобразования напряжения за счет электромагнитной индукции. В трансформаторе всегда есть как минимум две обмотки:

• Первичная — подключается к источнику переменного напряжения
• Вторичная — к ней подключается нагрузка

По конструкции различают следующие основные типы обмоток:

• Цилиндрические — в виде цилиндров, концентрически расположенных на стержне
• Дисковые — состоят из катушек в форме дисков
• Винтовые — провод наматывается по винтовой линии
• Непрерывные — без разрывов между катушками

Выбор типа обмотки зависит от мощности трансформатора, рабочего напряжения, тока нагрузки и других факторов.

Изоляция трансформатора: защита от пробоев

Качественная изоляция критически важна для надежной и безопасной работы трансформатора. Основные виды изоляции:

• Главная — между обмотками и магнитопроводом
• Продольная — между витками и катушками обмотки
• Барьерная — дополнительные изоляционные барьеры

В качестве твердой изоляции используются электрокартон, трансформаторная бумага, текстолит и другие материалы. В масляных трансформаторах основным жидким диэлектриком является трансформаторное масло.

Бак масляного трансформатора: защитный корпус

Бак выполняет несколько важных функций в конструкции масляного трансформатора:

• Механическая защита активной части
• Удержание трансформаторного масла
• Отвод тепла от активной части к окружающей среде

Для улучшения теплоотдачи применяются различные конструкции бака:

• Гладкие — для трансформаторов малой мощности
• Ребристые — с вертикальными ребрами на стенках
• Радиаторные — с навесными радиаторами

Системы охлаждения силовых трансформаторов

Эффективное охлаждение необходимо для отвода тепла, выделяемого в процессе работы трансформатора. Применяются следующие основные системы охлаждения:

• Естественное масляное (М) — циркуляция масла за счет конвекции
• Масляное с дутьем (Д) — принудительное обдувание радиаторов вентиляторами
• Масляно-водяное (Ц) — охлаждение масла в теплообменниках водой
• Масляное с направленным потоком масла в обмотках (НД)

Выбор системы охлаждения зависит от мощности трансформатора и условий эксплуатации.

Вводы трансформатора: соединение с внешними цепями

Вводы служат для присоединения обмоток трансформатора к внешним электрическим цепям. Их конструкция зависит от класса напряжения:

• До 35 кВ — фарфоровые проходные изоляторы
• 110 кВ и выше — конденсаторные вводы с бумажно-масляной изоляцией

Вводы должны обеспечивать надежную изоляцию и механическую прочность.

Расширитель масляного трансформатора: компенсация температурных изменений

Расширитель представляет собой бак, устанавливаемый в верхней части трансформатора. Его основные функции:

• Компенсация изменения объема масла при колебаниях температуры
• Уменьшение площади соприкосновения масла с воздухом
• Снижение увлажнения и окисления масла

В расширителе поддерживается постоянный уровень масла, соответствующий температуре окружающей среды.

Дополнительное оборудование трансформаторов

Помимо основных узлов, трансформаторы оснащаются различным дополнительным оборудованием:

• Газовое реле — для защиты от внутренних повреждений
• Термометры — для контроля температуры масла и обмоток
• Указатели уровня масла
• Переключатели ответвлений — для регулирования напряжения
• Воздухоосушитель — для очистки поступающего в расширитель воздуха

Это оборудование повышает надежность работы трансформатора и упрощает его обслуживание.

Заключение

Конструкция современного трансформатора — результат более чем векового развития технологий. Каждый элемент тщательно продуман и оптимизирован. Понимание назначения и особенностей основных узлов трансформатора необходимо для его грамотной эксплуатации и обслуживания.

Основные части трансформатора | О трансформаторах | Архивы

Страница 2 из 5

 

Трансформатор состоит из сердечника, обмоток, бака с маслом (если трансформатор масляный), на котором размещены проходные изоляторы (вводы) и расширитель.

Рис. 2. Стержневые трансформаторы: а — однофазный, б — трехфазный
1 — стержень, 2 — ярмо, 3 — обмотка низшего напряжения, 4 — обмотка
высшего напряжения
А. Сердечник трансформатора. В сердечнике трансформатора принято выделять следующие части: стержни, на которых расположены катушки обмотки, и ярма, соединяющие стержни в общую магнитную цепь. Сердечники бывают двух типов: стержневые и броневые. Тип сердечника часто дает название и трансформатору.

В стержневом сердечнике стержни и ярма соединены последовательно. В однофазном трансформаторе (рис. 2, а) каждая из обмоток. располагается на двух стержнях, а в трехфазном (рис. 2, б) на одном стержне.

В броневом трансформаторе (рис. 3) магнитная цепь имеет две параллельные ветви и значительная часть поверхности обмотки охватывается сердечником. Магнитный поток в ярме вдвое меньше, чем в стержне, поэтому их можно выполнять вдвое меньшего сечения, как показано на рис. 3,а. В трехфазном броневом трансформаторе (рис. 3, б) для уменьшения магнитного потока в ярмах, общих для двух фаз, обе катушки среднего стержня включаются таким образом, чтобы направление магнитной оси этих катушек было противоположно направлению магнитных осей катушек крайних стержней.

Рис. 3. Броневые трансформаторы: а — однофазный, б — трехфазный
1 — стержень, 2 — ярмо, 3 — обмотка низшего напряжения, 4 — обмотка высшего напряжения

Рис. 4. Трансформатор с разветвленной магнитной цепью: а — однофазный, б — трехфазный

В отечественной промышленности броневые сердечники применяются только в трансформаторах малой мощности или в специальных трансформаторах. В современных трансформаторах большой мощности и высокого напряжения для перевозки в собранном виде по железным дорогам необходимо уменьшение высоты трансформатора, которое достигается применением сердечника с разветвленной магнитной цепью (рис. 4).

Рис. 6. Укладка полос шихтованного сердечника из холоднокатаной стали

Рис. 5. Укладка полос шихтованного сердечника трехфазного трансформатора: а — нечетный слой, б — четный слой
Сердечник трансформатора промышленной частоты собирается из полос электротехнической стали толщиной 0,5 или 0,35 мм. Применяется горячекатаная сталь марок Э41, Э42, Э43 и холоднокатаная сталь марок Э310, Э320, Э330. Для уменьшения потерь от вихревых токов отдельные полосы изолируются друг, от друга пленкой лака.

Рис. 1. Двухрамный сердечник
По способу соединения стержня с ярмом различают сердечники стыковые и шихтованные. В стыковых сердечниках стержни и ярма собираются отдельно и после укладки катушек объединяются в один сердечник. В шихтованных сердечниках стержни и ярма собираются впереплет (рис. 5). Затем полосы верхнего ярма вынимаются и после установки катушек снова укладываются на место. Стыковые сердечники получаются очень простыми в сборке и ремонте, однако в местах стыка возникают значительные потери от вихревых токов вследствие взаимного перекрытия полос стержней и ярем. Во избежание этого в стыках помещают тонкие изоляционные прокладки, которые, однако, уменьшают магнитную проводимость сердечника, но не устраняют полностью возможность замыкания полос между собой. Поэтому в настоящее время стыковые конструкции не применяются.
В стыках шихтованных сердечников также имеются дополнительные зазоры и потери от вихревых токов, однако значительно меньше, чем в стыковых сердечниках.
В холоднокатаной стали магнитные свойства значительно лучше вдоль проката, чем поперек, поэтому при повороте линий магнитного потока целесообразен скошенный стык между стержнем и ярмом (рис. 6).
Сердечники мощных однофазных трансформаторов выполняют двухрамными (рис. 7), Для улучшения охлаждения в таких сердечниках между его частями оставляется канал для циркуляции охлаждающего масла, значительно увеличивающий поверхность охлаждения. Ширина канала 12—20 мм обеспечивается изоляционными прокладками.

Рис. 8. Сечение стержня: а — трансформатора малой мощности, б — трансформатора большой мощности
Поперечные сечения стержней стержневых трансформаторов выполняются ступенчатыми (рис. 8). При увеличении количества ступеней улучшается использование площади внутри катушки для распределения магнитного потока, но усложняется изготовление
стержня. Ступени состоят из пакетов, собранных из полос одинаковой ширины. При больших диаметрах стержня между пакетами оставляют каналы для улучшения охлаждения.

Рис. 9. Сечение ярма: а — квадратное, б — ступенчатое
При масляном охлаждении ширина канала 5—6 мм и при воздушном охлаждении до 20 мм.
Броневые трансформаторы имеют прямоугольное сечение стержня с отношением  сторон 1 : 2 или 1 : 3, большая сторона прямоугольнику — в направлении сборки сердечника.
Сечение ярма обычно прямоугольное (рис. 9, а) или с небольшим количеством ступеней (рис. 9, б), причем каждый пакет и канал стержня сочетаются с пакетом и каналом ярма. Для увеличения магнитной проводимости сердечника и уменьшения потерь в стали обычно сечение ярма превышает на 10—15% сечение стержня.
Прессовка пакетов стержней в трансформаторах малой и средней мощности осуществляется при помощи деревянных планок, забиваемых между стержнем и изоляционным цилиндром, на котором намотана катушка обмотки (рис. 10, а). В трансформаторах большой мощности (более 1000 кВА на стержень) пакеты стержня стягиваются одним или двумя рядами стальных шпилек, изолированных относительно стержня трубками и шайбами из слоистого пластика — гетинакса или текстолита (рис. 10, б). Стяжка ярем осуществляется деревянными или стальными балками.
В трансформаторах малой мощности промышленной частоты применяется горячекатаная сталь тех же марок, что и в крупных трансформаторах. При увеличении частоты необходимо уменьшать толщину листа стали до 0,2—0,1 мм и при частоте порядка 1000 Гц оправдано применение прессованных сердечников из ферритов.
Для уменьшения количества стыков сердечник собирается из пластин, имеющих форму буквы Ш и полосок (рис. 11, а) или же из пластин с одним разрезом (рис. 11, б). Поперечное сечение сердечника имеет форму квадрата или прямоугольника.

Рис. 10. Прессовка сердечника: а — деревянными планками; б — стальными шпильками
1 — изоляционный цилиндр, 2 — деревянная планка, 3 — деревянный стержень, 4 — стальная шпилька, 5 — изоляционная трубка

В последнее время для однофазных трансформаторов мощностью до 500 кВ* а и для трансформаторов малой мощности применяют сердечники 7, намотанные из. стальной ленты (рис. 12).

Рис. 12. Трансформатор с намотанным сердечником

Б. Обмотки трансформаторов. По взаимному расположению обмоток высшего и низшего напряжения и способу их размещения на стержнях различают обмотки концентрические и чередующиеся.

Рис. 11. Лист сердечника трансформатора малой мощности: а — из двух частей, б — с одним разрезом
Концентрические обмотки имеют форму цилиндров различных диаметров (рис. 2), ближе к стержню обычно располагается обмотка низшего напряжения и снаружи обмотка высшего напряжения. Такое расположение обмоток облегчает выполнение изоляции,
Концентрические обмотки получили наибольшее распространение во всех стержневых трансформаторах и броневых трансформаторах малой мощности. Их разновидностью являются двойные концентрические обмотки, когда обмотка высшего напряжения располагается между двумя слоями обмотки низшего напряжения. Такие обмотки имеют меньший поток рассеяния, но изоляция их значительно сложнее.

Рис. 13. Цилиндрическая двухслойная обмотка
В чередующихся обмотках катушки обмоток высшего и низшего напряжения выполняются в виде дисков, размещенных группами на стержнях (рис. 3, а). Эти обмотки обычно имеют меньший поток рассеяния и в них при большом токе легко могут быть образованы симметричные параллельные цепи. Однако изоляция этих обмоток сложнее из-за большого количества промежутков между катушками высшего и низшего напряжения. Чередующиеся обмотки применяются главным образом в броневых трансформаторах.

Рис. 14. цилиндрическая многослойная обмотка

Наименьшая часть обмотки, полностью схватывающая стержень, называется витком. Каждый  виток состоит из одного или нескольких расположенных рядом параллельных проводников. Последовательно соединенные витки объединяются в один конструктивный элемент и образуют катушку. Витки в катушке располагаются в один или несколько слоев. Обмотка состоит из одной или нескольких катушек, соединенных последовательно и параллельно.
Обмотки масляных трансформаторов выполняются из проводов марок ПЭЛБО, ПБ и ПББО. В сухих трансформаторах с теплостойкой изоляцией применяется провод марки ПСД. Винтовые обмотки представляют собой витки, расположенные по винтовой линии вокруг кругового цилиндра по всей длине катушки. Если витки прилегают вплотную друг к другу, то такие обмотки часто называют цилиндрическими. Однослойные и двухслойные катушки наматываются из
проводников прямоугольного сечения и используются для обмоток низшего напряжения до 6 кВ. При больших сечениях провода катушки изготовляются из нескольких параллельных проводников, которые располагаются в одном слое, для того чтобы они находились в одинаковых условиях по отношению к потоку рассеяния. Для улучшения охлаждения один слой катушки отделяется от другого каналом 1 шириной 5—8 мм (рис. 13).

Рис. 15. Цилиндрическая винтовая обмотка

Рис. 16. Схема перекладки проводников обмотки
Многослойные катушки выполняются обычно из проводников круглого сечения и используются для обмоток высшего напряжения до 35 кВ. Между слоями прокладывается изоляция из кабельной бумаги. При большом количестве слоев обмотка выполняется из двух катушек с каналом между ними (рис. 14). Описанные обмотки отличаются простотой устройства и изготовления, но имеют малую механическую прочность.
Винтовые обмотки с промежутками между витками наматываются из нескольких проводников прямоугольного сечения. Проводники обычно располагаются в радиальном направлении катушки, но при большом количестве проводников могут располагаться рядом по оси катушек или образовывать несколько ходов винтовой линии. Во всех случаях между витками остаются каналы 1 для охлаждения (рис. 15).
Для равномерного распределения тока между параллельными проводниками в винтовых обмотках требуется перекладка проводников, при этом желательно, чтобы каждый проводник поочередно занимал все положения по радиусу катушки. Так как для перекладки проводников требуется дополнительное место по высоте катушки, то обычно ограничиваются только частичной перекладкой (рис. 16), при которой отдельные проводники занимают лишь некоторые из возможных положений по радиусу катушки. Винтовые обмотки используются в качестве обмоток низшего напряжения ~ трансформаторов средней и большой мощности, они обладают достаточной механической прочностью, так как имеют значительные радиальные размеры.
Спиральные обмотки состоят из нескольких десятков катушек, расположенных по высоте стержня. Катушки наматываются непрерывным проводником, витки в катушках располагаются по спирали. Между катушками имеются каналы для их охлаждения (рис. 17). Если для изготовления катушек используются параллельные проводники, то при намотке катушек производится перекладка проводников подобно описанной для винтовых обмоток. Спиральная обмотка обладает большой механической прочностью и надежностью, поэтому несмотря на сложность изготовления она широко применяется как обмотка высшего и низшего напряжения в трансформаторах большой мощности.

Рис. 17. Спиральная непрерывная обмотка
Катушки чередующихся обмоток из прямоугольного провода наматываются в виде двух расположенных рядом спиралей (как пара катушек спиральной обмотки). В обмотке высшего напряжения катушки соединяются последовательно, в обмотке низшего напряжения они образуют ряд параллельных цепей.
В трансформаторах небольшой мощности дисковые катушки выполняются из круглого провода, как в многовитковой обмотке.
Важным элементом конструкции обмотки является ее изоляция. При небольших мощностях и низких напряжениях катушки цилиндрических обмоток надеваются непосредственно на стержень сердечника. Деревянные клинья и планки, сжимающие стержень, одновременно выполняют роль изоляции обмотки от стержня. При значительных напряжениях и больших мощностях трансформатора обмотка отделяется от стержня одним или двумя изоляционными цилиндрами (рис. 18).

Рис. 18. Обмотки трехфазного трансформатора
В. Бак трансформатора. Конструктивное оформление трансформатора зависит в значительной степени от способа его охлаждения. По этому признаку трансформаторы делятся на следующие группы: а) сухие с естественным охлаждением или с искусственным воздушным охлаждением; б) масляные с естественным охлаждением; в) масляные с искусственным воздушным охлаждением масляного бака; г) масляные с искусственной циркуляцией масла и охлаждением его в особых охладителях с естественным или искусственным воздушным или водяным охлаждением.
В сухих трансформаторах с естественным охлаждением теплоотдача от трансформатора происходит непосредственно окружающему трансформатор воздуху. Так как коэффициент теплоотдачи в воздух невелик, то сухие трансформаторы с естественным охлаждением обычно выполняются лишь в единицах малой мощности для напряжений, не превышающих 6—10 кВ.
Основное значение имеют в настоящее время масляные трансформаторы, в которых стержень с обмотками помещается в бак с маслом. Циркуляция масла внутри бака обеспечивает передачу тепловой энергии потерь от обмоток и стержня к стенкам бака.
Чтобы нагревающееся масло могло свободно расширяться, в трансформаторах мощностью до 75 кВА и напряжением до 6,3 кВ его не доливают до крышки бака. При нагревании вытесняемый из бака воздух выходит через специальную пробку, которая одновременно служит для заливки масла в трансформатор.

Трансформаторы большой мощности снабжаются так называемыми расширителями. Они выполняются чаще всего в форме цилиндра из листовой стали, устанавливаемого на крышке трансформатора (рис. 19).
Обычно объем расширителя составляет 10% от объема масла в баке.
При наинизшей температуре (трансформатор выключен, холодное время года) масло находится в расширителе на нижней отметке; при нагревании масло вытесняется в расширитель, и уровень его повышается.
При последующем охлаждении уровень опять понижается и т. д. Этот процесс часто называют «дыханием» трансформатора.

Недостатком трансформаторного масла является его горючесть (температура вспышки около 160° С) и возможность образования взрывчатых смесей из паров масла и воздуха. В общественных и производственных зданиях необходимо устанавливать пожаро- и взрывозащищенные трансформаторы. Такие трансформаторы заполняются негорючей жидкостью — соволом или совтолом.
Баки в небольших трансформаторах выполняются гладкими; в трансформаторах средней мощности для увеличения охлаждающей поверхности применяются трубчатые баки, состоящие из труб, диаметром около 55 мм, вваренных в стенку бака и расположенных в один или несколько рядов (рис. 19). Широко распространенные ранее баки из волнистой стали в настоящее время не выполняются, так как по сравнению с трубчатыми они механически менее прочны и теплоотдача их хуже.
Для большего увеличения охлаждающей поверхности в трансформаторах значительной мощности применяются баки радиаторного типа с естественным охлаждением или с искусственным воздушным охлаждением с помощью вентиляторов 1 мощностью 150—200 вт (рис. 20).

Рис. 19. Трансформатор с трубчатым баком
1 — обмотка высшего напряжения, 2 — обмотка низшего напряжения, 3 — переключатель регулируемых отводов обмотки высшего напряжения, 4 — балка, прессующая ярмо, 5 — сердечник, в — отводы обмотки высшего напряжения, 7 — отводы обмотки низшего напряжения, 8 — патрубок для присоединения вакуумного насоса, 9 — кольцо для подъема выемной части, 10 — кран для заливки масла, 11 — ввод обмотки высшего напряжения, 12 — ввод обмотки низшего напряжения; 13 — привод переключателя, 14 — выхлопная труба, 15 — расширитель, 16 — газовое реле, 17 — трубчатый бак, 18 — кран для спуска масла, 19 — ролик, 20 — вертикальная стяжная шпилька, 21 — упорный угольник на дне бака
Последние выполняются на самые большие мощности. Но если место для установки трансформатора ограничено, применяют принудительную циркуляцию масла. Сущность этого способа охлаждения состоит в том, что масло при помощи насоса заставляют циркулировать через воздушный или водяной охладитель. В этих
условиях теплоотдача происходит очень интенсивно, и трансформатор может быть выполнен компактным. К недостаткам такого рода охлаждения следует отнести наличие дополнительного насосного агрегата охладительной системы и значительный расход воды на охлаждение (около 1,5 л/мин на 1 кета потерь при разности температур выходящей и входящей воды около 10° С).

Рис. 20. Двойной трубчатый радиатор с искусственной вентиляцией
Весьма большое значение в оборудовании трансформатора имеют выводные изоляторы, служащие для вывода концов обмоток из бака. Они устанавливаются обычно на верхней крышке бака трансформатора (рис. 19) и выполняются чаще всего из фарфора.

• Назад
• Вперед

Основные элементы конструкции трансформатора: особенности

Автор Andrey Ku На чтение 5 мин Опубликовано 17. 03.2019

Трансформатор представляет собой устройство, необходимое для преобразования переменного напряжения. Оборудование статическое, главными составляющими являются обмотки и магнитопровод. В результате прохождения электрического тока через систему происходит преобразование, при этом частота не изменяется. Основные элементы конструкции силового трансформатора выполняются в строгом соответствии с расчетными графиками. Отклонение даже в тысячной может привести к короткому замыканию, отсутствию эффективности прибора.

Содержание

1. Основные элементы трансформатора
2. Магнитная система
3. Изоляция трансформатора
4. Обмотки трансформаторов
5. Расширитель трансформатора
6. Системы охлаждения силовых трансформаторов

Основные элементы трансформатора

Активным элементом является каждая конструктивная деталь. Трансформатор представляет собой довольно сложное оборудование, состоящее из нескольких десятков узлов. Но к главным относятся только магнитная система, в общем смысле представленная магнитопроводом, а также изоляция, обмотки в определенном количестве и расширитель. Дополнительными, способствующими работе элементами, являются баки и выводы, прибор для постоянного охлаждения, переключатели и регулировщики подачи напряжения, измерительные вариации и защитные кожухи, тележки для перевозки и тому подобное.

Магнитная система

Магнитопровод — основной конструктивный элемент системы трансформатора. Он работает в магнитной системе — собирательное название для узла. Поток тока подается через узел, что приводит в результате функционирования определенных приборов к преобразованию и достижению необходимых показателей.

Магнитный провод изготавливается в силовом тс из нескольких листов качественной стали. Используется специальный вид — электротехническая, обладающая повышенными характеристиками проводимости и прочности. В обязательном порядке эти листы, которые рассчитаны на работу с нужным показателем магнитной индуктивности, изолируются — используются специальные разделители. Это позволяет избежать скачка напряжения, а также потерь при прохождении тока.

Ранее использовались пласты из горячекатаной стали, которые показывали индуктивность до 1,45 Тл при уровне потерь до 3,5 Вт на кг. Толщина пластов составляла от 0,35 до 0,5 миллиметров. Теперь используется сталь, изготовленная холодно тканным методом с лучшими показателями. При удельных потерях, не превышающих 1,1 Вт на кг индукция составляет 1,7 Тл. Использование стали, сделанной по новейшим технологиям, дало массу преимуществ. В первую очередь, проводники стали выпускаться меньшего сечения. Это определяет не только то, что в результате получилось меньшее в два-три раза число обмоток трансформатора, но и то, что масса и размеры самого устройства значительно уменьшились.

В среднем сейчас вес трансформатора из расчета на единицу показываемой мощности составляет 74 сотых от тонны, в то время как сотню лет назад показатель минимум был 3,3. Следовательно, в результате использования новой методики холодно тканной стали удалось уменьшить размеры трансформатора, точней его магнитной части, в 4-5 раз.

Магнитная часть трансформатора работает с потерей холостого тока. Чтоб снизить влияние этой характеристики используются методики, касаемо уменьшения удельных потерь, магнитный провод тщательно обрабатывается перед сборкой.

Листы изолируются друг от друга в обязательном порядке. Если ранее для этой цели применялись обычные бумажные бруски, которые клеились на части пластины, то теперь их покрывают специальным лаком. Его слой едва достигает в 0,01 миллилитра, поэтому не влияет на работу магнитного провода. Он способствует уменьшению нагревания при функционировании и снижению риска повреждения.

Магнитопровод является основой трансформатора. К нему крепятся обмотки в определенном количестве и проводники. Часть активная, именно она отвечает за подсоединения выводов и обмоток.

Изоляция трансформатора

Изоляция оборудования является важной частью, которая регулирует эффективность, надежность и безопасность функционирования устройства. В масляных вариация тс основными элементами конструкции являются маслянистые смеси, в том числе и в сочетании с диэлектриками. Используется распространенная стабилизированная бумага. Она не восприимчива к нагреванию, обладает огромными диэлектрическими свойствами. Именно бумага является основным изоляционным вариантом в трансформаторах сухого типа.

К устройствам изоляции относят и конструктивные части механизма, в частности, стенки, крышки и дно. Радиаторы примыкают к стенкам, дно необходимо для закрепления деталей, а крышка позволяет закрепить вводы.

Конструктивные особенности больших и малых по весу и габаритам трансформаторов заметны визуально. Крышка небольшого варианта имеет разъем. При проведении планового осмотра или необходимых ремонтных работах она просто снимается. Если трансформатор массивный, то изоляция устанавливается на дно, потом заливается маслом. Доступ к ней осуществляется после слива активной части состава — она автоматически поднимается наверх. Дополнительными методиками изоляции являются и пакеты из стали или пластины из намагниченных элементов.

Обмотки трансформаторов

Обмотки выполняются чередующимися или концентрическими. Чередующиеся имеют вид невысоких цилиндров с равнозначными показателями, при этом они находятся параллельно друг другу. Такой вид обмотки довольно компактный, не так сильно греется. Но может использоваться только в ограниченных областях. В тоже время концентрированные обмотки размещаются на стержне и напротив друг друга.

Они удобны и практичны, довольно просты в сборке и ремонте, поэтому устанавливаются в большей части силовых тс.

Важные показатели обмоток — это прочность. Первое, что должна обеспечивать обмотка, – это защита от электричества, которое непременно возникают при протекании тока. Также обмотки обязательно должны быть механически прочными, так как при работе вводов и выводов возникают напряжения. Конструктивные узлы охлаждаются, так как перегрев грозит коротким замыканием.

Самые востребованные виды обмоток — медные и алюминиевые. Первые обладают механической прочностью, но не отличаются большим удельным сопротивлением, алюминий же показывает обратные характеристики.

Расширитель трансформатора

Расширитель — это цилиндрический сосуд, который необходим для снижения площадки взаимодействия воздуха и масла. Он соединяется с баком. Пр увеличении уровня начинает работу силикагель, поглощающий влагу из воздуха. Дополнение происходит постоянно.

Системы охлаждения силовых трансформаторов

Выделяют несколько систем охлаждения силового трансформатора. Среди них:

• естественное воздушное М — естественная конвекция масла;
• принудительное воздушное Д — охлаждающие поверхности уменьшают коэффициент теплоотдачи в 1,5-2 раза;
• естественное воздушное МЦ — применяется редко, принцип основан на действии насоса;
• принудительное воздушное ДЦ — насосы и вентиляторы, для трансформаторов от 100 МВ-А;
• принудительное водяное Ц — используется вода, циркулирующая по трубам;
• принудительное воздушное НДЦ — циркуляция масла в охлаждающих каналах;
• принудительное водяное НЦ — единичный НДЦ, но есть независимые контуры.

Система охлаждения побирается в зависимости от мощности. Для вариантов с малыми показателями достаточно естественного. Трансформаторы на больших производствах оснащаются системами НДЦ, ДЦ или НЦ.

12 Различные части трансформатора и их функции

Трансформатор является наиболее важной электрической машиной, используемой для передачи электрической энергии из одной цепи в другую без изменения ее частоты. Он используется либо для повышения, либо для понижения напряжения для минимизации передачи потери в электрических цепях. Работает по принципу электромагнитных индукция.

Основной функцией трансформатора является увеличение (увеличение) или уменьшение (уменьшение) уровня напряжения переменного тока без изменения его частоты.

Поскольку это статическое электрическое устройство, из-за отсутствия вращающихся частей, имеет очень высокий КПД (более 95%).

Основные детали трансформатора являются его сердечник, первичная и вторичная обмотки. Отдельно из них в трансформаторах установлено много различных типов оборудования, которые также рассматриваются как части трансформатора, такие как его охлаждающие устройства, реле защиты (реле Бухгольца), клеммы и втулки HT и LT, сапун, расширитель, масляный бак, взрывоотвод, переключатель ответвлений и т. д. Итак, давайте обсудить все это различные части трансформатора и их функции   в деталь.

Части трансформатор и их функции

Следующие различные части трансформатора:

1.  ламинированные сердечник
2. Обмотки
3. Изоляция материал
4. Резервуар
5. Клеммы и втулки
6. Трансформатор масло
7. Кран чейнджер
8. Бухгольц реле
9. Масло консерватор
10. Взрыв вентиляция
11. Сапун
12. Радиатор и вентиляторы

[##eye## Теория и работа пускателя звезда-треугольник]

Из всех вышеперечисленных частей трансформатора, ламинированных сердечник из мягкого железа, обмотки и изоляционный материал являются основными частями трансформатор. Эти три доступны во всех типах трансформаторов. Тогда как Остальные все эти части трансформатора можно увидеть в основном в силовом трансформаторе мощностью более 100 кВА. Итак, давайте обсудим каждую часть трансформатора по отдельности. подробно и их функции.

Ламинированный сердечник

Многослойный сердечник — наиболее важная часть трансформатора, используемая для поддержки обмоток трансформатора. Он состоит из ламинированного материала из мягкого железа, чтобы уменьшить вихревые текущие потери и гистерезисные потери. В настоящее время в сердечнике трансформатора ламинированы листы используются для минимизации потерь на вихревые токи, а материал из стали CRGO используется минимизировать потери на гистерезис. Состав основного материала зависит от напряжение, ток и частота питания трансформатора.

Посмотрите:

диаметр сердечника трансформатора становится прямо пропорциональным потерям в меди и обратно пропорциональна потерям в железе или потерям в сердечнике.

Ламинированный сердечник также обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока, что минимизирует утечку потока и максимизировать прочность основного рабочего потока для трансформатора.

Обмотки

В Трансформатор всегда имеет два комплекта обмоток на ламинированном сердечнике. изолированы друг от друга. Обмотка состоит из нескольких витков медных проводников, связанных вместе и соединенных последовательно.

обмотки трансформатора

Основные Функция обмоток — проводить ток и создавать рабочий магнитный поток и индуцируют взаимную ЭДС для действия трансформатора.

Обмотки классифицируются двумя способами:

• На основе ввода и вывода питание
• В зависимости от уровня напряжения источник питания

[ ##глаз## электрическое соединение]

На основе ввода и вывода источника питания, обмотки далее классифицируются как:

1.  Первичный обмотка :- обмотка, к которой подключен входной источник питания, называется первичной обмоткой.

25in;»> 2.   Вторичный обмотка :- обмотка, от которой берется выход к нагрузке, известна как вторичная обмотка.

В зависимости от уровня напряжения питания, обмотки далее классифицируются как:

1.  Высокий обмотка напряжения (ВН) :- обмотка, которая подключена к более высокому напряжению, известна как высоковольтная обмотка. Он состоит из тонкого медного проводника с большим количеством витков. Он может быть первичной или вторичной обмоткой трансформатора.

2.  Низкое напряжение  (ВН) обмотка :-  обмотка обмотка, которая связана с более низким напряжением, известна как обмотка низкого напряжения. Он состоит из толстого медного проводника с несколькими нет. оборотов. Это также может быть первичная или вторичная обмотка трансформатора.

Отсюда вход и выход к трансформатору могут быть подключены как по обмотке НН, так и по HV-обмотка согласно требованию.

Почему обмотки трансформатора сделаны из меди?

Трансформатор и все другие обмотки электрических машин сделаны из меди хорошего качества материала благодаря этим свойствам меди.

1. Медь является хорошим проводником электричества из-за ее более высокой проводимости по сравнению с другие материалы. Таким образом, минимизируются потери мощности в обмотках.

2. Другим интересным свойством меди является более высокая пластичность. Это означает, что это очень легко согнуть проводник в тугую обмотку вокруг сердечника трансформатора, Это помогает свести к минимуму количество необходимой меди, а также объем и вес меди.

Изолирующий материал

С нарушение изоляции может привести к самым серьезным повреждениям трансформатора. Так изоляция и изоляционный материал должны быть высокого качества, и это самая важная часть трансформатора. Изоляция требуется между каждым витком обмоток, между обмотками, обмотка и сердечник, а также все токоведущие части и бак трансформатора.

[ ##eye## Current Transformer интервью вопросы]

Основная Изоляционный материал предназначен для защиты трансформатора от короткого замыкания. обеспечение изоляции обмоток, чтобы они не соприкасались с сердечником и любой другой проводящий материал.

Изоляционный материал трансформатора должен иметь высокие диэлектрические свойства, а также хорошие механическая прочность и термостойкость.

Синтетика материал, бумага, хлопчатобумажная ткань и т. д. используются в качестве изоляционного материала в трансформатор.

Основной бак

Основной бак это надежная часть трансформатора, которая в основном служит двум целям:

25in;»> 1. Он защищает сердечник и обмотки от внешней среды и служит корпусом для их.

2. Это используется как емкость для трансформаторного масла и служит опорой для всех остальных внешние аксессуары трансформатора.

Основной бак трансформатора

Баки изготовлены из сборных прокатные стальные пластины. Они снабжены подъемными крюками и встроенным охлаждением. трубы. Для минимизации веса и случайных потерь алюминиевые листы также используется вместо стальных пластин. Однако из-за своего легкого веса алюминиевый бак в наши дни является более привычным и дорогим, чем стальной.

Клеммы и втулки

Клеммы и втулки также являются важными частями трансформатора, которые используются для подключение входящих и исходящих кабелей питания и нагрузки. они связаны с концами обмоток проводника.

ввод трансформатора

ввод В основном это изоляторы из фарфора или эпоксидных смол. Они монтируются над резервуар и образует барьер между клеммами и резервуаром. Они обеспечивают безопасный проход для проводника, соединяющего клеммы с обмотками.

Как обмотки бывают двух типов, поэтому втулки также бывают двух типов, как указано ниже:

5in; mso-list: l2 level1 lfo7; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list .5in; text-indent: -0.25in;»> 1. Высокое напряжение втулка

2. Низкое напряжение проходной изолятор

Трансформатор масло

Трансформаторное масло обеспечивает изоляцию между обмотками, а также охлаждение за счет его химические свойства и очень хорошая диэлектрическая прочность.

[##eye## Трансформатор тока нулевой последовательности (CBCT)]

Рассеивает тепло генерируемого сердечником и обмотками трансформатора во внешнюю среду. Когда обмотки трансформатора нагреваются из-за протекания тока и потерь, масло охлаждает обмотки, циркулируя внутри трансформатора и отдавая тепло во внешнюю среду через свои охлаждающие трубки.

Углеводородное минеральное масло используется в качестве трансформаторного масла и действует как охлаждающая жидкость. Он состоит из ароматические соединения, парафины, нафтены и олефины.

Устройство РПН

Основной функцией устройства РПН является регулировать выходное напряжение трансформатора путем изменения коэффициента его витков. Существует два типа переключателей отводов.

1. Под нагрузкой Устройство РПН :- в устройстве РПН отвод может быть изменен без отключения трансформатора от подачи. Таким образом, он может работать без отключения питания.

2.  Без нагрузки переключатель ответвлений :- в переключателе ответвлений без нагрузки трансформатор должен быть изолирован от источника питания, чтобы изменить его постукивание (коэффициент оборотов).

Автоматический переключатель ответвлений также доступный.

Бухгольц реле

Реле Бухгольца является наиболее важным часть силового трансформатора мощностью более 500 кВА. Это газовое реле установлен на трубе, соединяющей основной бак и бак расширителя.

Реле Бухгольца предназначено для защиты трансформатора от всех внутренних неисправностей. таких как короткое замыкание, межвитковое замыкание и т. д.

[ ##eye## Нагрузка импульсного сопротивления (SIL) Линия передачи]

При коротком замыкании замыкание произошло в обмотке, то она выделяет достаточно тепла для разложения трансформаторного масла в газы (водород, окись углерода, метан и др.). Эти газы поступают в расширительный бачок по патрубку, за счет этих газов срабатывает реле Бухгольца. Он посылает сигнал на цепи отключения и сигнализации и активирует их. Затем автоматический выключатель отключает трансформатор от источника питания.

Маслорасширитель

Резервуар маслорасширителя предназначен для обеспечения достаточного пространства для расширения и сокращение трансформаторного масла в зависимости от изменения окружающей среды температура трансформаторного масла внутри основного бака.

Представляет собой цилиндрическую конструкцию барабанного типа, устанавливаемую на верхнюю часть основного бака трансформатора. Это подключен к основному баку через трубу и реле Бухгольца, установленное на трубка. На маслорасширителе также установлен индикатор уровня, показывающий количество масла в расширительном баке. Обычно он наполовину заполнен трансформаторное масло.

Сапун

Сапун представляет собой цилиндрический контейнер, заполненный силикагелем и непосредственно соединенный с расширительный бак трансформатора.

Основной функцией сапуна является подача обезвоженного свежего воздуха в расширительный бак во время расширения и усадка трансформаторного масла. Это связано с тем, что трансформаторное масло при реакции с влагой может повредить изоляцию и вызвать внутреннюю неисправность трансформатора. Поэтому воздух, поступающий в расширительный бак, должен быть влажным. бесплатно для лучшей жизни трансформаторного масла.

В бризере, когда воздух проходит через силикагеля, затем влага, присутствующая в воздухе, поглощается кристаллами силикагеля и следовательно, в бак расширителя подается обезвоженный сухой воздух. Таким образом, мы также можем сказать, что сапун действует как воздушный фильтр для трансформатора.

Взрыв вентиляционный клапан

Взрывной вентиляционный клапан представляет собой металлическую трубу с диафрагмой на одном конце, которая устанавливается на основном баке немного выше расширительного бака. Он доступен только в трансформаторе высокой номинальной мощности.

Основная функция взрывоотвода заключается в защите силового трансформатора от взрыва при избыточном давлении накапливаться в основном баке из-за серьезных внутренних неисправностей. Он действует как аварийный выход масляных и горячих газов внутрь основного бака трансформатора.

[ ##eye## Что такое замыкание на землю? — причины, следствия и защита ]

Взрывоотвод работает по тому же принципу, что и предохранительный клапан в скороварке. Следовательно, другими словами, мы также можем назвать взрывозащитный клапан предохранительным клапаном трансформатора.

Радиатор и вентиляторы

С потери мощности в трансформаторе рассеиваются в виде тепла. Итак, охлаждение Требуется установка силового трансформатора. Трансформаторы сухого типа обычно с естественным воздушным охлаждением. Но когда мы говорим о масляных трансформаторах затем используются несколько методов охлаждения в зависимости от номинальной мощности в кВА, потерь мощности, и необходимый уровень охлаждения.

Следовательно, для обеспечения надлежащего охлаждения радиаторы и вентиляторы устанавливается на основной бак силового трансформатора. Радиаторы также называют охлаждающими. трубы.

Основной функцией охлаждающих трубок или радиаторов является передача тепла вырабатывается сердечником и обмотками в окружающую среду за счет циркуляции нагретого масла на всем протяжении охлаждающих трубок.

В большом силовом трансформаторе принудительное охлаждение достигается с помощью охлаждающих вентиляторов, установленных на радиаторе.

Подробнее статьи:

• Коэффициент мощности Методы коррекции

• Всплеск импедансная нагрузка (SIL) линии передачи

• Что такое коэффициент мощности и почему это важно

• Инволютивный матрица и ее свойства

• Идемпотент матрица и ее свойства

• Трансформатор нулевой последовательности (CBCT) или нулевой последовательности (ZCT)

12 различных частей трансформатора

Трансформатор обеспечивает подачу электроэнергии с минимальными потерями мощности. Основными частями трансформатора являются сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка. Помимо этого, в более крупных трансформаторах присутствуют различные другие компоненты, такие как изоляция, трансформаторное масло, устройства охлаждения, реле защиты, корпус и т. д. Давайте обсудим принцип работы трансформатора, прежде чем углубляться в тему.

Содержание

Трансформатор – принцип работы

Трансформатор – это статическое устройство, работающее по принципу электромагнитной индукции. Когда в первичной обмотке трансформатора протекает переменный ток, создается переменное электромагнитное поле, которое индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Величина индуцированной ЭДС пропорциональна передаточному числу витков.

Детали трансформатора

Детали трансформатора

Ниже приведены различные детали трансформатора:

1. Сердечник
2. Обмотка
3. Изоляция
4. Бак
5. Клеммы и втулки
6. Трансформаторное масло
7. Расширитель масла
8. Сапун
9. Радиаторы и вентиляторы
10. Взрывоотвод
11. Переключатели ответвлений
12. Реле Бухгольца

1 Сердечник

Сердечник обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для электромагнитного потока и поддерживает первичную и вторичную обмотки. Изготавливается путем укладки тонких листов высококачественной текстурированной стали, разделенных тонким изоляционным материалом. Чтобы свести к минимуму гистерезис и вихревые токи, содержание углерода в основной стали поддерживается на уровне ниже 0,1%. Когда он легирован кремнием, вихревые токи могут быть уменьшены.

Типичный сердечник трехфазного трансформатора показан на рисунке выше. Каждая конечность несет первичную и вторичную обмотку каждой фазы. Конечности магнитно связаны ярмами. Существует два типа конструкций сердечника: тип сердечника и тип оболочки. В оболочечной конструкции обмотки окружены сердечником, как показано ниже:

Источник: https://www.allumiax.com/difference-between-core-form-and-shell-form-power-transformers-by- Generalpac

Чтобы узнать больше о сердечниках трансформаторов, их конструкции и принципах проектирования, см.: Сердечник трансформатора

2. Обмотка

Трансформатор имеет два набора обмоток на фазу – первичную обмотку и вторичную обмотку. Эти обмотки состоят из нескольких витков медных или алюминиевых проводников, изолированных друг от друга и сердечника трансформатора. Тип и расположение обмотки, используемой для трансформаторов, зависят от номинального тока, силы короткого замыкания, повышения температуры, импеданса и перенапряжения.

Из первичной и вторичной обмоток та, которая рассчитана на более высокое напряжение, называется обмоткой высокого напряжения (ВН), а другая известна как обмотка низкого напряжения (НН).

Провода высоковольтной обмотки тоньше, чем низковольтные, и окружают обмотку НН снаружи. Обмотка НН расположена близко к сердечнику.

В трансформаторах с кожухом обмотка разделена на несколько витков (несколько витков проводника). Катушки высокого напряжения зажаты между катушками низкого напряжения. В то время как в трансформаторах с сердечником обмотки подразделяются на четыре типа: многослойные обмотки, спиральные обмотки, дисковые обмотки и обмотки из фольги. Выбор типа обмотки определяется количеством витков и ее пропускной способностью по току.

Подробнее о различных типах обмоток трансформаторов: Типы обмоток трансформаторов

3.

Изоляция

Изоляция является наиболее важной частью трансформаторов. Нарушения изоляции могут привести к самым серьезным повреждениям трансформаторов. Изоляция необходима между обмотками и сердечником, между обмотками, между каждым витком обмотки и между всеми токоведущими частями и баком. Изоляторы должны обладать высокой диэлектрической прочностью, хорошими механическими свойствами и способностью выдерживать высокие температуры. Синтетические материалы, бумага, хлопок и т. д. используются в качестве изоляции в трансформаторах.

Сердечник, обмотка и изоляция являются основными частями трансформатора и присутствуют во всех типах.

Узнайте больше об изоляторах: Изоляционные материалы, используемые в трансформаторах

4. Бак

Главный бак является частью трансформатора, который служит двум целям:

1. Защищает сердечник и обмотки от внешняя среда .
2. Служит емкостью для масла и опорой для всех других принадлежностей трансформатора.

Корпуса резервуаров изготавливаются путем изготовления емкостей из прокатных стальных листов. Они снабжены подъемными крюками и охлаждающими трубками. Для снижения веса и потерь от случайных потерь вместо стальных пластин также используются алюминиевые листы. Однако алюминиевые баки дороже, чем стальные.

5. Клемма и втулки

Для соединения подводящих и отводящих кабелей в трансформаторах имеются клеммы. Они установлены на втулках и соединены с концами обмоток.

Втулки — это изоляторы, образующие барьер между клеммами и резервуаром. Они монтируются над баками трансформатора. Они являются безопасным проходом для проводников, соединяющих клеммы с обмотками. Их изготавливают из фарфора или эпоксидных смол.

6. Трансформаторное масло

Во всех масляных трансформаторах трансформаторное масло обеспечивает дополнительную изоляцию между токоведущими частями, лучшее рассеивание тепла и функции обнаружения неисправностей. Углеводородное минеральное масло используется в качестве трансформаторного масла. Он состоит из ароматических соединений, парафинов, нафтенов и олефинов. Трансформаторное масло имеет температуру вспышки 310 градусов Цельсия, относительную проницаемость 2,7 и плотность 0,9.6 кг/см3.

7. Расширители масла

Расширитель масла перемещается поверх трансформаторов и располагается значительно выше бака и вводов. Обычно в некоторых маслорасширителях имеется резиновая камера. Трансформаторное масло расширяется и сжимается при повышении и понижении температуры. Маслорасширитель обеспечивает достаточно места для расширения масла. Он соединен с основным баком через трубу. На маслорасширителе установлен индикатор уровня, показывающий уровень масла внутри.

8. Сапун

Сапун имеется во всех масляных трансформаторах с расширительным баком. Масло необходимо оберегать от влаги. Поскольку колебания температуры вызывают расширение и контакт трансформаторного масла, воздух поступает в расширительный бак и выходит из него. Этот воздух не должен содержать влаги. Дыхание служит этой цели.

Сапун крепится к концу воздушной трубы таким образом, что воздух входит и выходит из расширителя через него. Силикагель, присутствующий в сапунах, удаляет влагу из воздуха и подает обезвоженный воздух в расширитель.

9. Радиаторы и вентиляторы

Потери мощности в трансформаторе рассеиваются в виде тепла. Сухие трансформаторы в основном имеют естественное воздушное охлаждение. Но когда дело доходит до масляных трансформаторов, используются различные методы охлаждения. В зависимости от номинальной мощности в кВА, потерь мощности и уровня требований к охлаждению на баке трансформатора монтируются радиаторы и охлаждающие вентиляторы.

Части трансформатора: Радиаторы и охлаждающие вентиляторы

Тепло, выделяемое в сердечнике и обмотке, передается окружающему трансформаторному маслу. Это тепло рассеивается на радиаторе. В более крупных трансформаторах принудительное охлаждение достигается с помощью охлаждающих вентиляторов, установленных на радиаторах.

Подробнее : Способы охлаждения трансформатора

10. Взрывоотвод

Взрывоотвод действует как аварийный выход для масляных и воздушных газов внутри трансформатора. Это металлическая труба с диафрагмой на одном конце, расположенная немного выше расширительного бака. Неисправности, возникающие под маслом, повышают давление внутри бака до опасного уровня. В таких условиях диафрагма разрывается при относительно низком давлении, чтобы высвободить силы внутри трансформатора в атмосферу.

11. Переключатели ответвлений

Переключатели ответвлений используются для регулировки вторичного напряжения трансформаторов. Они предназначены для изменения коэффициента трансформации трансформатора по мере необходимости. Существует два типа переключателей ответвлений: переключатели ответвлений под нагрузкой и переключатели ответвлений без нагрузки.

Переключатели ответвлений под нагрузкой

Переключатели ответвлений без нагрузки предназначены для работы только тогда, когда трансформатор не питает никаких нагрузок, тогда как переключатели ответвлений под нагрузкой способны работать без прерывания подачи тока к нагрузке.