Дизајн енергетског трансформатора

Трансформатор је електрична машина која претвара наизменичну струју једног напона у наизменичну струју другог напона.

Главни конструктивни елементи енергетских трансформатора: тело, језгро, намотаји, расхладни уређај, чауре и заштитни уређаји (екпандер, издувна цев и гасни релеј).

Намотаји трансформатора су распоређени тако да магнетни флукс који ствара примарни намотај продире у већину секундарних намотаја. Овај захтев је обезбеђен конструкцијом челичног језгра, које је затворено магнетно коло. У зависности од међусобног распореда намотаја и магнетног система, разликују се два главна типа трансформатора: штапни и арматурни.

У штапном трансформатору, намотаји се налазе на шипкама језгра, које су повезане јармовима који затварају магнетно коло. Тип штапа се користи за напајање и низ специјалних трансформатора. Оклопни трансформатор користи разгранато магнетно коло које покрива намотај, као да га "оклопи".Структура језгра налик оклопу се посебно користи за мале једнофазне трансформаторе.

Трофазни штапни трансформатор:

Магнетно коло трансформатора, звано језгро, састављено је од лимова легираног челика. Да не би затворили листове, претходно су премазани танким слојем лака или залепљени папиром.

Језгро се састоји од шипки које носе калемове и јарма који затвара магнетно коло. Попречни пресек језгра треба да буде што је могуће ближи облику намотаја.

У правоугаоним намотајима, попречни пресек језгра је направљен правоугаоним. Са округлим — језгро има вишеслојни део. Ако језгро има велики попречни пресек, онда се праве уздужни ваздушни канали за уклањање топлоте, деле језгро у засебне пакете.

Листови се спајају иглама или заковицама. Појединачни листови не смеју бити повезани једни са другима, јер у контактној равни могу настати вртложне струје. Да би се спречило затварање листова кроз игле и заковице, на њих се постављају изолационе цеви. Матице и главе заковице су изоловане од језгра пресних плоча помоћу електричних картонских подложака.

У трансформаторима се користе две врсте намотаја: диск и цилиндрични.

Са дизајном намотаја у облику диска, примарни и секундарни намотаји су подељени у низ равних намотаја у облику диска који се смењују у серији на језгру трансформатора.

У цилиндричном намотају, примарни и секундарни намотај су распоређени концентрично један према другом. Нисконапонски намотај се обично поставља ближе језгру јер га је лакше изоловати од челика.

Приликом израде намотаја мора се разликовати изолација појединих жица, изолација између слојева и намотаја, изолација између примарног и секундарног (секундарног) намотаја и изолација намотаја у односу на језгро.

Намотаји трансформатора су израђени од бакарне жице прекривене изолацијом. За изолацију жица за намотавање користе се папир, понекад памучно свилено предиво, лак (емајл) фолија или неколико слојева изолације, на пример, слој лака и слој свиленог предива, слој папира и слој памучног предива. , итд.

Као изолација између слојева користе се сепаратори папира. Намотаји су изоловани подлошкама или електричним картонским заптивкама умотаним уљем натопљеном траком, папиром или тканином.

Крајеви намотаја трансформатора се изводе уз помоћ чаура, које их изолују од уземљеног тела (резервоара).

Трансформаторски уређај:

Постоје два основна начина повезивања намотаја трофазног трансформатора: троугаона веза и веза звезда. Када су намотаји спојени у трокут, фазни напон је једнак линијском напону, а фазна струја је 1,73 пута мања од линијске струје. Када су намотаји спојени звездасто, фазни напон је 1,73 пута мањи од линијског напона, а фазна струја је једнака линијској.

Начин повезивања намотаја у трофазном трансформатору је од великог значаја, јер од тога зависи фазни угао секундарног напона у односу на примарни. Фазни помак између напона примарног и секундарног намотаја такође зависи од правца намотаја намотаја. За више детаља погледајте овде: Шеме и групе за повезивање намотаја енергетских трансформатора

Где су пројектовани трансформатори за заједнички паралелни рад, потребно је да тренутни потенцијали фаза ових трансформатора буду исти. Трансформатори који имају исти фазни помак између линијских напона намотаја високог и ниског напона додељују се истој групи прикључака намотаја, којима се додељује број у складу са ознаком сата.

За изоловање намотаја од језгра и за изоловање високонапонског намотаја од нисконапонског, користе се тврди цилиндри пресовани од печеног папира или цилиндри од електрокартона, такозвани меки цилиндри.

У конструкцији трансформатора широко се користи специјално минерално (нафтно) уље, које се тзв трансформатор… Резервоари су напуњени трансформаторским уљем и у њега је уроњено језгро са намотајима. Овај дизајн је усвојен за трансформаторе велике снаге, за исправљачке трансформаторе велике снаге, за импулсне трансформаторе велике снаге.

Трансформаторско уље, са којег су влага и нечистоће уклоњене, односно осушене и пречишћене, добар је изолатор између намотаја и металног кућишта. Осим тога, трансформаторско уље, које има већу топлотну проводљивост од ваздуха, добро проводи топлоту од активних делова трансформатора до спољашњих површина резервоара.

Како се снага трансформатора повећава, губици расту брже од његових геометријских димензија, што доводи до потребе повећања његове расхладне површине. Погледајте детаље овде: Системи за хлађење енергетских трансформатора

У пракси се користе уређаји који претварају наизменични напон, у коме су примарни и секундарни намотаји електрично повезани. Ови уређаји се називају аутотрансформатори.

Аутотрансформатор се разликује од конвенционалног трансформатора по томе што су његови примарни и секундарни намотаји повезани не само индуктивно (као у конвенционалном трансформатору), већ и електрично.

Такође видети: Карактеристике перформанси енергетских трансформатора