Что представляют собой обмотки трансформаторов?

Трансформатор представляет собой статический электромагнит­ный преобразователь с двумя или больше обмотками, предназначен­ный (наиболее часто) для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным маг­нитным полем. Трансформаторы широко применяют при передаче электрической энергии на большие расстояния, при распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, уси­лительных, сигнализационных и других устройствах.

Трансформаторы

Обмотку для трансформаторов в основном изготавливают либо из алюминия, либо из меди.

Обмотки трансформаторов изготавливают из меди или алюми­ния. Для трансформаторов небольшой мощности, т. е. при небольших токах (до 25 А для воздушных и до 45 А для масляных трансформаторов), обмотки выполняют из изолированного провода круглого поперечного сечения. Параллельное соединение витков дает возможность применить провод круглого поперечного сечения при относительно больших токах в обмотках и облегчает процесс изготовления последних. При больших мощностях и токах обмотки изготавливают из проводников прямоугольного поперечного сечения.

Рисунок 1 и 2. Схема обмоток трансформатора.

Рисунок 1 и 2. Схема обмоток трансформатора.

Для изоляции обмоток и других токоведущих частей трансфор­матора применяют изоляционные материалы, которые должны обеспечивать надежную работу трансформатора в условиях его экс­плуатации при значительных колебаниях температуры нагрева.

Конструкция обмоток должна обеспечивать хорошее их охлаждение, так чтобы температура нагрева обмоток не превышала пределов, установленных для соответствующих классов изоляции. Изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений длительное воздействие на нее переменного электрического поля, имеющегося в транс­форматоре при нормальной работе, и кратковременные перенапряжения, возникающие в условиях эксплуатации трансформаторов. Обмотки трансформаторов должны выдерживать механические воз­действия, которым они подвергаются в процессе сборки трансфор­матора и в условиях эксплуатации при КЗ.

По способу размещения на магнитопроводе обмотки трансфор­маторов могут быть концентрическими и дисковыми чередующими­ся. Концентрические обмотки выполняют в виде цилиндров, разме­щаемых на магнитопроводе концентрически. Внутри (ближе к сердечнику) обычно размещают обмотку НН, требующую меньшей изоляции относительно магнитопровода, снаружи - обмотку ВН (рис. 1а).

В некоторых случаях для уменьшения индуктивного сопротивления обмоток, т. е. для уменьшения магнитного рассея­ния, находят применение двойные концентрические обмотки (рис. 1б), в которых обмотку НН делят на две части с одинаковым числом витков. Между половинами обмотки НН помещают обмотку ВН. Подобным образом может быть выполнена тройная концентрическая обмотка, в которой обмотка НН состоит из трех частей, а обмотка ВН - из двух.

В дисковых чередующихся обмотках катушки НН и ВН, изготов­ленные в виде отдельных дисков, размещены на магнитопроводе в чередующемся порядке (рис. 2). Вся обмотка подразделяется нa симметричные группы, состоящие из одной или нескольких катушек ВН и расположенных по обе стороны от них двух или нес­кольких катушек НН. Чередующиеся обмотки на практике приме­няют только для специальных трансформаторов. При высоких на­пряжениях эти обмотки не применяют из-за сложности изоляции и большого количества промежутков между катушками НН и ВН.

Конструктивно концентрические обмотки выполняют цилиндри­ческими, катушечными, непрерывными, винтовыми и др.

Варианты цилиндрической обмотки

Варианты цилиндрической обмотки.

Цилиндрические обмотки - одно- и двухслойные цилиндрические обмотки наматывают из провода прямоугольного поперечного сечения в один или несколько параллельных проводов. В трехслойных (и при большем числе слоев) обмотках между слоями оставляют вертикальный канал. Слой обмотки составляют витки, наматываемые вплотную друг к другу. Начало и конец двухслойной обмотки выводят из верхней ее части и располагают у верх­него ярма. Такие обмотки используются в качестве обмоток НН трансформаторов мощностью до 630 кВА.

Многослойные цилиндрические обмотки наматывают из прово­дов круглого сечения, размещаемых вдоль всего стержня в несколь­ко слоев, между которыми прокладывают изоляцию из кабельной бумаги. Обычно такую обмотку выполняют из двух катушек, между которыми оставляют вертикальный охлаждающий канал. Много­слойные цилиндрические обмотки применяют в качестве обмоток ВН для трансформаторов мощностью до 630 кВА при напряжениях до 35 кВ. Цилиндрические обмотки просты в производстве, но их механическая прочность по отношению к осевым силам неве­лика (при намотке провода плашмя), так как сравнительно малы радиальные размеры обмоток.

Катушечная многослойная обмотка - отличается от многослойной цилиндрической тем, что разделена по высоте на отдельные катушки и поэтому сложнее в производстве.

Кабельная бумага

Кабельная бумага используется для прокладки между слоями катушки.

Между слоями катушки прокладывают кабельную или телефонную бумагу, а между отдельными катушками — шайбы из электрокартона. Меж­ду отдельными катушками (обычно через две) делают охлаждаю­щие каналы. Катушечные многослойные обмотки применяют в качестве обмоток ВН трансформаторов мощностью до 100 кВА и напряжением до 35 кВ.

Непрерывная обмотка - ее наматывают по спирали из провода прямоугольного поперечного сечения. Она состоит из нескольких десятков дисковых катушек, соединенных между собой без пайки. При изготовлении обмотки провод в каждой катушке укладывают плашмя по спирали и наматывают на изоляци­онный цилиндр или стальной шаблон. Между изоляционными ци­линдром и катушками обмотки, а также между отдельными катуш­ками имеются охлаждающие каналы.

Каждая катушка состоит из нескольких витков, а каждый виток — из одного или нескольких параллельных проводов. При нескольких параллельных проводах намотку их производят с перекладкой (транспозицией). Непрерыв­ные обмотки, несмотря на сложность их изготовления, в настоящее время широко используют в трансформаторостроении благодаря их высокой механической прочности. Такие обмотки применяют в качестве обмоток высшего и низшего напряжения трансформато­ров мощностью более 1000 кВА.

Винтовые обмотки - их наматывают из нескольких парал­лельных проводников прямоугольного поперечного сечения. Параллельные провода располагают друг над другом (перпендикулярно оси обмотки), в отличие от цилиндрических обмоток, у которых параллельные провода укладываются рядом по линии, параллель­ной оси обмотки. Витки обмотки укладывают винтовой линией, имеющей один или несколько ходов. В винтовых обмотках необхо­дима перекладка (транспозиция) проводников, образующих один виток, для равномерного распределения тока между параллельны­ми проводами.

http://youtu.be/0JGotSDIchI

Перекладка проводов создает такие условия, при которых каждый провод в пределах одного витка попеременно занимает все возможные положения. Винтовые обмотки могут иметь до 20, а иногда и более параллельных проводов. Они, так же как и непрерывные обмотки, обладают высокой механической прочностью, их применяют в качестве обмоток НН при больших токах.

КОММЕНТАРИИ
  1. андрей

    Классификация по конструкции-1.Стержневые-обмотки покрывают большую часть сердечника.2.Броневые-сердечник охватывает большую часть обмоток.Классификация по способу охлаждению-1.С воздушным охлаждением-используются при малых мощностях и разделяются на трансформаторы с принудительным и естественном охлаждением.2.Маслянные самоохлаждающиеся.3.Маслянные с водяным охлаждением.Классификация по способу применения.1.Разделительные трансформаторы.2.Силовые трансформаторы.3.Токовые трансформаторы.4.Трансформаторы напряжения.Также можно добавить,что не существует идеальных трансформаторов.Мощность трансформатора выражается в вольт-амперах,а полярность указывается точками.Тестирование трансформаторов происходит по следующим параметрам-1.Сопротивление изоляции.2.Потери и ток в отсутствии нагрузок.3.Сдвиг фаз напряжений.4.Сопротивление обмоток.5.Напряжение короткого замыкания и полное сопротивление короткого замыкания.6.Соотношение напряжений.Трансформаторы также испытывают на электрическую прочность и проверяют на нагрев.Это немного дополнительной информации.С уважением Андрей.

    Ответить
  • Добавить комментарий

×
Top