 |
Конструкция трансформатора
|
|
|
|
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной первичной системы - переменного тока в другую – вторичную той же частоты, имеющую в том же случае другие характеристики, в частности ток и напряжение.
Как правило трансформатор состоит из: сердечника, набранного из листовой стали и нескольких обмоток, электромагнитно связанных между собой, а в автотрансформаторах еще и электрически.
Трансформатор, имеющий две обмотки, называется двухобмоточным, трансформатор с тремя или несколькими обмотками - трехобмоточным или многообмоточным. Соответственно роду тока различают трансформаторы однофазные, трехфазные и многофазные. Под обмоткой многофазного трансформатора понимают совокупность всех фазных обмоток одинакового напряжения, определенным образом соединенных между собой. Та из обмоток трансформатора, к которой подводится энергия переменного тока, называется первичной, другая, от которой энергия отводится, называется вторичной обмоткой.
Обмотка, присоединенная к сети с более высоким напряжением, называется обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотка, присоединенная к сети меньшего напряжения, называется обмоткой низшего напряжения (НН). Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше - повышающим.
Рисунок 3.1. Трансформатор с трубчатым баком.
1) обмотка ВН;
2) обмотка НН;
3) переключатель регулировочных отводов обмотки ВН;
4) балка, прессующая ярмо;
5) шихтованный магнитопровод;
6) отводы ВН;
7) отводы НН;
8) патрубок для присоединения вакуумного насоса;
9) кольцо для подъема выемной части;
10) кран для заливки масла;
|
|
|
11) ввод (изолятор) ВН;
12) ввод (изолятор) НН;
13) привод переключателя;
14) выхлопная труба;
15) газовое реле;
16) расширитель;
17) трубчатый бак;
18) кран для спуска масла;
19) транспортный ролик;
20) вертикальная шпилька для стягивания прессующих балок ярем;
21) упорный угольник на дне бака
Сердечник трансформатора.
Сердечником трансформатора называется система, образующая магнитную цепь его со всеми деталями. По типу сердечника различают:
а) трансформаторы стержневые, в которых обмотки охватывают стержни сердечника;
б) трансформаторы броневые, в которых обмотки частично охватываются сердечником.
Независимо от типа сердечника он набирается из листов трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.
Для изоляции листов стали применяется бумага толщиной 0,03 мм и масляный лак. Бумажная изоляция значительно дешевле лаковой, но имеет меньшую теплопроводность и нагревостойкость и меньшую механическую прочность. Кроме того, бумажная изоляция дает больший процент заполнения площади сечения сердечника изоляцией.
Соединение сердечников с ярмами может быть произведено либо встык, либо впереплет (так называемые стыковая и шихтованная конструкции). 
Рисунок 3.2 Конструкция магнитопроводов.
При сборке встык стержни и ярма собираются отдельно, а затем соединяются с помощью крепежных частей. Такая конструкция сердечника облегчает посадку обмоток на стержни. При сборке впереплет весь сердечник набирается сразу, поэтому при посадке обмотки на стержень приходится расшихтовывать верхнее ярмо, а затем после посадки обмотки снова зашихтовывать его. Таким образом, второй способ сложнее первого, но зато имеет ряд ценных преимуществ, а именно:
а) При сборке впереплет зазор в месте стыка листов стержней и ярем может быть сделан минимальным, так как место стыка в одном слое перекрывается листом в другом слое. Наоборот, при сборке встык нужно проложить между стержнем и ярмом изоляционную прокладку толщиной 0,5 - 1 мм, чтобы избегнуть образования в месте стыка вихревых токов и связанного с ними увеличения добавочных потерь и даже «пожара в стали» вследствие чрезмерного повышения температуры стали в месте стыка. Отсутствие прокладки в шихтованной конструкции позволяет значительно уменьшить ток холостого хода.
|
|
|
б) При сборке впереплет заметно увеличивается механическая устойчивость сердечника, тогда как стыковая конструкция требует
относительно мощных крепежных частей для надлежащего сопряжения стержней и ярем. Поэтому масса крепежных частей при сборке впереплет значительно меньше, чем при сборке встык.
| в тр-рах малой мощности |
| в тр-рах большой мощности |
Рисунок 3.3 Стяжка сердечника (вид в поперечном сечении)
В поперечном сечении стержню придают форму ступенчатого многоугольника, вписанного в окружность с диаметром. Это делают для лучшего использования места внутри окружности. На рис. 3.3, а показан пятиступенчатый стержень со стяжкой стержня с помощью шпилек.
Обмотки трансформатора
По способу расположения обмоток высшего и низшего напряжений (ВН и НН) относительно друг друга различают: концентрические обмотки, т. е. такие, которые в каждом поперечном сечении представляют собой окружности, имеющие общий центр;
Рисунок 3.4 Конструкция концентрических обмоток.
Концентрическая обмотка показана в схематическом виде на рис. 3.2 и 3.4 Обычно ближе к стержню располагают обмотку НН, так как по сравнению с обмоткой ВН ее легче изолировать от стержня.
Основными типами концентрических обмоток являются: цилиндрическая слоевая обмотка, винтовая обмотка и ее видоизменения и непрерывная обмотка.
Рисунок 3.5 Цилиндрическая обмотка.
У цилиндрических обмоток если сечение витка не превышает 8 - 10 мм2, то цилиндрическая обмотка выполняется как многослойная из проводов круглого сечения; при больших сечениях витка - чаще всего как двухслойная из проводов прямоугольного сечения. Слой обмотки образует витки, наматываемые по винтовой линии вдоль образующей цилиндра.
Рисунок 3.6 Типы обмоток.
Чередующиеся обмотка, в которой части обмоток ВН и НН попеременно следуют друг за другом по высоте стержня, в ней части обмоток ВН и НН чередуются и расположены так, чтобы ближе к ярму находились катушки обмотки НН.
|
|
|
|
|
|
