Конструкції обмоток трансформатора
Основні типи обмоток
Провідник, який одноразово охоплює стрижень муздрамтеатру і в якому наводиться ЕРС під впливом магнітного поля трансформатора, називають витком. Виток є основним елементом обмотки та складається з одного або декількох паралельних проводів. Сукупність витків, що утворюють електричний ланцюг, в якій підсумовуються ЕРС, наведені в окремих витках, називають обмоткою трансформатора. Обмотка складається з провідників та ізоляційних деталей, що захищають витки від електричного пробою, що перешкоджають їх зміщення під дією електромагнітних сил і створюють канали для охолодження.
Обмотки трансформаторів розрізняються взаємним розташуванням на стрижні, напрямком і способом намотування, числом витків, класом напруги, схемою з'єднання кінців обмоток між собою.
Почала і кінці обмоток НН (низької напруги) трифазних трансформаторів позначають буквами а, в, с (початку) і х. у, z (кінці), обмоток ВН (високої напруги) - відповідно А, В, С і X, Y, Z. По взаємному розташуванню на стрижні обмотки поділяють на концентричні і чергуються.
Концентричні обмотки виготовляються у вигляді циліндрів, розташованих концентрично (одна в іншій) на стрижні муздрамтеатру (рис 1). Чергуються обмотки високої професійності і низького напруг трансформатора чергуються в осьовому напрямку на стрижні муздрамтеатру (рис.2). Чергується обмотка зазвичай підрозділяється на симетричні групи, кожна з яких складається з однієї або декількох частин обмотки ВН і розташованих по обидві сторони від них частин обмотки НН. З окремих груп при великих токах можуть бути легко утворені паралельні ланцюги. Чергуються обмотки застосовують тільки в спеціальних трансформаторах (наприклад, електропічних, випробувальних). Найбільш поширені концентричні обмотки. Зазвичай першою на стрижні розташовують обмотку НН, але можливі й інші варіанти, коли першою розміщують обмотку середньої напруги, регулювальну або навіть високої напруги.
По конструкції і способу намотування розрізняють обмотки циліндричні (одно- або багатошарові), котушкові і гвинтові. Існують також одно- або двохвитковий листові і шинні обмотки, що використовуються в спеціальних трансформаторах з великими вторинними токамі.Общіе вимоги, що пред'являються до обмоток трансформатора, можна поділити на експлуатаційні та виробничі.
Основними експлуатаційними вимогами є елек тричних і механічна міцність і нагревостойкость як обмоток, так і інших частин і всього трансформатора в цілому. Ізоляція обмоток і інших частин трансформатора повинна витримувати без пошкоджень комутаційні і атмосферні перенапруги, які можуть виникнути в мережі, де трансформатор буде работать.Механіческая міцність обмоток повинна гарантувати їх від механічних деформацій і пошкоджень при токах КЗ, що багаторазово перевищують номінальний робочий струм трансформатора. Нагрівання обмоток і інших частин від втрат, що виникають в трансформаторі при нормальній роботі і КЗ обмеженою д лительного, не повинен призводити ізоляцію обмоток і інших частин, а також масло трансформатора до теплового зносу або руйнування в терміни коротші, ніж звичайний термін служби трансформатора (20 -25 років). Загальні експлуатаційні вимоги, що пред'являються до трансформаторів та їх обмоток, регламентовані відповідними стандартами на силові трансформатори загального призначення, на різні спеціальні трансформатори, на електричні випробування ізоляції трансформаторів і т д Практично електрична міцність ізоляції обмоток досягається правильно-розробленою конструкцією, правильним вибором ізоляційних проміжків і ізоляційних матеріалів і прогресивною технологією обробки ізоляції. Вимога механічної ін ності обмотки задовольняється шляхом ретельного розрахунку поля розсіювання, т. Е. Правильного вибору типу і конструкції обмотки і розташування її витоків і котушок з таким розрахунком щоб виникаючі в цій обмотці механічні сили були якомога меншими, а механічна стійкість можливо більшої.
Для досягнення необхідної нагревостойкости слід забезпечити вільну тепловіддачу в навколишнє середовище за все тепла, що виділяється в обмотках при допустимих для даного класу ізоляції перевищення температури обмоток над температурою навколишнього середовища, т. Е. Забезпечити досить велику поверхню зіткнення обмотки з охолоджуючим середовищем - маслом або повітрям. Загальні виробничі вимоги зводяться до ізготовпенію трансформатора з найменшими витратами матеріалів і праці тобто найбільш простого по конструкції, які забезпечують дотримання всіх експлуатаційних вимог. Ці вимоги, що пред'являються до трансформатора в цілому, в повній мірі відносяться і до обмоток. Завданням проектувальника є розумне поєднання інтересів експлуатації і виробництва. Це завдання, вирішується в значній мірі при виборі того чи іншого типу обмотки. Тому на вибір типу обмотки, найбільш повно відповідає вимогам експлуатації і в той же час простий і дешевої у виробництві, слід звертати особливу увагу.
При розрахунку обмотки після вибору її типу слід домагатися найбільшої компактності в її розміщенні, розподілі витків і котушок, з тим щоб отримати найкраще заповнення вікна трансформатора. Одночасно слід прагнути до отримання досить розвиненою поверхні охолодження обмотки і достатнього числа і розмірів масляних (повітряних у сухого трансформатора) охолоджуючих каналів в обмотках при забезпеченні найменшого опору для руху в них охолоджувальної середовища, що дає можливість зменшити внутрішній перепад темпертури в обмотках і як наслідок цього , дещо зменшити охлаждаемую поверхню бака трансформатора.