Пристрій трансформатора, електротехніка
пристрій трансформатора
Пристрій трансформатора.Магнітопровод.Трансформатори в залежності від конфігурації муздрамтеатру поділяють на стрижневі, броньові і тороїдальні.
У стержневом трансформаторі (рис. 213, а) обмотки 2 охоплюють стрижні муздрамтеатру 1; в броньовий (рис. 213, б), навпаки, муздрамтеатр 1 охоплює частково обмотки 2 і як би
Мал. 213. Пристрій стрижневого (а), броньового (б) і тороїдального (в) трансформаторів
бронює їх; в тороідальному (рис. 213, в) обмотки 2 намотані на муздрамтеатр 1 рівномірно по всьому колу.
Трансформатори великої і середньої потужності зазвичай виконують стрижневими. Їх конструкція простіша і дозволяє легше здійснювати ізоляцію і ремонт обмоток. Перевагою їх є також кращі умови охолодження, тому вони вимагають меншої витрати обмотувальних проводів. Однофазні трансформатори малої потужності найчастіше виконують броньованими і тороїдальними, так як вони мають меншу масу і вартість в порівнянні з стрижневими трансформаторами через меншого числа котушок і спрощення процесу складання та виготовлення. Тягові трансформатори з регулюванням напруги на стороні нижчої напруги - стрижневого типу, а з регулюванням на стороні вищої напруги - броньового типу.
Лінії по переробці трансформаторів (рис. 214) для зменшення втрат від вихрових струмів збирають з листів електротехнічної
У силових трансформаторах магнітопровід збирають з прямокутних аркушів. Зчленування стрижнів і ярма зазвичай виконують з взаємним перекриттям їх листів внахлестку. Для цього аркуші в двох суміжних шарах сердечника мають у своєму розпорядженні, як показано на рис. 215, б, г, т. Е. Листи стрижнів 1, 3 і ярма 2, 4 кожного наступного шару перекривають стик у відповідних листах попереднього шару, істотно зменшуючи магнітний опір в місці зчленування. Остаточну зборку муздрамтеатру здійснюють після установки котушок на стрижні (рис. 215, в).
У трансформаторах малої потужності магнітопроводи збирають з штампованих листів П- і Ш-подібної форми або з штампованих кілець (рис. 216, а-в).
Великого поширення набули також магнітопроводи (рис. 216, г-ж), навиті з вузької стрічки електротехнічної сталі (зазвичай з холоднокатаної сталі) або зі спеціальних залізо-нікелевих сплавів.
Обмотки. Первинну і вторинну обмотки для кращої магнітної зв'язку розташовують якомога ближче один до одного: на кожному стрижні 1магнітопровода розміщують або обидві обмотки 2 і 3
Мал. 215 Форми поперечного перерізу (а) і послідовність складання муздрамтеатру (б - г)
Мал. 216. Сердечники однофазних трансформаторів малої потужності, зібрані з штампованих листів (о, б), кілець (в) і сталевої стрічки (г-ж)
концентрично одну поверх іншої (рис. 217, а), або обмотки 2 і 3 виконують у вигляді чергуються дискових секцій - котушок (рис. 217, б). У першому випадку обмотки називають концентричними. у другому - чергуються. або дисковими. У силових трансформаторах зазвичай застосовують концентричні обмотки, причому ближче до стержнів зазвичай розташовують обмотку нижчої напруги, що вимагає меншої ізоляції щодо магніто-проводи трансформатора, зовні - обмотку вищої напруги.
У трансформаторах броньового типу іноді застосовують дискові обмотки. По краях стрижня встановлюють котушки, що належать обмотці нижчого напруги. Окремі котушки з'єднують послідовно або паралельно. У трансформаторах е. п. с, у яких вторинна обмотка має ряд висновків для зміни напруги, що подається до тяговим двигунам, на кожному стрижні розташовують по три концентричних обмотки (рис. 217, в). Ближче до стрижня розміщують нерегульовану частина 4 вторинної обмотки, в середині - первинну обмотку 5 вищого напруги і поверх неї - регульовану частину 6 вторинної обмотки. Розміщення регульованою частини цієї обмотки зовні спрощує виконання висновків від окремих її витоків.
У трансформаторах малої потужності використовують багатошарові обмотки з дроти круглого перетину з емалевою або бавовняною ізоляцією, який намотують на каркас з електрокартону; між шарами проводів прокладають ізоляцію зі спеціального паперу або тканини, просоченої лаком.
У потужних трансформаторах, що встановлюються на е. п. с, тягових підстанціях і ін. застосовують безперервні спіральні
(Рис. 218, а) і гвинтові паралельні (рис. 218, б) обмотки. що володіють високою механічною міцністю і надійністю. Безперервну спіральну обмотку використовують в якості первинної (вищої напруги) і регульованої частини вторинної обмотки (низької напруги). Ця обмотка складається з ряду послідовно з'єднаних плоских котушок, що мають однакові розміри. Котушки розташовані один над одним. Між ними встановлюють прокладки і рейки з електрокартону, які утворюють горизонтальні і вертикальні канали для проходу охолоджуючої рідини (масла).
Для підвищення електричної міцності при впливі атмосферних напруг дві перші і дві останні котушки первинної (високовольтної) обмотки зазвичай виконують з посиленою ізоляцією. Посилення ізоляції погіршує охолодження, тому площа перерізу проводів цих котушок беруть більшою, ніж для інших котушок первинної обмотки.
Гвинтові паралельну обмотку використовують в якості нерегульованої частини вторинної обмотки. Її витки намотують по гвинтовий лінії в осьовому напрямку подібно різьбі гвинта. Обмотку виконують з декількох паралельних проводів прямокутного перетину, прилеглих один до одного в радіальному напрямку. Між окремими витками і групами проводів у своєму розпорядженні канали для проходу охолоджуючої рідини.
Число паралельних проводів визначається струмом, що проходить по обмотці.
Система охолодження. Спосіб охолодження трансформатора залежить від його номінальної потужності. При збільшенні потужності трансформатора необхідно збільшувати і інтенсивність його охолодження.
Трансформатори малої потужності зазвичай виконують з природним повітряним охолодженням і називають «сухими». Відведення тепла в них відбувається шляхом безпосередньої тепловіддачі від нагрітих поверхонь обмотки і муздрамтеатру до навколишнього повітря. У деяких випадках трансформатори малої потужності поміщають в корпус, залитий термореактивними компаундами на основі епоксидних смол або інших подібних матеріалів.
У трансформаторах середньої і великої потужності сердечник з обмотками цілком занурюють в бак, наповнений ретельно очищеним мінеральним (трансформаторної) маслом (рис. 219, а). Такий спосіб відведення тепла називають природним масляним охолодженням. Трансформаторне масло має більш високу теплопровідність, ніж повітря, і добре відводить тепло від обмоток і сердечника трансформатора до стінок бака, що має велику площу охолодження, ніж сам трансформатор. Занурення трансформатора в бак з маслом забезпечує також підвищення електричної міцності ізоляції його обмоток і запобігає її старінню під впливом атмосферних впливів. Баки трансформаторів потужністю 20-30 кВ * А мають гладкі стінки. У більш потужних трансформаторах (наприклад, в трансформаторах, що встановлюються на тягових підстанціях) для підвищення тепловіддачі поверхню охолодження збільшують, застосовуючи баки з ребристими стінками або трубчасті. Нагрівається всередині бака масло піднімається догори, а охолоджує в трубах опускається вниз, створюючи, таким чином, природну циркуляцію, сприяє охолодженню трансформатора.
На е. п. с. змінного струму застосовують трансформатори з масляним охолодженням і примусовою циркуляцією масла через теплообмінник, охолоджуваний повітрям (рис. 219, б). Така система охолодження дозволяє істотно підвищити індукцію в осерді і щільність струму в обмотках, т. Е. Зменшити масу і габаритні розміри трансформатора.
У систему охолодження зазвичай вводять струминне реле, яке не допускає включення трансформатора, якщо через нього не циркулює масло.
Масло в трансформаторі під час роботи нагрівається і розширюється. При зменшенні навантаження воно, охолоджуючись, повертається до початкового об'єму. Тому масляні трансформатори забезпечують додатковим баком - розширником, сполученим з внутрішньою порожниною бака.Прі нагріванні трансформатора масло переходить в розширювач. Застосування розширювача дозволяє значно скоротити поверхню зіткнення масла з повітрям, що зменшує його забруднення і зволоження.
При роботі трансформатора масло, нагріваючись, розкладається і забруднюється, тому його періодично очищають або замінюють. Масляні трансформатори щоб уникнути небезпеки пожежі та вибуху встановлюють в спеціально обгороджених приміщеннях. Найбільша температура обмоток трансформатора не повинна перевищувати 105 ° С, сердечника - 110 ° С, верхніх шарів масла - 95 ° С.
Для захисту від можливої аварії трансформатори середньої і великої потужності постачають спеціальними газовими реле. Газове реле встановлюють в трубопроводі між основним баком і розширювачем. При значному виділенні вибухонебезпечних газів, що утворюються в результаті розкладання масла, газове реле автоматично вимикає трансформатор, попереджаючи розвиток аварії. У трансформаторах потужністю більше 1000 кВ * А встановлюють також вихлопну трубу, закриту скляною мембраною. При утворенні великої кількості газів вони видавлюють мембрану і виходять в атмосферу - цим запобігається деформація бака.
Багатообмоточні трансформатори. Найбільш поширені двохобмотувальні однофазні трансформатори (рис. 220, а). При необхідності отримання від одного трансформатора декількох різних напруг u21. u22. u23 (рис. 220, б) використовують багатообмоточні трансформатори, у яких на муздрамтеатрі розташовано декілька вторинних обмоток з різним числом витків. Наприклад, тягові трансформатори електровозів мають зазвичай чотири обмотки: первинну (вищої напруги) і три вторинні (нижчої напруги). Одна з них (тягова) служить для харчування через випрямляч ланцюга тягових двигунів, друга - для живлення електричних споживачів власних потреб (ланцюгів допоміжних машин, управління, освітлення та ін.) І третя - для живлення електричних печей опалення пасажирських вагонів. Якщо на електровозі передбачено рекуперативного гальмування, то в ряді випадків застосовують спеціальну вторинну обмотку для харчування обмоток збудження тягових двигунів в цьому режимі. На деяких електровозах кожен тяговий двигун живиться від власного випрямного блоку і в трансформаторі передбачають відповідне число вторинних обмоток.
