Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
 
 


 

Справочник электрика / Трансформаторы и электрические машины

 

Конструкция силового трансформатора



Трансформатор - это электрическая машина, которая преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Основные элементы конструкции силовых трансформаторов: корпус, сердечник, обмотки, устройство для охлаждения, вводы и защитные устройства (расширитель, выхлопная труба и газовое реле).

Конструкция силового трансформатора

Обмотки трансформатора располагаются так, чтобы магнитный поток, созданный первичной обмоткой, пронизывал большой своей частью вторичные обмотки. Это требование обеспечивается конструкцией стального сердечника, представляющего собой замкнутую магнитную цепь. В зависимости от взаимного расположения обмоток и магнитной системы различают два основных типа трансформаторов: стержневой и броневой.

В стержневом трансформаторе обмотки располагаются на стержнях сердечника, которые соединяются ярмами, замыкающими магнитную цепь. Стержневой тип применяется для силовых и ряда специальных трансформаторов. В броневом трансформаторе применяется разветвленная магнитная цепь, которая охватывает обмотку, как бы «бронируя» ее. Конструкция сердечника с разветвленной магнитной цепью, подобная броневой конструкции, применяется в частности для малых однофазных трансформаторах.

Трехфазный стрежневой трансформатор:

Трехфазный стрежневой трансформатор

Магнитная цепь трансформатора, называемая сердечником, собирается из листов легированной стали. Для того, чтобы листы не замыкались между собой, они предварительно покрываются тонким слоем лака или оклеиваются бумагой.

Сердечник состоит из стержней, несущих на себе обмотки, и ярем, замыкающих магнитную цепь. Поперечное сечение сердечника должно иметь форму, по возможности, соответствующую форме катушек.

При прямоугольных катушках сечение сердечника делают прямоугольным. При круглых — сердечник имеет многоступенчатое сечение. Если сердечник имеет большое сечение, то для отвода тепла выполняются продольные воздушные каналы, делящие сердечник на отдельные пакеты.

Листы стягиваются шпильками или заклепками. Отдельные листы не должны соединяться друг с другом, потому что в плоскости соприкосновения могут возникнуть вихревые токи. Для предотвращения замыкания листов через шпильки и заклепки на них надевают изолирующие трубки. Гайки и головки заклепок изолируются от прессующих пластин сердечника шайбами из электротехнического картона.


В трансформаторах применяют два вида обмоток: дисковую и цилиндрическую.

При дисковой конструкции обмоток первичная и вторичная обмотки подразделяются на ряд плоских катушек, имеющих форму диска, которые укладываются на сердечнике трансформатора попеременно друг с другом.

При цилиндрической обмотке первичная и вторичная обмотки располагаются концентрически одна относительной другой. Обмотка низшего напряжения помещается обычно ближе к сердечнику, так как ее легче изолировать от стали.

При выполнении обмоток следует различать изоляцию отдельных проводников, изоляцию между слоями и катушками, изоляцию между первичной и вторичной (вторичными) обмотками и изоляцию обмоток относительно сердечника.

Обмотки трансформаторов выполняются из медного провода, покрытого изоляцией. Для изоляции обмоточных проводов применяют бумагу, хлопчатобумажную иногда шелковую пряжу, лаковую (эмаль) пленку или же несколько слоев изоляции, например слой лака и слой шелковой пряжи, слой бумаги и слой хлопчатобумажной пряжи и т. д.

В качестве изоляции между слоями применяют прокладки из бумаги. Катушки изолируются шайбами или прокладками из электрокартона, обмоткой из ленты, бумаги или полотна, пропитанного в масле.

Концы обмоток трансформатора выведены наружу с помощью вводов, изолирующих их заземленного корпуса (бака).

Устройство трансформатора:

Устройство силового трансформатора

Существуют два основных способа соединения обмоток трехфазного трансформатора: соединение треугольником и соединение звездой. При соединении обмоток треугольником фазное напряжение равно линейному, а фазный ток в 1,73 раз меньше линейного. При соединении обмоток звездой фазное напряжение в 1,73 раз меньше линейного, а фазный ток равен линейному.

Способ соединения обмоток в трехфазном трансформаторе имеет большое значение, так как от него зависит угол сдвига фаз вторичного напряжения относительно первичного. Сдвиг фаз между напряжением первичной и вторичной обмотки зависит также от направления намотки катушек. Подробнее об этом смотрите здесь: Схемы и группы соединения обмоток силовых трансформаторов

В тех случаях, когда трансформаторы предназначены для совместной параллельной работы, необходимо, чтобы мгновенные потенциалы фаз этих трансформаторов были бы одинаковы. Трансформаторы, имеющие одинаковый сдвиг по фазе между линейными напряжениями обмоток высшего и низшего напряжения, относят к одной группе соединений обмоток, которой присваивают номер в соответствии с часовым обозначением.  

Для изоляции обмотки от сердечника и для изоляции обмотки высшего напряжения от обмотки низшего напряжения применяют жесткие цилиндры, прессованные из бакелизированной бумаги, или цилиндры из электрокартона, так называемые мягкие цилиндры.Силовой трансформатор

В трансформаторостроении широко применяется специальное минеральное (нефтяное) масло, которое называют трансформаторным. Трансформаторным маслом заливают баки и в него погружают сердечник с обмотками. Такая конструкция принята для мощных силовых трансформаторов, для трансформаторов мощных выпрямительных устройств, для мощных импульсных трансформаторов.

Трансформаторное масло, из которого удалена влага и примеси, то есть просушенное и очищенное, является хорошей изоляцией между обмотками и металлическим корпусом. Кроме того, трансформаторное масло, обладая более высокой теплопроводностью, нежели воздух, хорошо отводит тепло от активных частей трансформатора к наружным поверхностям бака.

С увеличением мощности трансформатора потери растут быстрее его геометрических размеров, что приводит к необходимости увеличения поверхности его охлаждения. Смотрите подробно об этом здесь: Системы охлаждения силовых трансформаторов

В практике нашли применение устройства, преобразующие переменные напряжения, у которых первичная и вторичная обмотки соединены электрически. Эти устройства получили название — автотрансформаторы.

Автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что его первичная и вторичная обмотки связаны между собой не только индуктивно (как в обычном трансформаторе), но и электрически.

Смотрите также: Особенности эксплуатации силовых трансформаторов