Трансформатор стержневой: Стержневой трансформатор – Трансформатор — Википедия

Стержневой трансформатор

Страница 1

Пластины для сборки броневого сердечника с прямоугольным.

Стержневые трансформаторы менее чувствительны к наводкам от посторонних магнитных полей вследствие компенсации наводимой в одной катушке эдс другой катушкой; поэтому иногда стержневую конструкцию применяют для входных трансформаторов усилителей с очень низким уровнем входного сигнала. [1]

Стержневые трансформаторы обычно выполняют большой и средней мощности. Они проще по конструкции и позволяют легче осуществлять изоляцию и ремонт обмоток, чем в броневых. Достоинством их являются также лучшие условия охлаждения и меньший расход обмоточных проводов. [2]

Пластины для сборки сердечника стержневого трансформатора.

Сердечник большого стержневого трансформатора обычно делают круглого ( точнее, ступенчатого) сечения, собирая его из полос различных размеров. При работе стержневого трансформатора с значительным постоянным подмагничиванием его сердечник собирают с немагнитным зазором. [3]

Одноходовая винтовая обмотка ( общий вид.

В стержневых трансформаторах, рассчитываемых на большие токи при напряжении до б кв, применяются чередующиеся обмотки. При этой конструкции секции обмотки одного напряжения чередуются с секциями обмотки другого напряжения; последовательное или параллельное соединение секций между собой или выполнение регулировочных отводов ( при необходимости широкого предела регулирования напряжения) осуществляется весьма просто — наружными соединениями. [

4]

Экспериментальное определение сопротивления нулевой последовательности.

В стержневых трансформаторах с этой схемой соединения обмоток должны быть наложены ограничения на ток нулевой последовательности. [5]

При стержневом трансформаторе с двумя катушками в формулу ( 10 — 16) подставляют половину числа витков обмоток. [6]

При стержневом трансформаторе

с двумя катушками в формулу ( 10 — 20) подставляют половину числа витков обмоток. [7]

В стержневом трансформаторе большая часть обмотки располагается вне магнитной системы, а в броневом — магнитная система закрывает большую часть обмотки, как бы бронируя ее. [8]

Одновитковые трансформаторы тока типа DJN на 24 / се, до 600 а фирмы Кох и Штерцель.

В стержневых трансформаторах применяется только один проходной изолятор. Следовательно, фланец должен охватывать только один провод с первичным током, и магнитный поток вокруг стержня может замыкаться во фланце. В случае применения для фланца магнитных материалов и при достаточно больших первичных токах фланец может недопустимо перегреться из-за вихревых токов и перемагничивания. [

9]

Стержневой трансформатор

Страница 2

В стержневых трансформаторах с этой схемой соединения обмоток должны быть наложены ограничения на ток нулевой последовательности. [1]

Однофазный броневой трансформатор. I — стержень. 2 — ярмо. 3 — обмотки.| Трехфазный стержневой трансформатор.

В стержневых трансформаторах обмотки правило, концентрически одна относительно другой, например обмотку НН — внутри обмотки ВН. [2]

Удельные веса и объемы однофазных т. м. м. оптимальной геометрии.

Если рассмотреть однокатушечный стержневой трансформатор, то оказывается, что во всех случаях он существенно проигрывает в отношении и броневых, и тороидальных, и стержневых двухкатушечных трансформаторов. [3]

При расчете стержневого трансформатора следует иметь в виду, что на каждом стержне помещается половина всех витков каждой обмотки. [4]

Формы сечений стержней.| Схема соединения обмоток трехфазного трансформатора.

К достоинствам стержневого трансформатора относятся: большая поверхность охлаждения обмоток, небольшая индуктивность рассеяния, так как на каждой катушке размещена половина витков и тем самым уменьшена толщина намотки, меньший расход обмоточной меди, так как с уменьшением толщины намотки уменьшена и средняя длина витка. [5]

При работе стержневого трансформатора со значительным постоянным под-магничиванием его сердечник собирают с зазором. [6]

Пластины для сборки броневого сердечника с прямоугольник.

При работе стержневого трансформатора

со значительным постоянным подмагничивапием его сердечник собирают с зазором. [7]

Основными достоинствами стержневого трансформатора являются: большая поверхность охлаждения обмотки; малая индуктивность рассеяния вследствие размещения половинного числа витков на каждой катушке и меньшей толщины намотки; меньший расход обмоточного провода, чем у броневого трансформатора, так как уменьшение намотки вызывает уменьшение средней длины витка обмотки; значительно меньшая, чем в броневом трансформаторе, чувствительность к внешним магнитным полям, так как знаки ЭДС помех, наводимых в обеих катушках трансформатора, противоположны и взаимно уничтожаются. [8]

При расчете стержневых трансформаторов с обмотками, расположенными на одном стержне, величину kOK следует выбирать такой же, как для трансформаторов броневой конструкции. [9]

& для стержневого трансформатора

с двумя катушками и для броневого трансформатора определяются аналогично. [10]

Стержневой трансформатор

Страница 3

Сборка шихтованных сердечников трансформаторов.

Наибольшее распространение имеют стержневые трансформаторы. Броневые сердечники часто применяются в однофазных трансформаторах малой мощности и в силовых трансформаторах специального назначения, например в сварочных. [1]

Однако и для стержневых трансформаторов соотношение ( 16 — 9) справедливо с достаточной для практических расчетов точностью. Таким образом, в этих случаях Z0n мало. [

2]

Однако и для стержневых трансформаторов соотношение ( 16 — 9) справедливо с достаточной для практических расчетов точностью. Таким образом, в этих случаях ZOn мало. [3]

Кривые получены для броневых и стержневых трансформаторов на частоте 400 гц мощностью от 50 до 300 ва. Геометрия сердечников, характеризуемая по ( 45) параметром ( 3 ( см. ниже), внутри каждого типа выбиралась различной. Из кривых видно, что у БТ падение Атк с ростом v более заметно, чем у СТ. Это и понятно: у БТ поверхность охлаждения сердечника относительно больше, чем у СТ. Более того, для трансформаторов данного типа разной геометрии зависимость Лтк от v также различна: чем больше, опять-таки, относительная роль поверхности охлаждения сердечника ( по отношению к поверхности охлаждения катушек), тем эта зависимость более сильно выражена. [

4]

По сравнению со стержневым трансформатором броневой трансформатор обладает рядом преимуществ. [5]

Формы сечений стержней и ярм.

Наиболее распространенными в стержневых трансформаторах являются концентрические обмотки, которые в поперечном сечении представляют окружность. На каждом стержне располагаются витки первичной и вторичной обмоток. Близкое расположение обмоток усиливает магнитную связь между ними, уменьшает потоки рассеяния и индуктивные сопротивления обмоток. [6]

Опыт показывает, что стержневые трансформаторы, по сравнению с броневыми, проще в конструктивном отношении, позволяют легче собирать и изолировать обмотки, особенно высокого напряжения, и устойчивее механически при коротких замыканиях. Поэтому в настоящее время броневой тип используется при изготовлении силовых трансформаторов некоторых специальных типов, например печных и трансформаторов, устанавливаемых на подземных электростанциях. В США броневые трансформаторы выполняются фирмой Всстин-гауз, а в Европе-фирмами Шнейдер — Вестингауз и Жемон. [

7]

Однофазный стержневой трансформатор.| Трехфазный стержневой трансформатор.

Так как главное значение имеет стержневой трансформатор, то в дальнейшем имеется в виду только этот тип трансформатора. [

8]

Горизонтальное сечение бака трехфазного.

Габарит в плане выемной части нормальных стержневых трансформаторов вместе с отводами И необходимыми изоляционными расстояниями приближается к овалу; поэтому в этих трансформаторах овальное поперечное сечение бака используется достаточно эффективно ( гл. В трансформаторах с переключением напряжения под агрузкой и для электропечей особенности расположения отводов и дополнительной аппаратуры приближают габарит выемной части к прямоугольнику. Для этих трансформаторов прямоугольные баки получаются более компактными. Для некоторых специальных типов трансформаторов, например испытательных, оказывается наиболее подходящей круглая форма баков. [

9]

Указанный ряд является оптимальным для стержневых трансформаторов минимального веса и объема. [10]

Согласно указаниям в § 22 выбираем стержневой трансформатор как обладающий минимальным весом. [11]

Стержневой трансформатор

Страница 4

Интересно отметить, что оптимальная геометрия стержневых трансформаторов минимального объема значительно отличается от геометрии трансформаторов минимального веса, в то время как для трансформаторов броневого типа оптимальные соотношения размеров одинаковы для обоих случаев. [1]

Ко второму типу относятся преобразователи со стержневыми трансформаторами скоростей, предназначенные для различных технологических применений, в том числе для механической обработки резанием. [2]

Диаграмма трансформатора, соединенного по схеме Y / YH при несимметричной нагрузке ( первичные линейные напряжения симметричны.

Однако следует отметить, что даже в стержневом трансформаторе, у которого сопротивление нулевой последовательности Z n 0 3 — г — 1 0 относительно невелико и всего в несколько раз больше сопротивления короткого замыкания Z. K 0 05 — т — 0 13, искажение фазных напряжений получается значительно большим от токов нулевой последовательности, чем от таких же токов обратной последовательности. Особенно велико влияние токов нулевой последовательности в бронестержневом или групповом трансформаторе, соединенном по схеме Y / YH, поскольку в нем потоки нулевой последовательности замыкаются в магнитопроводе так же, как потоки прямой последовательности. В таких трансформаторах Z n Z 10 — 5 — 100 и даже малые токи нулевой последовательности вызывают недопустимые искажения фазных напряжений. [3]

Первичные фазные напряжения искажаются значительно слабее в стержневых трансформаторах, поскольку в них магнитное сопротивление для потоков нулевой по — рис ] 2.5 Диа мма первичных СЛедовательности МНОГО больше, напряжений при несимметричной чем в бронестержневых или труп — нагрузке. [4]

Диаграмма первичных напряжений при несимметричной нагрузке.

Первичные фазные напряжения искажаются значительно слабее в стержневых трансформаторах, поскольку в них магнитное сопротивление для потоков нулевой последовательности много больше, чем в бронестержневых или групповых трансформаторах. [5]

Диаграмма трансформатора, соединенного по схеме Y / Y, при несимметричной нагрузке ( первичные линейные напряжения симметричны.

Однако следует отметить, что даже в стержневом трансформаторе, у которого сопротивление нулевой последовательности Z n — — 0 3 — т — 1 0 относительно невелико и всего в несколько раз больше сопротивления короткого замыкания Z K — 0 05 ч — 0 13, искажение фазных напряжений получается значительно большим от токов нулевой последовательности, чем от таких же токов обратной последовательности. Особенно велико влияние токов нулевой последовательности в бронестержневом или групповом трансформаторе, соединенном по схеме Y / YH, поскольку в нем потоки нулевой последовательности замыкаются в магнитопроводе так же, как потоки прямой последовательности. Q 10 — t — 100 и даже малые токи нулевой последовательности вызывают недопустимые искажения фазных напряжений. [6]

Эскиз расположения обмоток и охлаждения.

Новый метод имеет в виду нормальную дисковую обмотку стержневых трансформаторов и предназначен для значительного уменьшения ссо / за счет повышения продольной емкости К. [7]

Трансформатор для питания дуговой сталеплавильной электропечи мощностью 12 Мва с регулированием низшего напряжения под нагрузкой переключением ответвлений в нулевой точке обмотки высшего напряжения. Фирма Броун-Бовери ( Швейцария.

Этот переключатель — позволяет получить хорошее заполнение овального бака стержневого трансформатора для дуговых сталеплавильных печей ьГощностью 12 ( рис. 1) и 36 Мва. [8]

Переключателями В4 и В5 секции и катушки вторичной обмотки двухкатушечного стержневого трансформатора ТрЗ могут пересоединяться с последовательного на параллельное или смешанное соединение, обеспечивая тем самым изменение пределов снимаемого с трансформатора вторичного тока в 8 раз. [9]

Указанные ранее особенности отличают расчет тороидального трансформатора от расчета броневых и стержневых трансформаторов. В остальном расчет этих трансформаторов производится так же, как и расчет броневых и стержневых трансформаторов. [10]

Стержневой трансформатор

Страница 5

Пиковые трансформаторы стержневого типа. а — без регулирования. 6 — с регулированием выпрямленного тока.

Пиковые трансформаторы с магнитными шунтами имеют некоторые преимущества перед стержневым трансформатором с отдельной индуктивной катушкой в первичной цепи, так как в них может отсутствовать такая катушка и требуется значительно меньше специального сплава для сердечника. [1]

Однофазный выпрямительный трансформатор с обмотками, соединенными по схеме зигзаг ( к задаче.| Схема трансформатора и выпрямителя ( к задаче.

Задача 2.55. Как показано в задаче 2 54, недостатком стержневого трансформатора является значительное одностороннее намагничивание. [2]

Стержневые однофазный и трехфазный сердечники.

В зависимости от положения сердечника по отношению к обмоткам принято различать стержневые трансформаторы ( рис. 10 — 28), у которых обмотки охватывают стержни сердечника, и броневые ( рис. 10 — 29), у которых сердечник — частично охватывает обмотки. [3]

При записи ( 6 — 17) предполагается, чте катушки стержневого трансформатора, находящиеся на разных стержнях, соединены последовательно. [4]

Тепловой расчет тороидальных трансформаторов имеет ряд особенностей по сравнению с расчетом броневых и стержневых трансформаторов. Основная особенность конструкции тороидального трансформатора заключается в том, что его сердечник полностью закрыт обмоткой и поэтому все выделяющееся в нем тепло дополнительно нагревает обмотку. [5]

Их число намного меньше, а ширина значительно больше, чем в стержневом трансформаторе. [6]

Различные формы сечения ярма стержневых трансформаторов.

На рис. 1 — 4 приведены наиболее распространенные формы сечения ярма у шихтованных стержневых трансформаторов. [7]

Трансформатор — стержневой тип — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Трансформатор — стержневой тип

Cтраница 3

В трансформаторах стержневого типа сердечник имеет одинаковое сечение на всем пути магнитного потока; в трансформаторах броневого типа крайние стержни имеют сечение, равное половине сечения среднего стержня.  [31]

Выбираем сердечник трансформатора стержневого типа с однослойной первичной и двухслойной вторичной обмотками цилиндрического типа, расположенными на одном стержне. Материал сердечника — горячекатаная листовая электротехническая сталь по ГОСТу 802 — 58 марки Э44 ( Приложение V), толщина которой определяется ниже.  [32]

Как размещают обмотки на магнитопроводе трансформатора стержневого типа.  [33]

Рассмотрим картину магнитного поля рассеяния трансформатора стержневого типа ( см. рис. 2.5, д): справа на рисунке показана эпюра магнитодвижущих сил трансформатора.  [34]

По характеру устройства магнитной цепи различают трансформаторы броневого и стержневого типа, по характеру устройства обмоток — трансформаторы с цилиндрическими и дисковыми обмотками.  [35]

Овальные или прямоугольные сердечники применяются для трансформаторов стержневого типа, причем они могут быть разрезными или неразрезными. Магнитные цепи для трансформаторов броневого типа состоят из двух овальных или прямоугольных сердечников и делаются только разрезными.  [36]

Однако по сравнению с непрерывной катушечной обмоткой трансформаторов стержневого типа для шайбовых обмоток требуется более высокая точность изготовления и сборки деталей.  [37]

В [2] показано, что для частоты 50 Гц по всем технико-экономическим показателям ( масса, объем, стоимость) предпочтительны трансформаторы стержневого типа, выполненные на магнито-проводах оптимальной формы.  [38]

Так как в отечественном трансформаторостроении для мощных силовых трансформаторов в подавляющем большинстве принята стержневая конструкция с концентрическим расположением обмоток, в дальнейшем в книге рассматривается производство обмоток и изоляции только трансформаторов стержневого типа, со ступенчатым, вписанным в окружность, сечением стержней магнитопровода и концентрическим расположением обмоток на стержне.  [39]

По конструктивным особенностям различают два типа трансформаторов: стержневые и броневые. В трансформаторах стержневого типа обмотки охватывают стержни магнитопровода ( сердечника), а в трансформаторах броневого типа магнитопровод как броней охватывает обмотки.  [40]

Известным преимуществом броневого трансформатора является его более короткая магнитная цепь, что позволяет иметь меньший относительный ток холостого хода, и большую простоту его обмоток из-за меньшего числа витков, так как сечение сердечника у броневых трансформаторов можно выбирать большим, чем у стержневых. Недостатком этого типа является меньшая доступность обмоток для охлаждения, большая трудность осмотра и ремонта, а также большая затрата изоляционных материалов при высоких напряжениях по сравнению с трансформаторами стержневого типа. Напротив того, для получения больших токов низкого напряжения трансформаторы броневого типа являются более пригодными, в особенности однофазные печные трансформаторы, которые для этой цели применяются и в СССР.  [41]

В трансформаторе броневого типа все обмотки располагаются на одном среднем стержне. Напряжения помех, наводимые в обмотках паразитными магнитными полями, без всякого ослабления подаются на цепь вторичной обмотки трансформатора. В трансформаторе стержневого типа обмотки располагаются на обоих стержнях сердечника, и каждая обмотка трансформатора делится на две части, одна из которых наматывается на одном стержне, а другая — на другом. Для напряжений, наводимых паразитными магнитными полями, эти половины каждой обмотки оказываются включенными навстречу друг другу, поэтому напряжения помех компенсируются.  [42]

В трансформаторе броневого типа все обмотки располагаются на одном среднем стержне. В этом случае напряжения помех, наводимые в обмотках паразитными магнитными полями, без всякого ослабления подаются на цепь вторичной обмотки трансформатора. В трансформаторе стержневого типа обмотки располагаются на обоих стержнях сердечника. В рассматриваемом случае каждая обмотка трансформатора делится на две части, одна из которых наматывается на одном стержне, а другая — на другом. Для напряжений, наводимых паразитными магнитными полями, эти половины каждой обмотки оказываются включенными навстречу друг другу, поэтому напряжения помех компенсируются.  [43]

Трансформаторы малой мощности обычно выполняют броневыми. Магнитный поток при этом разветвляется на правую и левую части. Броневые трансформаторы имеют следующие преимущества: наличие бдяой катушки вместо двух у трансформатора стержневого типа, более высокий коэффициент заполнения окна маг-нитопровода обмоточными проводами, обмотка защищена ярмом от механических повреждений.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Конструктивное устройство 1-фазного трансформатора

Основные элементы конструкции трансформатора – это магнитопровод и обмотки.

Конструкции магнитопроводов

Основными типами магнитных систем 1-фазных трансформаторов являются стержневая и броневая (рис. 2.2). В стержневых трансформаторах однофазные обмотки располагаются на двух стержнях и соединяются последовательно или параллельно. Стержнем называется та часть магнитопровода, на которой размещаются обмотки. Часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом. Трансформаторы броневой конструкции имеют разветвлённую магнитную систему, которая частично закрывает обмотки, бронируя их. Магнитный поток в стержне вдвое больше, чем в ярмах, которые поэтому могут иметь вдвое меньше сечение.

Рис. 2.2.

Основные типы 1-фазных трансформаторов: а) стержневого типа; б) броневого типа

1 – стержень; 2 – ярмо; 3 – обмотка НН; 4 – обмотка ВН

Распространены однофазные броневые трансформаторы малой мощности: радиотехнические, звонковые и т.д. Силовых трансформаторов броневого типа отечественная промышленность не выпускает.

Основное преимущество трансформаторов стержневого типа – цилиндрическая форма обмоток, более простых и технологичных, чем дисковые чередующиеся обмотки броневых трансформаторов.

Магнитопровод силового трансформатора выполняется из холоднокатанной электротехнической стали марок 3413, 3414. Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопровод набирается из изолированных листов, толщина листа 0,35…0,5 мм. По технологии изготовления различают стыковые и шихтованные впереплёт магнитопроводы (рис. 2.3, а, б). В стыковых сердечниках стержни и ярма собираются отдельно из листов стали, а затем они соединятся при помощи системы вертикальных шпилек. В шихтованных в переплёт сердечниках слои чередуются, место стыка одного слоя перекрывается сплошным листом другого. После сборки сердечника листы верхнего ярма вынимаются, на стержнях размещаются обмотки и листы снова зашихтовываются. При стыковой конструкции насадка обмоток осуществляется более просто. В стыковом магнитопроводе между стержнем и ярмом необходимо помещать изоляционную прокладку, чтобы избежать замыкания пластин. При наличии изоляционной прокладки значительно увеличивается магнитное сопротивление и возрастает намагничивающий ток трансформатора. Крепления в стыковом магнитопроводе более сложные и массивные, ярма необходимо плотно скреплять со стержнями. Шихтованный впереплёт сердечник имеет более жёсткую конструкцию.

В настоящее время магнитопроводы стыковой конструкции применяются достаточно редко. Для мощных силовых трансформаторов принята шихтованная в переплёт конструкция.

Поперечное сечение стержней магнитопровода у мощных силовых трансформаторов ступенчатое, по форме приближающееся к кругу (рис. 2.4, а). Такая форма обеспечивает получение требуемого поперечного сечения стержня при минимальном диаметре. Чем больше ступеней, тем ближе поперечное сечение к окружности, тем больше активное сечение стержня при данном диаметре.

Рис. 2.3. Стыковой (а) и шихтованный (б) в переплёт магнитопровод

Ярма, соединяющие стержни, выполняют обычно прямоугольного или ступенчатого сечения. В трансформаторах современных серий форма сечения ярма обычно повторяет форму сечения стержней. Формы сечения ярма приведены на рис. 2.4, б. Ярмо выполняют обычно на 2 … 5 % больше, чем

Рис. 2.4. Поперечное сечение стержня (а) и ярма (б)

сечение стержней. Это уменьшает индукцию в стали ярма и потери мощности в ней.

Обмотки трансформаторов

Обмотки трансформаторов должны обладать:

  1. Механической прочностью;

  2. Электрической прочностью;

  3. Технологичностью;

  4. Нагревостойкостью;

  5. Экономичностью.

Основными величинами, определяющими конструкцию обмоток трансформатора, являются номинальные значения тока и напряжения. Обмотки выполняются из медного или алюминиевого провода круглого сечения (s = 0,02…10 мм2) или прямоугольного (s = 6…60 мм2).

Плотность тока в медных обмотках должна находиться в пределах:

  • в трансформаторах с масляным охлаждением – j = 2,5…4,5 А/мм2;

  • в сухих трансформаторах – j = 1,8…2,5 А/мм2.

В обмотках, выполненных из алюминиевого провода, плотность тока на 40% меньше. В связи с этим, поперечное сечение обмотки из алюминия будет больше, чем из меди, при одной величине тока, а, следовательно, габариты и масса трансформатора с алюминиевыми обмотками больше, чем с медными.

В современных трансформаторах первичную и вторичную обмотки не размещают на различных стержнях магнитопровода, а стремятся расположить для лучшей магнитной связи ближе друг к другу. При этом на каждом стержне размещают обе обмотки: либо концентрически одну поверх другой (рис. 2.5, а) – концентрические обмотки, либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующихся по высоте стержня (рис. 2.5, б) – дисковые чередующиеся обмотки. Эти обмотки имеют меньшее магнитное рассеяние, однако изоляции их сложнее. В силовых трансформаторах применят в основном концентрические обмотки, причём ближе к стержням располагают обмотку НН, требующую меньшей изоляции относительно стержня, а снаружи – обмотку ВН.

Обмотки трансформаторов делятся на:

  1. Цилиндрические 1, 2-х слойные, выполненные из провода прямоугольного сечения (рис. 2.5, а).

  2. Цилиндрические многослойные, выполненные из провода круглого или прямоугольного сечения (рис. 2.5, б). Применяются в качестве обмотки ВН или НН, просты в производстве, но механическая прочность невелика. Применяют при мощности на 1 стержень до 200 кВА.

§1.3. Устройство трансформаторов

Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др. Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками составляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называютнеактивными (вспомогательными) частями. Рассмотрим подробнее конструкцию основных частей трансформатора.

Магнитопровод. Магнитопровод в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он предназначен для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких (обычно толщиной 0,5 мм)стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой (например, лаком). Такая конструкция магнитопровода обусловлена стремлением ослабить вихревые токи, наводимые в нем переменным магнитным потоком, а, следовательно, уменьшить величину потерь энергии в трансформаторе.

Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводамитрех типов: стержневого, броневого и бронестержневого.

Рис. 1.3. Форма сечения стержней:

а – трансформаторов малой и средней мощности;

б – трансформаторов большой мощности

В магнитопроводе стержневоготипа(рис. 1.2, а) вертикальные стержни 1, на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами 3. На каждом стержне расположены обмотки соответствующей фазы и проходит магнитный поток этой фазы: в крайних стержнях — потоки ФА и Фс, а в среднем стержне — поток Фв. На рис. 1.2, б показан внешний видмагнитопровода. При этом стержни имеют ступенчатое сечение, вписываемое в круг диаметромd (рис. 1.3).Стержни трансформаторов большой мощности имеют много ступеней, что обеспечивает лучшее заполнение сталью площади внутри обмотки. Для лучшей теплоотдачи иногда между отдельными пакетами стержня оставляют воздушные зазоры шириной 5—6 мм, служащие вентиляционными каналами.

Рис. 1.4. Однофазный трансформатор броневого типа: а- устройство; б- внешний вид

Магнитопровод броневоготипапредставляет собой разветвленную конструкцию со стержнем и ярмами, частично прикрывающими («бронирующими») обмотки (рис. 1.4). Магнитный поток в стержне магнитопровода броневого типа в два раза больше, чем в ярмах, каждое из которых имеет сечение, вдвоеменьшее сечения стержня. Из-за технологической сложности изготовления магнитопроводы броневого типа не получили широкого распространения, их применяют лишь в силовых трансформаторах весьма малой мощности (радиотрансформаторы).

Рис. 1.5. Магнитопроводы бронестержневых трансформаторов: а — однофазного; б — трехфазного

В трансформаторах большой мощности применяют бронестержневую конструкцию магнитопровода (рис. 1.5), которая хотя и требует несколько повышенного расхода электротехнической стали, но позволяет уменьшить высоту магнитопровода БС < НС), а следовательно, и высоту трансформатора. Это имеет большое значение притранспортировке трансформаторов.

По способу сочленения стержней с ярмами различают стыковую и шихтованную конструкции стержневого магнитопровода (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Стыковая (а) и шихтованная (б) конструкции магнитопроводов

При стыковойконструкции(рис. 1.6,а) стержни иярма собирают раздельно, насаживают обмотки на стержни, а затем приставляют верхнее и нижнее ярма, заранее проложив изолирующие прокладки между стыкующими элементами, с целью ослабления вихревых токов, возникающих при взаимном перекрытии листов стержней и ярм. После установки двух ярм всю конструкцию прессуют и стягивают вертикальными шпильками. Стыковая конструкция хотя и облегчает сборку магнитопровода, но не получила распространения в силовых трансформаторах из-за громоздкости стяжных устройств и необходимости механической обработки стыкующихся поверхностей для уменьшения магнитного сопротивления в месте стыка.

Шихтованная конструкциямагнитопроводов силовых трансформаторов показана на рис. 1.6, б, когда стержни и ярма собирают слоями в переплет. Обычно слой содержит 2–3листа. В настоящее время магнитопроводм силовых трансформаторовизготовляют из холоднокатаной электротехнической стали, укоторой магнитные свойства вдоль направления прокаткилистов лучше, чем поперек. Поэтому при шихтованной конструкции в местах поворота листов на 90° появляются «зоны несовпадения» направления прокатки с направлением магнитного потока, На этих участках наблюдаются увеличениемагнитного сопротивления и рост магнитных потерь. С целью ослабления этого явления применяют для шихтовки пластины (полосы) со скошенными краями. В этом случае вместо прямого стыка (рис. 1.7, а) получают косой стык (рис. 1.7, б), у которого «зона несовпадения» гораздо меньше.

Недостатком магнитопроводов шихтованной конструкции является некоторая сложность сборки, так как для насадки обмотокна стержни приходится расшлихтовывать верхнее ярмо, а затем после насадки обмоток вновь его зашихтовывать.

Стержни магнитопроводов во избежание распушения спрессовывают (скрепляют). Делают это обычно наложением на стержень бандажа из стеклоленты или стальной проволоки. Стальной бандаж выполняют с изолирующей пряжкой, что исключает создание замкнутых стальных витков на стержнях. Бандаж накладывают равномерно, с определенным натягом. Для опрессовки ярм 3и мест их сочленения со стержнями 1 используют ярмовые балки2, которые в местах, выходящих за крайние стержни (рис. 18), стягивают шпильками.

Во избежание возникновения разности потенциалов между металлическими частями во время работы трансформатора, что может вызвать пробой изоляционных промежутков, разделяющих эти части, магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют. Заземление осуществляют медными лентами, вставляемыми между стальными пластинами магнитопровода однимиконцами и прикрепляемыми к ярмовым балкам другими концами.

Магнитопроводы трансформаторов малой мощности (обычно мощностью не более 1 кВ·А) чаще всего изготовляютиз узкой ленты электротехнической холоднокатаной стали путем навивки. Такие магнитопроводы делают разрезными (рис.1.9), а после насадки обмоток собирают встык и стягивают специальными хомутами.

Обмотки. Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятсяэлементы (рейки, угловые шайбы и т. п.), обеспечивающие обмотке механическую и электрическую прочность.

По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмоткивыполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню обычно располагают обмотку НН (требующую меньшей изоляции от стержня), а снаружи – обмотку ВН (рис. 1.10, а).

Чередующиеся(дисковые)обмоткивыполняют в виде отдельных секций (дисков) НН и ВН и располагают на стержне в чередующемся порядке (рис. 1.10, б). Чередующиеся обмотки применяют весьма редко, лишь в некоторых трансформаторах специального назначения.

Концентрические обмотки в конструктивном отношении разделяют на несколько типов. Рассмотрим некоторые из них.

1. Цилиндрические однослойные или двухслойные обмотки из провода прямоугольного сечения (рис. 1.11,а) используют главным образом в качестве обмоток НН на номинальный токдо 800 А.

2. Винтовые одно- и многоходовые обмотки выполняют из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения.При этом витки укладывают по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов (рис. 1.11,б). Для того чтобы все параллельные проводники одинаково нагружались током, выполняют транспозицию (перекладку) этих проводников. При транспозиции стремятся, чтобы в пределах одного витка каждый проводник занимал все положения. Транспозиция может быть групповой (рис. 1.12, а), когда параллельные провода делятся на две группы и перестановка осуществляется группами, и общей, когда меняется взаимное расположение всех параллельных проводов (рис. 1.12, б).

Рис. 1.12. Транспозиция в винтовых обмотках

3. Непрерывные обмотки (рис. 1.11, в) состоят из отдельных дисковых обмоток (секций), намотанных по спирали и соединенных между собой без пайки, т.е. выполненных «непрерывно». Если обмотка выполняется несколькими параллельными проводами, то в ней применяют транспозицию проводов.

Непрерывные обмотки, несмотря на некоторую сложность изготовления, получили наибольшее применение в силовых трансформаторах как в качестве обмоток ВН, так и в качестве обмоток НН. Это объясняется их большой механической прочностью и надежностью.

В трансформаторах с маслянымохлаждениеммагнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом (рис. 1.13). Трансформаторное масло, омывая обмотки 2 и 3 и магнитопровод 1, отбирает от них теплоту и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака 4 и трубы радиатора 5 отдает ее в окружающую среду. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более надежную работу высоковольтных трансформаторов, так как электрическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.

Рис. 1.13: Устройство трансформатора с масляным охлаждением

В трансформаторах мощностью до 20—30 кВ·А применяют баки с гладкими стенками. У более мощных трансформаторов для увеличения охлаждаемой поверхности стенки бака делают ребристыми или же применяют трубчатые баки. Масло, нагреваясь, поднимается вверх, а, охлаждаясь, опускается вниз. При этом масло циркулирует в трубах, что способствует более быстрому его охлаждению (см. § 31.5).

Для компенсации объема масла при изменении температуры, а также для защиты масла от окисления и увлажнения при контакте с воздухом в трансформаторах применяют расширитель 9, представляющий собой цилиндрический сосуд, установленный на крышке бака и сообщающийся с ним. Колебания уровня масла с изменением его температуры происходят не вбаке, который всегда заполнен маслом, а в расширителе, сообщающемся с атмосферой.

В процессе работы трансформаторов не исключена возможность возникновения в них явлений, сопровождающихся бурным выделением газов, что ведет к значительному увеличению давления внутри бака, поэтому во избежание повреждения баков трансформаторы мощностью 1000 кВ·А и выше снабжают выхлопной трубой, которую устанавливают на крышке бака. Нижним концом труба сообщается с баком, а ее верхний конец заканчиваетсяфланцем, на котором укреплен стеклянный диск. При давлении, превышающем безопасное для бака, стеклянный диск лопается и газы выходят наружу.

В трубопровод, соединяющий бак масляного трансформатора с расширителем, помещено газовое реле. При возникновении втрансформаторе значительных повреждений, сопровождаемых обильным выделением газов (например, при коротком замыкании между витками обмоток), газовое реле срабатывает и замыкает контакты цепи управления выключателя, который отключает трансформатор от сети. Обмотки трансформатора с внешней цепью соединяют вводами 7 и8. В масляных трансформаторах для вводов обычно используют проходные фарфоровые изоляторы.

Такой ввод снабжен металлическим фланцем, посредством которого он крепится к крышке или стенке бака. К дну бака прикреплена тележка, позволяющая перемещать трансформатор в пределах подстанции. На крышке бака расположена рукоятка переключателя напряжений 6 (см. § 1.15).

Свойства трансформатора определяются его номинальными параметрами: 1)номинальное первичное линейное напряжениеU1ном, В или кВ; 2) номинальное вторичное линейное напряжениеU2ном(напряжение на выводах вторичной обмотки при отключенной нагрузке и номинальном первичном напряжении), В или кВ; 3) номинальные линейные токи в первичнойI1номи вторичной I2номобмотках, А; 4) номинальная полная мощностьSном, кВ·А (для однофазного трансформатораSном=U1ном I1ном, для трехфазного –).

Номинальные линейные токи вычисляют по номинальной мощности трансформатора: для трехфазного трансформатора

, (1.3)

где — номинальная мощность трехфазного трансформатора,кВ·А.

Каждый трансформатор рассчитан для включения в сеть переменного тока определенной частоты. В России трансформаторы общего назначения рассчитаны на частоту f = 50 Гц (в некоторых других странах f = 60 Гц), в устройствах автоматики и связи применяют трансформаторы на частоты 50, 400 или 1000 Гц.

Пример 1.1. Номинальные значения первичного и вторичного напряжений однофазного трансформатораU1ном = 110 кВ,U2ном= 6,3 кВ, номинальный первичный ток I1ном = 95,5 А. Определить номинальную мощность трансформатора и номинальный вторичный ток.

Решение.Номинальная мощность трансформатораSном = =UlномIlном = 110-95,5 = 10500 кВ·А. Номинальный вторичный ток I2ном = =SHOM/U2ном = 10500/6,3 = 1666 А.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *