Элементы конструкций силовых трансформаторов

Рассмотрим наименования, реализацию и краткую характеристику основных элементов конструкций силовых трансформаторов.

Одной из важнейших деталей любого трансформатора, как уже было указано выше, является магнитопровод. Применяют три типа магнитопроводов: стержневой, броневой и кольцевой (рис. 2.10).

При использовании броневого магнитопровода все обмотки трансформатора размещают на одном стержне, являющимся средним стержнем магнитопровода. При использовании стержневого магнитопровода на каждом из его стержней размещают по одной отдельной обмотке. В маломощных силовых трансформаторах используют броневые сердечники, так как размещение обмоток на одном стержне в виде одной общей катушки упрощает конструкцию и позволяет получить максимальный коэффициент заполнения окна магнитопровода медью, который показывает, какая часть площади окна магнитопровода занята медью. Стержневую конструкцию используют обычно для трансформаторов большой и средней мощности. В этом случае наличие двух обмоток (первичной и вторичной) на отдельных стержнях увеличивает площадь теплоотдачи и улучшает тепловой режим обмоток. Преимуществом стержневой конструкции является слабое внешнее магнитное поле, так как поля двух обмоток направлены навстречу друг другу. Наименьшее внешнее поле получается при использовании в трансформаторах кольцевых (тороидальных) сердечников.

Рисунок 2.10 – Внешний вид различных типов магнитопроводов

По конструкции броневые и стержневые магнитопроводы подразделяют на собранные из штампованных пластин (П-образных и Ш-образных) и ленточные. Ленточный магнитопровод можно получить навивкой и склейкой полосы трансформаторной стали. После разрезки, необходимой для установки обмоток, получают С-образные сердечники, из которых собирают броневые и стержневые магнитопроводы. Разрезку производят перпендикулярно направлению навитых полос, что позволяет получить так называемые магнитопроводы с прямым стыком. Для получения минимального немагнитного зазора в магнитопроводе торцы сердечников после установки в катушку склеивают пастой, содержащей ферромагнитный материал. Если зазор необходим, то в месте стыка двух сердечников устанавливают прокладки из бумаги или картона необходимой толщины. Ленточная конструкция сердечников значительно механизирует процесс изготовления. При этом трудоемкость размещения обмоток на магнитопроводе уменьшается, а отходы материала сокращаются. При использовании текстурованных сталей применение ленточных магнитопроводов позволяет сократить размеры и массу трансформатора. Это происходит потому, что в магнитопроводах, изготавливаемых из штампованных пластин, часть магнитных силовых линий проходит перпендикулярно направлению проката. При этом имеют место большие потери в стали. В ленточных магнитопроводах линии поля расположены вдоль направления проката по всей длине магнитопровода.

Рисунок 2.11 – Разновидности каркасов обмоток трансформаторов

Обмотки трансформаторов размещают и закрепляют на специальных основаниях – каркасах. По конструкции каркасы разделяют на две основные группы: со щечками (с бортами) и без щечек – гильзы (без бортов). Каркасы со щечками изготовляют целиком прессовкой или в виде отдельных деталей из листовых изоляционных материалов (электроизоляционного картона, гетинакса). Гильзы делают из тонкого картона или кабельной бумаги навивкой нескольких слоев на оправке и склейкой их. Трансформаторы, в которых каркасы для обмоток выполнены в виде гильз, обладают лучшими технологическими характеристиками, так как гильза значительно проще каркаса со щечками и процесс изготовления гильз лучше поддается механизации. Кроме того, при использовании гильз можно на высокопроизводительных станках производить намотку сразу большого числа катушек, что также резко снижает затраты на производство. В тоже время для каркасов в виде гильз возможен один из дефектов намотки – «сползание» крайних в ряду витков и замыкание их на магнитопровод, чего нет у каркасов со щечками.

Для изготовления обмоток трансформаторов применяют медные изолированные провода. Изоляция используемых проводов обладает следующими свойствами: малой толщиной, большим пробивным напряжением, механической прочностью, хорошим сцеплением с металлом провода, гибкостью, малым изменением электроизоляционных свойств при длительном воздействии повышенной температуры, нерастворимостью в лаках и составах, применяемых для пропитки трансформаторов.

Для трансформаторов применяют медные провода с эмалевой изоляцией марок ПЭВ-1 (максимальная температура +105 ˚С), ПЭВ-2 (+105 ˚С), ПЭМ-1 (+105 ˚С), ПЭМ-2 (+105 ˚С), ПЭТВ (+130 ˚С), ПЭВТКЛ (+140 ˚С). Минимальная рабочая температура для всех марок составляет –60 ˚С.

При изготовлении обмоток укладка провода может производиться двумя способами: беспорядочно («внавал») и правильными рядами, виток к витку (рядовая намотка). В случае укладки виток к витку между рядами намотки часто укладывают изоляционные прокладки.

Обмотка «внавал» дает лучший коэффициент заполнения окна магнитопровода медью, однако применяется редко, так как при хаотическом расположении витков возможно появление больших напряжений между соседними витками, что ведет к пробою изоляции провода и коротким замыканиям. Поэтому в ответственной аппаратуре применяют рядовую обмотку.

Дата добавления: 2017-01-13