O firmie Canwin Chcesz wiedzieć, jak wygląda struktura transformatorów? Instrukcja obsługi | Canwin

02 Forma rdzenia żelaznego

Żelazny rdzeń składa się z kolumny z rdzeniem żelaznym i żelaznego jarzma. Kolumna z rdzeniem żelaznym jest pokryta uzwojeniami, a żelazne jarzmo łączy kolumnę z rdzeniem żelaznym, tworząc zamknięty obwód magnetyczny.

Rys. 1A przedstawia transformator jednofazowy, a rys. 1B transformator trójfazowy. Rdzeń żelazny można podzielić na dwie części: C to część cewki, zwana kolumną rdzenia. Y to część służąca do zamknięcia obwodu magnetycznego, zwana jarzmem żelaznym. Transformator jednofazowy ma dwa filary rdzenia, a transformator trójfazowy ma trzy filary rdzenia.

Ponieważ strumień magnetyczny w rdzeniu transformatora jest strumieniem przemiennym, w celu zmniejszenia strat prądów wirowych, rdzeń transformatora jest zazwyczaj wykonany z wiórów żelaznych o określonej wielkości, wykonanych z blachy krzemowej o wysokiej rezystywności. Blacha krzemowa, z której wykonany jest rdzeń, jest najpierw cięta do wymaganego kształtu i rozmiaru, czyli do blachy perforowanej, a następnie łączona z blachą perforowaną na zakładkę. Rysunek 2A przedstawia rdzeń transformatora jednofazowego. Każda warstwa składa się z 4 blach zaślepiających. Rysunek 2b przedstawia rdzeń transformatora trójfazowego. Każda warstwa składa się z 6 części, a połączenie części perforowanych każdej z dwóch warstw wykorzystuje różne metody układania, aby przesunąć styki obwodów magnetycznych każdej warstwy. Ta metoda montażu nazywana jest montażem na zakładkę, co pozwala uniknąć przepływu prądów wirowych między blachami stalowymi. Ponieważ warstwy są przeplatane i inkrustowane, można użyć mniejszej liczby elementów złącznych, co upraszcza konstrukcję po sprasowaniu rdzenia. Podczas montażu najpierw nakłada się na siebie wykrojone części, tworząc cały rdzeń żelazny, następnie zaciska się dolne jarzmo, wyciąga się wykrojone części górnego jarzma, odsłaniając kolumnę rdzenia żelaznego, na kolumnę rdzenia żelaznego nawija się prefabrykowane uzwojenia, a na koniec wkłada się wykrojone części górnego jarzma.

Ze względu na układ uzwojeń w rdzeniu, transformatory dzielą się na dwa typy: rdzeń i powłokę. Różnica polega głównie na rozmieszczeniu obwodu magnetycznego: rdzeń transformatora powłokowego otacza cewkę jarzmem, rdzeń transformatora rdzeniowego zajmuje większą część cewki, a tylko część cewki znajduje się poza żelaznym jarzmem i służy do utworzenia pętli magnetycznej.

03 Rozpraszanie ciepła rdzenia żelaznego

Podczas normalnej pracy transformatora, rdzeń żelazny generuje ciepło z powodu strat w żelazie, a im większa masa i objętość rdzenia, tym więcej ciepła jest generowane. Olej transformatorowy o temperaturze powyżej 95 stopni Celsjusza szybko się starzeje, dlatego temperatura powierzchni rdzenia powinna być utrzymywana poniżej tej temperatury, w miarę możliwości. Wymaga to struktury rozpraszającej ciepło, aby szybko odprowadzać ciepło. Struktura rozpraszająca ciepło ma na celu przede wszystkim zwiększenie powierzchni rozpraszającej ciepło rdzenia. Rozpraszanie ciepła z rdzenia żelaznego obejmuje głównie rozpraszanie ciepła przez kanał olejowy rdzenia żelaznego oraz rozpraszanie ciepła przez kanał powietrzny rdzenia żelaznego.

W transformatorach olejowych o dużej pojemności, rowki olejowe są często umieszczane pomiędzy laminatami rdzenia żelaznego, aby poprawić odprowadzanie ciepła. Rowki olejowe dzielą się na dwa typy: jeden jest równoległy do ​​blachy krzemowej, a drugi prostopadły do ​​blachy stalowej, jak pokazano na rys. 4. Ten drugi układ zapewnia lepsze odprowadzanie ciepła, ale jego konstrukcja jest bardziej złożona.

Żelazny rdzeń transformatora suchego jest chłodzony powietrzem. Aby zapewnić, że temperatura rdzenia nie przekroczy dopuszczalnej wartości, kanał powietrzny jest często instalowany w kolumnie rdzenia i jarzmie.

04 Hałas rdzenia żelaznego

Transformatory generują hałas podczas pracy. Źródłem hałasu transformatora jest magnetostrykcja blachy ze stali krzemowej z rdzeniem żelaznym, a hałas rdzenia transformatora jest zasadniczo spowodowany magnetostrykcją. Magnetostrykcja odnosi się do wzrostu rozmiaru blachy ze stali krzemowej wzdłuż linii indukcji magnetycznej podczas wzbudzenia rdzenia żelaznego. Rozmiar blachy ze stali krzemowej zmniejsza się w kierunku prostopadłym do linii indukcji magnetycznej, co nazywa się magnetostrykcją. Ponadto struktura i rozmiar geometryczny rdzenia żelaznego, a także technologia jego przetwarzania i produkcji, mają pewien wpływ na poziom hałasu.

Poziom hałasu rdzenia żelaznego można obniżyć stosując następujące środki techniczne:

(1) Użyj wysokiej jakości blachy ze stali krzemowej o małej wartości magnetostrykcyjnej ε.

(2) Zmniejsz gęstość strumienia magnetycznego rdzenia.

(3) Poprawa struktury rdzenia żelaznego.

(4) Wybierz rozsądny rozmiar rdzenia.

(5) Wdrażanie zaawansowanych technologii przetwarzania.

05 Uziemienie rdzenia żelaznego

Podczas normalnej pracy transformatora pole elektryczne powstające między naelektryzowanymi uzwojeniami i przewodami a zbiornikiem oleju jest nierównomiernym polem elektrycznym, w którym znajdują się rdzeń żelazny i jego metalowe części. Ze względu na nierównomierny potencjał indukcji elektrostatycznej, a tym samym nierównomierny potencjał zawieszenia rdzenia żelaznego i jego metalowych elementów, różnica potencjałów między dwoma punktami może spowodować przebicie izolacji, co prowadzi do wyładowania iskrowego. Wyładowanie to może przebić olej transformatorowy i uszkodzić izolację stałą. Aby tego uniknąć, zarówno rdzeń, jak i jego metalowe elementy muszą być solidnie uziemione.

Rdzeń musi być uziemiony w jednym punkcie. Gdy rdzeń żelazny lub inne metalowe elementy mają dwa lub więcej punktów uziemienia, punkt uziemienia utworzy zamkniętą pętlę, a w wyniku cyrkulacji prąd może czasami osiągnąć wartość dziesiątek Ω. Spowoduje to lokalne przegrzanie, rozkład oleju, a także może spowodować stopienie się elementu uziemiającego i spalenie rdzenia żelaznego. Takie sytuacje są niedopuszczalne. Dlatego rdzeń musi być uziemiony, a nawet lekko uziemiony.

II. Struktura uzwojenia transformatora

Funkcja uzwojenia 01

Uzwojenie jest podstawową częścią transformatora, odpowiadającą za wytwarzanie pola magnetycznego i transmisję prądu elektrycznego. Zazwyczaj jest ono owinięte papierem izolacyjnym z drutu miedzianego lub aluminiowego i umieszczone w rdzeniu transformatora. Rdzeń transformatora powinien charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością izolacyjną, wytrzymałością mechaniczną i odpornością na ciepło.

Rodzaj uzwojenia

Strukturę uzwojenia transformatora można ogólnie podzielić na dwie kategorie: strukturę warstwową i strukturę tortową. Struktura warstwowa oznacza, że ​​zwoje uzwojenia są ułożone w sposób ciągły wzdłuż swojej osi, co jest powszechnie stosowane w transformatorach mocy o niskich stratach serii S8 i S9. Struktura tortowa oznacza, że ​​zwoje uzwojenia są w sposób ciągły nawijane w tort (segment) wzdłuż jego kierunku promieniowego, a następnie składają się z wielu tortów ułożonych wzdłuż kierunku osiowego. Jest ona powszechnie stosowana w dużych i bardzo dużych transformatorach o wysokim napięciu 110 kV i wyższym.

Zasadniczo uzwojenia transformatorów mocy produkowanych w Chinach mają strukturę koncentryczną. Uzwojenie koncentryczne oznacza, że ​​uzwojenia są owinięte na zewnątrz kolumny rdzenia tą samą linią cylindryczną na każdym przekroju kolumny rdzenia. Pomiędzy uzwojeniami wysokiego i niskiego napięcia oraz między uzwojeniami niskiego napięcia a kolumną rdzenia żelaznego musi być zachowana pewna szczelina izolacyjna i kanał odprowadzania ciepła (kanał olejowy), oddzielone izolowaną rurą tekturową. Odległość izolacyjna zależy od poziomu napięcia uzwojenia i odstępu wymaganego przez kanał odprowadzania ciepła. Umieszczenie uzwojenia niskiego napięcia wewnątrz, blisko kolumny rdzenia, wymaga stosunkowo niewielkiej odległości izolacyjnej między nim a kolumną rdzenia, co pozwala na zmniejszenie rozmiaru uzwojenia i tym samym zmniejszenie całkowitej masy transformatora.

Trójuzwojeniowy transformator jest najczęściej stosowany w systemie elektroenergetycznym. Użycie trójuzwojeniowego transformatora do połączenia systemu przesyłowego z trzema różnymi napięciami jest bardziej ekonomiczne, zajmuje mniej miejsca i ma wygodniejszą konserwację i zarządzanie niż użycie dwóch zwykłych transformatorów. Trójfazowy transformator trójuzwojeniowy zwykle przyjmuje połączenie YY-△, co oznacza, że ​​uzwojenia pierwotne i wtórne są połączone w Y, a trzecie uzwojenie jest w △, jak pokazano na rysunku XX. Samo połączenie △ jest zamkniętą pętlą, przez tę samą fazę prądu trzeciej harmonicznej, tak że pierwotne uzwojenie wtórne połączenia Y nie pojawia się w napięciu trzeciej harmonicznej. W ten sposób zapewnia punkt neutralny zarówno dla strony pierwotnej, jak i wtórnej. W systemie przesyłowym na duże odległości trzecie uzwojenie można również połączyć z kamerą synchroniczną w celu poprawy współczynnika mocy linii.

III. Struktura wyprowadzeń transformatora

01 Materiał ołowiu i klasyfikacja

Uzwojenia transformatora są zewnętrznie połączone z wiodącym końcem drutu, zwanym przewodem, poprzez przewód do zewnętrznego źródła zasilania transformatora, ale także poprzez przewód przesyłający moc elektryczną z transformatora na zewnątrz.

Wyróżnia się następujące rodzaje leadów:

(1) przewód doprowadzający połączony z końcem drutu uzwojenia i obudową;

(2) przewody łączące między końcami uzwojenia;

(3) odczep uzwojenia połączony jest z przewodem odczepu połączonym z przełącznikiem

Materiał ołowiany jest zazwyczaj:

(1) Goła szyna miedziana, zakres zastosowania: transformator klasy 10 kV 6300 kVA i niższy;

(2) Okrągły pręt miedziany owinięty papierem, zakres zastosowania: transformator małej pojemności 10 ~ 35 kV;

(3) Goła szyna miedziana, zakres zastosowania: przewody uzwojeń niskonapięciowych 10 kV i poniżej;

(4) Przewód linkowy miedziany, zakres stosowania: wszystkie poziomy napięć, zwłaszcza 110 kV i powyżej przewodu;

(5) Rura miedziana, zakres stosowania: przewody transformatorowe 220 kV i wyżej.

Aby zapewnić odpowiednią odległość izolacyjną, przewód przechodzący przez izolację z drewna laminowanego lub tektury musi spełniać wymagania dotyczące parametrów elektrycznych, wytrzymałości mechanicznej i odporności na wzrost temperatury. Dobór przewodów opiera się również na natężeniu pola elektrycznego i wytrzymałości mechanicznej, a także na wzroście temperatury zwarciowej i długotrwałego obciążenia.

02 Podłączenie przewodu

Sposoby łączenia przewodów transformatorowych to: lutowanie twarde, spawanie gazowe, spawanie na zimno i połączenie śrubowe.

Elektroda lutownicza powinna być wykonana ze stopu miedzi i fosforu, służącego do połączenia wyjścia uzwojenia z przewodem oraz między przewodami.

Spawanie gazowe jest stosowane do spawania prętów miedzianych, drutu ołowianego i połączeń kabli przebijających osłony.

Zgrzewanie na zimno polega na włożeniu dwóch zacisków połączonych przewodem do metalowej rury, a następnie użyciu formy do jej ściśnięcia, przy czym zaciski są do siebie dociskane. Zgrzewanie na zimno nie wymaga nagrzewania, jest stosunkowo bezpieczne, nie powoduje powstawania zwarć ani przepaleń przewodów i innych elementów izolacji, charakteryzuje się wysoką jakością wytłaczania i dobrą wytrzymałością na rozciąganie. Dlatego zgrzewanie na zimno jest główną metodą łączenia przewodów w dużych transformatorach.

Połączenie śrubowe jest stosowane głównie do połączenia przewodu z tuleją pręta prowadzącego. Przewód można zdemontować, co pozwala na kompensację odchylenia długości przewodu. Zazwyczaj wygięta konstrukcja przewodu łukowego umożliwia swobodne rozszerzanie, co jest znane również jako połączenie miękkie.

03 Mocowanie ołowiu

Aby zapewnić odpowiednią odległość izolacyjną przewodu oraz wytrzymać wibracje i uderzenia prądu elektrycznego podczas pracy i zwarcia bez przemieszczenia i odkształcenia, do dokręcania przewodu należy używać elementów zaciskowych.

Elementy zaciskowe powinny mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną i elektryczną, dlatego konstrukcja elementu zaciskowego zazwyczaj wykorzystuje drewnianą konstrukcję wsporczą. Elementy zaciskowe i metalowe części obudowy transformatora są zamocowane, aby poprawić wytrzymałość mechaniczną. Dostępne są metalowe śruby, ale pomiędzy elementami zaciskowymi należy zastosować śruby epoksydowe, a nie luźne elementy. Aby zapobiec zakleszczeniu się przewodu, należy zastosować płytę izolacyjną.

FAQ

Zalety