Znanje o "močnem transformatorju" je tukaj, zelo obsežno, zberite ga in se ga naučite!

Shematski diagram glavnih komponent transformatorja

Postopek izdelave transformatorjev

Jedro transformatorja

Glavna vsebina uvedbe transformatorskega jedra je rezanje, zlaganje, pritrjevanje transformatorskega jedra in najnovejša tehnologija zlaganja za zmanjšanje izgub v prostem teku.

2. Jedro transformatorja

Jedro je osnovni sestavni del transformatorja. Sestavljen je iz magnetnega vodnika in vpenjalne naprave. Ima dve funkciji: magnetni vodnik železnega jedra je načeloma magnetni krog transformatorja, ki pretvarja električno energijo primarnega kroga v magnetno energijo in iz lastne magnetne energije v električno energijo sekundarnega kroga, ki je medij za pretvorbo energije. Železno jedro strukturno podpira vse komponente znotraj transformatorja, kot so ohišje in vodniki.

Železno jedro transformatorja je zaprte strukture v obliki okvirja. Del tuljave se imenuje steber jedra. Del, ki ne prekriva tuljave in igra le vlogo zapiranja magnetnega vezja, se imenuje železni velikan.

Vrste železnih jeder

Glede na relativni položaj navitja in železnega jedra lahko železno jedro razdelimo v dve kategoriji: jedrni tip in tip lupine. Zaenkrat je tukaj predstavljeno le železno jedro srčastega tipa. Pri enofaznih transformatorjih ima železno jedro več strukturnih oblik, kot so dvostebrno in dvostebrno, enostebrno s štirimi stebri in dvostebrno s štirimi stebri.

Pri trifaznih transformatorjih ima železno jedro več strukturnih oblik, kot so dvostebrno in dvostebrno (trifazni tristebrni), tristebrno in štiristebrno (trifazni petstebrni). Izbira strukture jedra se določi glede na celovite dejavnike, kot so razumna razporeditev različnih navitij, prihranek materiala in doseganje transportne višine. Obvoznica lahko zmanjša peti in sedmi val v uhajanju toka in magnetizacijskem toku.

Trak iz elektro jekla (pločevina iz silicijevega jekla):

Material, ki se uporablja za magnetni vodnik z železnim jedrom, je električni jekleni trak z visoko vsebnostjo silicija, znan tudi kot silicijeva jeklena pločevina.

Obstajata dve vrsti silicijevih jeklenih plošč: hladno valjane in vroče valjane, pri čemer se hladno valjane silicijeve jeklene plošče delijo na dve vrsti: neorientirane in orientirane.

Magnetne lastnosti vroče valjanih silicijevih jeklenih plošč so slabe, gostota magnetnega pretoka lahko doseže le 1,5 T, izguba enote pa je prevelika, zato se ne uporablja več. Hladno valjana silicijeva jeklena plošča z orientiranimi zrni ima očitno usmerjenost, visoko nasičeno magnetno gostoto, majhne izgube enote in zmogljivost vzbujanja enote ter se trenutno pogosto uporablja.

Debelina hladno valjane pločevine iz silicijevega jekla z orientiranim zrnom ima več specifikacij, kot so 0,35 mm, 0,3 mm, 0,27 mm, 0,23 mm itd. Najpogosteje uporabljena je 0,3 mm in postaja vse manjša, njen glavni namen pa je zmanjšanje prečnih izgub v prostem teku.

· Trenutno so glavna območja proizvodnje silicijevega jekla Japonska, Zahodna Evropa, Rusija, Južna Koreja in domača železarna in jeklarna Wuhan.

Specifikacije hladno valjanih plošč iz silicijevega jekla z orientiranimi zrni so v glavnem predstavljene z debelino in izgubo enote (W/kg), ko je gostota magnetnega pretoka 50 Hz 1,7 T, na primer:

· Novo razvita plošča iz silicijevega jekla z uporabo laserskega obsevanja in tehnologije mehanskega graviranja

Striženje silicijeve jeklene pločevine transformatorskega jedra:

Ko plošča iz silicijevega jekla vstopi v tovarno, je to tuljava s širino približno 1000 mm. S posebno strižno opremo (kot je nemška žica Georger) jo je treba razrezati v zahtevano obliko. Rezalni rob vsake plošče ne sme biti večji od 0,02 mm.

Zlaganje železnih jeder:

● Ker je tuljava transformatorja z jedrom okrogla, mora biti tudi prerez jedrnega stebra okrogel, vendar ga je težko izdelati in je neekonomičen, zato je izdelan stopničasto (stopenjsko valjast). Vsaka stopnica tvori pravokotnik, zunanja meja pa se nahaja na istem obkroženem krogu. Število stopnic ima določeno omejitev, ki jo je treba celovito upoštevati glede na ekonomske koristi.

● Ko so železna jedra zložena, se steber jedra in kosi železnega jedra železnega jarma izmenično prekrivajo z enim ali več kosi, tako da so čelni spoji zgornje in spodnje plasti silicijeve jeklene pločevine izmenično zamaknjeni in se prekrivajo. Vzbujevalni tok in izgube v prostem teku se zmanjšajo, hkrati pa se izboljša trdnost.

Prekrivalni spoj železnega jedra:

· Trenutno ima jedro transformatorja obliko polnega poševnega spoja, kar pomeni, da je spoj jedra in železnega jarma pod kotom 45°. Ta oblika spoja je popolnoma primerna za značilnosti visoko magnetno permeabilne orientirane silicijeve jeklene pločevine, ki se trenutno pogosto uporablja. Magnetno vezje mora biti čim bolj dosledno.

· Pri velikih transformatorskih jedrih s polnimi poševnimi spoji se zlaganje običajno izvaja v obliki dvostopenjskih spojev. Za nadaljnje izboljšanje lastnosti transformatorskega jedra v prostem teku se oblikuje večnivojska oblika šiva jedra, to je jedro StepLap.

V laminiranem jedru so šivi silicijevih jeklenih plošč razporejeni zamašeno. Ko magnetni tok določenega kosa naleti na zračno režo na šivu, je magnetna upornost zračne reže nekaj tisočkrat večja od upornosti silicijeve jeklene plošče. Večina fluksa prehaja skozi sosednje silicijeve jeklene plošče, ki premostijo ta spoj. Prvotni magnetni tok laminacij na premostitvenih spojih in premostitveni magnetni tokovi se prekrivajo. Gostota lahko doseže nasičenost, tako da se izguba v prostem teku in tok v prostem teku na območju spoja (tj. lokalno) močno povečata, tako da se poveča skupna izguba v prostem teku.

Stopničasto lepljenje je nova tehnologija laminiranja, sprejeta letos, ki lahko izboljša magnetno gostoto silicijeve jeklene pločevine na območju spoja, s čimer učinkovito zmanjša izgubo v prostem teku in hrup osrednjega dela.

Izolacija jedra:

Izolacija železnega jedra neposredno vpliva na kakovost transformatorskega jedra. Izolacijo železnega jedra lahko razdelimo na dva dela: izolacijo med ploščami in izolacijo med lamelami in konstrukcijskimi deli.

Medsebojna izolacija se doseže predvsem z dvema vidikoma: prvi je premaz na površini laminirane plošče, drugi pa je namestitev plasti izolacijskega kartona z določeno debelino v vsak sklad med postopkom zlaganja, ki deluje tudi kot oljni kanal za odvajanje toplote.

V transformatorju z veliko zmogljivostjo so za odvajanje toplote, ki nastane v železnem jedru, transformatorskemu olju v kroženju, v stebru železnega jedra in jarmu nameščeni hladilni oljni kanali. Oljni kanali so lahko izrezani iz silicijevega jekla v valovite plošče ali pa so sestavljeni iz jeklenih palic, privarjenih na silicijevem jeklu. Pri transformatorskih jedrih s polnimi poševnimi spoji se za zmanjšanje izgub uporabljajo nekovinske letvice za ločevanje oljnih kanalov.

Ozemljitev železnega jedra:

Med delovanjem transformatorja se zaradi različnih položajev železnega jedra in njegovih kovinskih struktur v električnem polju tudi generirani potenciali razlikujejo. Ko potencialna razlika med obema točkama doseže določeno vrednost, pride do pojava praznjenja. Zaradi praznjenja se transformatorsko olje razgradi ali pa se poškoduje trdna izolacija. Da bi se temu pojavu izognili, je treba železno jedro in njegove kovinske konstrukcijske dele učinkovito ozemljiti.

Dodatki za železna jedra

Del II. Navijanje transformatorja

Glavna vsebina dela navitja transformatorja je žica in metoda navijanja navitja transformatorja.

Tuljava je električni tokokrog za vhodno in izhodno električno energijo transformatorja in je osnovna komponenta transformatorja. Tuljave morajo biti zasnovane tako, da izpolnjujejo naslednje osnovne zahteve:

1. Električna trdnost

Vzdržna napetost strelnega impulza

Obratovalna impulzna vzdržna napetost

Vzdržna napetost omrežne frekvence

2. toplotna odpornost

Pri dolgotrajnem delovnem toku, ki ga povzroča toplota, življenjska doba izolacije tuljave ne sme biti krajša od 20 let.

V obratovalnih pogojih transformatorja lahko na katerem koli koncu žice pride do nenadnega kratkega stika, tuljava pa mora biti sposobna prenesti toploto, ki jo povzroča kratkostični tok, brez poškodb.

3. Mehanska trdnost

vrsta tuljave;

Vrsta tuljave se izbere predvsem glede na relaksacijsko kapaciteto, kot je napetost tuljave, upošteva pa se tudi električna trdnost, mehanska trdnost, odvajanje toplote in izvedljivost proizvodnega procesa. Izbira strukture tuljave ni edinstvena in včasih je na voljo več strukturnih oblik. To je povezano tudi s tradicionalnimi navadami različnih proizvajalcev transformatorjev.

Transformatorske tuljave lahko v grobem razdelimo na dve vrsti: plastne in kolačaste. Igličaste tuljave lahko razdelimo na spiralne, neprekinjene, prepletene, prepletene neprekinjene, notranje zaščitene neprekinjene in stopničasto strukturne tipe.

Tuljava žice:

Navijalno žico lahko glede na material prevodnika razdelimo na bakreno in aluminijasto, okroglo in ploščato žico glede na obliko prevodnika, papirnato, barvno in stekleno žico glede na izolacijski material. Močni transformatorji običajno uporabljajo ploščato jekleno vrvico, ovito v papir.

Ploščato jekleno žico, prevlečeno s papirjem, lahko razdelimo na navadno žico, prevlečeno s papirjem, kombinirano žico, transponirano žico in druge vrste. Glede na natezno trdnost jeklene žice jo lahko razdelimo na navadno žico (0,0 ≤ 120 MPa) in poltrdo bakreno žico (120 MPa < 0,2 ≤ 210 MPa). Med njimi je tudi samolepilna transponirana žica, to pomeni, da je ena sama ploščata žica v transponirani žici prevlečena s plastjo epoksidne smole (debelina barvnega filma na obeh straneh je

0,06 ± 0,02 mm), namen je, da se vse majhne žice po termičnem strjevanju barvnega filma zlepijo skupaj, da se izboljša kratkostična trdnost tuljave. Trenutno se uporablja najnovejša žica za prenos mrežnega paketa, na Kitajskem pa so bile uvedene tudi ustrezne proizvodne linije za predelavo.

Navitne žice lahko glede na material prevodnikov razdelimo na bakrene in aluminijaste, glede na obliko prevodnikov okrogle in ploščate žice ter glede na izolacijske materiale na papirnate, barvne in steklene žice. V energetskih transformatorjih se običajno uporablja ploščata bakrena žica, ovita v papir.

Bakreno žico, prevlečeno s papirjem, lahko razdelimo na navadno žico, prevlečeno s papirjem, kombinirano žico, transponirano žico in druge vrste. Glede na natezno trdnost bakrene žice jo lahko razdelimo na navadno žico (02 ≤ 120 MPa) in poltrdo bakreno žico (120 MPa < 00, ≤ 210 MPa). Med njimi je tudi samolepilna transponirana žica, to je ena sama ploščata žica v transponirani žici, prevlečena s plastjo epoksidne smole (debelina barvnega filma na obeh straneh je 0,06 ± 0,02 mm), namen katere je segrevanje barvnega filma. Po strjevanju se vse majhne žice zlepijo skupaj, da se poveča kratkostična trdnost tuljave. Trenutno se uporablja najnovejša transponirana žica z mrežastim paketom in na Kitajskem so bile uvedene tudi ustrezne proizvodne linije za predelavo.

Navitja so običajno razdeljena na dve vrsti: plastni tip in tip pite.

Zavoji navitja so razporejeni in naviti neprekinjeno vzdolž aksialne smeri, kar imenujemo večplastno navitje. Vsaka plast je kot valj. Sodčasto navitje.

Zavoji navitja so neprekinjeno naviti v radialni smeri in tvorijo obliko pite (segmenta), navitje, sestavljeno iz številnih piškotov, razporejenih v aksialni smeri, pa se imenuje pitno navitje. Vključuje neprekinjena, prepletena in vstavljena kapacitivna navitja.

Pogoste oblike navijanja:

Pogosta navitja so valjasta, spiralna, neprekinjena in zapletena.

Valjasto navijanje je najpreprostejša vrsta in je običajno sestavljeno iz enega ali več navitij. Pri navijanju se navije približno en zavoj vzdolž osi žične oblike, podobno kot krožno tesno navita vijačna vzmet. Zanj je značilno preprosto navijanje, dobra izdelava, dobro odvajanje toplote oljnih prehodov med plastmi, vendar majhne končne podporne površine in slaba mehanska trdnost.

Spiralno navijanje je izdelano iz ploščate žice, zavoji pa niso blizu drug drugemu, temveč so ločeni z določeno razdaljo (oljni kanal) z izolacijskimi distančniki, kot pri raztegnjeni vzmeti. Prednost je v preprostem postopku navijanja in oljnem kanalu za odvajanje toplote, vendar navijanje z velikim številom zavojev ni primerno.

Spiralni tip je sestavljen iz več žic, vzporedno navitih na trdi zračnici pnevmatike, ki se lahko navijejo v eno samo vijačnico, v dvojno ali štiri vijačnice, če je več vzporednih žic. Ko je več žic povezanih vzporedno, jih je treba zamenjati, sicer bo zaradi neenakomerne dolžine žic prišlo do kroženja toka.

Neprekinjeno navijanje je sestavljeno iz ene ali več ploščatih žic, ki so s posebnim postopkom neprekinjeno navite v več segmentov žice v obliki pite na izolacijskem valju ali nosilcih žične oblike. Prednosti so visoka mehanska trdnost in dobro odvajanje toplote. Vendar je postopek navijanja bolj zapleten.

Povezava med neprekinjenim žičnim kolačem in žičnim kolačem je izmenično na notranji in zunanji strani navitja, zato se lahko, če je dolžina žice zadostna, navije v neprekinjen navit brez spajkanja.

Vstavljeno kapacitivno navitje se oblikuje z vstavitvijo žice (zaščitene žice) z vzdolžno kapacitivnostjo med ovoji znotraj zunanje strani neprekinjenega navitja. Vstavljena žična pogača in število vstavljenih ovojev se lahko določita glede na zahtevano kapacitivnost. Zaščitena žica nima delovnega toka, zato se običajno uporabljajo zelo tanke žice.

Vstavljeno kapacitivno navitje ima neprekinjeno navijanje, kar lahko v primerjavi z zapletenim navitjem zmanjša veliko število varilnih točk, število zavojev vstavljene zaščitne žice pa je mogoče prosto prilagajati, tako da je mogoče vzdolžno kapacitivnost prilagoditi po potrebi. Trenutno se pogosto uporablja v navitjih transformatorjev z napetostjo 110 kV in več.

žična transpozicija

Ko je tok transformatorja velik, so zavoji tuljave sestavljeni iz več vzporednih žic. Če se ne ukrepa, je žica blizu osrednje osi kratka, žica daleč od osrednje osi pa dolga. Zaradi različnih dolžin in položajev žice v magnetnem polju sta upor in induktivna reaktanca žice neuravnotežena, kar povzroči neuravnoteženo porazdelitev toka med vodniki. Da bi zagotovili enakomerno porazdelitev toka vzdolž vodnikov in zmanjšali dodatne izgube, je treba vzporedne vodnike zamenjati, kar imenujemo "transpozicija".