Знання про "силовий трансформатор" тут, дуже вичерпні, зберіть їх та вивчіть!

Принципова схема основних компонентів трансформатора

Процес виробництва трансформаторів

Серцевина трансформатора

Основним змістом впровадження трансформаторного осердя є різання, укладання, фіксація трансформаторного осердя та новітня технологія укладання для зменшення втрат холостого ходу.

2. Серцевина трансформатора

Сердечник є основним компонентом трансформатора. Він складається з магнітопровідника та затискного пристрою. Він виконує дві функції: принципово, магнітопровідник залізного сердечника є магнітним колом трансформатора, який перетворює електричну енергію первинного кола в магнітну енергію, а власну магнітну енергію — в електричну енергію вторинного кола, яке є середовищем перетворення енергії. Конструктивно залізний сердечник підтримує всі компоненти всередині трансформатора, такі як корпус та висновки.

Залізний сердечник трансформатора має замкнуту структуру у формі рами. Частина котушки називається стовпчиком сердечника. Частина, яка не покриває котушку і лише виконує роль замикання магнітного кола, називається залізним гігантом.

Типи залізних сердечників

Залежно від відносного розташування обмотки та залізного осердя, залізне осердя можна розділити на дві категорії: осердя та оболонкове осердя. Наразі тут представлено лише залізне осердя серцевини. Для однофазних трансформаторів залізне осердя має кілька структурних форм, таких як двостовпний та двостовпний, одностовпний чотиристовпний та двостовпний чотиристовпний.

Для трифазних трансформаторів залізний сердечник має кілька структурних форм, таких як дво- та двостовпний (трифазний тристовпний), тристовпний та чотиристовпний (трифазний п'ятистовпний). Вибір структури сердечника визначається залежно від комплексних факторів, таких як розумне розташування різних обмоток, економія матеріалів та дотримання транспортної висоти. Байпас може зменшити п'яту та сьому хвилі потоку витоку та струму намагнічування.

Електротехнічна сталева смуга (листоподібний кремнієвий сталь):

Матеріалом, що використовується для магнітного провідника із залізним сердечником, є електротехнічна сталева стрічка з високим вмістом кремнію, також відома як кремнієвий сталевий лист.

Існує два типи листів кремнієвої сталі: холоднокатані та гарячекатані, з яких холоднокатані листи кремнієвої сталі поділяються на два типи: неорієнтовані та орієнтовані.

Магнітні властивості гарячекатаних листів кремнієвої сталі погані, щільність магнітного потоку може досягати лише 1,5 Тл, а одиничні втрати занадто великі, тому вони більше не використовуються. Холоднокатаний лист кремнієвої сталі з орієнтованим зерном має очевидну спрямованість, високу магнітну щільність насичення, малі одиничні втрати та одиничну здатність збудження, тому в даний час широко використовується.

Товщина холоднокатаного листа з орієнтовано-зернистої кремнієвої сталі має кілька специфікацій, таких як 0,35 мм, 0,3 мм, 0,27 мм, 0,23 мм тощо. Найчастіше використовується товщина 0,3 мм, і вона стає все меншою і меншою, а її головне призначення — зменшити поперечні втрати без навантаження.

· Наразі основними регіонами виробництва кремнієвих сталевих листів є Японія, Західна Європа, Росія, Південна Корея та вітчизняний завод уханьської сталі.

Технічні характеристики холоднокатаних листів з орієнтовано-зернистої кремнієвої сталі в основному представлені товщиною та питомими втратами (Вт/кг) при щільності магнітного потоку 50 Гц 1,7 Тл, наприклад:

·Новорозроблений лист кремнієвої сталі з використанням технології лазерного опромінення та механічного гравіювання

Зсув кремнієвого сталевого листа трансформаторного сердечника:

Коли листовий матеріал із кремнієвої сталі потрапляє на завод, він являє собою рулон шириною близько 1000 мм. Його потрібно нарізати на потрібну форму спеціальним різальним обладнанням (наприклад, німецьким дротом Джорджера). Задирки кожного листа не повинні перевищувати 0,02 мм.

Укладання залізних сердечників:

● Оскільки котушка трансформатора з сердечником кругла, переріз колони сердечника також повинен бути круглим, але його важко виготовити та неекономічно, тому його виготовляють ступінчастого (ступінчастого циліндричного типу). Кожен ступінь утворює прямокутник, а зовнішня межа розташована на тому ж описаному колі. Кількість ступенів має певну межу, яку необхідно всебічно враховувати відповідно до економічних вигод.

● Коли залізні осердя укладаються в штабель, колона осердя та частини залізного осердя залізного ярма по черзі з'єднуються внахлест однією або кількома частинами, так що стикові з'єднання верхнього та нижнього шарів листів кремнієвої сталі по черзі розташовані в шаховому порядку та перекривають одне одного. Струм збудження та втрати холостого ходу зменшуються, одночасно підвищуючи міцність.

З'єднання внахлест із залізного сердечника:

· Наразі осердя трансформатора має форму повного косого з'єднання, тобто з'єднання колони осердя та залізного ярма знаходиться під кутом 45°. Така форма з'єднання повністю відповідає характеристикам високомагнітно проникного орієнтованого кремнієвого сталевого листа, який зазвичай використовується в даний час. Зробіть магнітний контур максимально узгодженим.

· Для великих трансформаторних осердів з повним кутовим з'єднанням укладання зазвичай виконується у вигляді двоступеневих з'єднань. Для подальшого покращення характеристик холостого ходу осердя трансформатора формується багаторівнева шовна форма осердя, тобто осердя StepLap.

У шарувато-серцевому осерді шви листів кремнієвої сталі розташовані в шаховому порядку. Коли магнітний потік певного шматка зустрічається з повітряним зазором у шві, магнітний опір повітряного зазору в кілька тисяч разів перевищує опір листа кремнієвої сталі. Більша частина потоку проходить через сусідні листи кремнієвої сталі, що перемикають цей стик. Початковий магнітний потік шарів у перемикаючих з'єднаннях та магнітні потоки перемикаючих з'єднань накладаються один на одного. Густина може досягати насичення, внаслідок чого втрати холостого ходу та струм холостого ходу в зоні з'єднання (тобто локально) різко зростають, що призводить до збільшення загальних втрат холостого ходу.

Ступінчасте накладання – це нова технологія ламінування, прийнята цього року, яка може покращити магнітну щільність кремнієвого сталевого листа в зоні з'єднання, тим самим ефективно зменшуючи втрати холостого ходу та шум серцевини.

Ізоляція жил:

Ізоляція залізного осердя безпосередньо впливає на якість осердя трансформатора. Ізоляцію залізного осердя можна розділити на дві частини: ізоляцію між листами та ізоляцію між ламінаціями та конструкційними деталями.

Міжчіпова ізоляція досягається головним чином за допомогою двох аспектів: один - це покриття на поверхні ламінованого листа, а інший - розміщення шару ізоляційного картону певної товщини в кожному стосі під час процесу укладання, який також діє як масляний канал для розсіювання тепла.

У трансформаторі великої потужності, для того, щоб тепло, що утворюється в залізному осерді, відводилося трансформаторною олією під час циркуляції, у колоні залізного осердя та ярмі є канали для охолодження оливи. Канали для оливи можуть бути виготовлені з гофрованих листів кремнієвої сталі або зі сталевих прутків, зварених з листами кремнієвої сталі. Для осердь трансформаторів з повними косими з'єднаннями, щоб зменшити втрати, для розділення каналів для оливи використовуються неметалеві планки.

Заземлення залізного осердя:

Під час роботи трансформатора, через різне положення залізного осердя та його металевих структур в електричному полі, генеровані потенціали також різняться. Коли різниця потенціалів між двома точками досягає певного значення, виникає явище розряду. В результаті розряду трансформаторна олива розкладається або тверда ізоляція пошкоджується. Щоб уникнути цього явища, залізний осердя та його металеві конструктивні частини повинні бути ефективно заземлені.

Аксесуари для залізного сердечника

Частина II. Обмотка трансформатора

Основним змістом частини обмотки трансформатора є дріт та спосіб намотування обмотки трансформатора.

Котушка — це електричне коло вхідної та вихідної електричної енергії трансформатора, а також основний компонент трансформатора. Котушки повинні бути розроблені відповідно до таких основних вимог:

1. Електрична міцність

Витримувана імпульсна напруга блискавки

Робоча імпульсна витримувана напруга

Витримувана напруга промислової частоти

2. термостійкість

Під впливом тепла, що утворюється внаслідок тривалого робочого струму, термін служби ізоляції котушки повинен бути не менше 20 років.

За робочих умов трансформатора на будь-якому кінці лінії виникає раптове коротке замикання, і котушка повинна бути здатною витримувати тепло, що утворюється струмом короткого замикання, без пошкоджень.

3. Механічна міцність

тип котушки;

Тип котушки вибирається переважно залежно від релаксаційної здатності, такої як напруга на котушці, а також враховується електрична міцність, механічна міцність, тепловіддача та доцільність виробничого процесу. Вибір структури котушки не є унікальним, і іноді існує кілька структурних форм на вибір. Це також пов'язано з традиційними звичками різних виробників трансформаторів.

Котушки трансформаторів можна умовно розділити на два типи: шаруваті та тортові. Штифтові котушки можна розділити на спіральні, безперервні, сплутані, безперервні з внутрішнім екрануванням та шахові.

Дріт котушки:

Обмотувальний дріт можна розділити на мідний та алюмінієвий залежно від матеріалу провідника, круглий та плоский дріт залежно від форми провідника, паперовий, фарбований та скляний дріт залежно від ізоляційного матеріалу. Силові трансформатори зазвичай використовують плоску сталеву струну, обгорнуту папером.

Плоский сталевий дріт, покритий папером, можна розділити на звичайний дріт, покритий папером, комбінований дріт, транспонований дріт та інші типи. За міцністю на розтяг сталевого дроту його можна розділити на звичайний дріт (0,0 ≤ 120 МПа), напівтвердий мідний дріт (120 МПа < 0,2 ≤ 210 МПа). Серед них також є самоклеючий транспонований дріт, тобто один плоский дріт у транспонованому дроті покритий шаром епоксидної смоли (товщина плівки фарби з обох боків

0,06 ± 0,02 мм), метою є склеювання всіх дрібних дротів разом після термічного затвердіння плівки фарби, щоб покращити міцність котушки на коротке замикання. Наразі застосовується найновіший дріт для транспозиції в сітчастій упаковці, а також у Китаї впроваджено відповідні виробничі лінії.

Обмотувальні дроти можна розділити на мідні та алюмінієві залежно від різних матеріалів провідників, круглі дроти та плоскі дроти залежно від форми провідників, а також паперові, лакофарбові та скляні дроти залежно від ізоляційних матеріалів. Силові трансформатори зазвичай використовують плоскі мідні дроти, обгорнуті папером.

Мідний дріт з паперовим покриттям можна розділити на звичайний дріт з паперовим покриттям, комбінований дріт, транспонований дріт та інші типи. За міцністю на розтяг мідного дроту його можна розділити на звичайний дріт (02 ≤ 120 МПа), напівтвердий мідний дріт (120 МПа < 00, ≤ 210 МПа). Серед них також є самоклеючий транспонований дріт у транспонованому дроті, тобто один плоский дріт у транспонованому дроті покритий шаром епоксидної смоли (товщина плівки фарби з обох боків становить 0,06 ± 0,02 мм), метою якого є нагрівання плівки фарби. Після затвердіння всі тонкі дроти склеюються разом, щоб збільшити міцність котушки на коротке замикання. Наразі в Китаї застосовується новітній транспонований дріт у сітчастому корпусі, а також у Китаї впроваджено відповідні виробничі лінії.

Обмотки зазвичай поділяються на два типи: шаруваті та кругові.

Витки обмотки розташовані та намотуються безперервно вздовж осьового напрямку, що називається шаруватою обмоткою. Кожен шар подібний до циліндра. Бочкоподібна обмотка.

Витки обмотки безперервно намотуються в радіальному напрямку, утворюючи сегментну (пиріжкову) форму, а обмотка, що складається з багатьох печива, розташованих в осьовому напрямку, називається пиріжковою обмоткою. Включає безперервні, переплутані та вставлені ємнісні обмотки.

Поширені форми обмотки:

Поширені обмотки бувають циліндричними, спіральними, безперервними та сплутаними.

Циліндрична обмотка є найпростішим типом і зазвичай складається з однієї або кількох обмоток. Під час намотування вона намотується приблизно на один виток вздовж осі дротяної форми, подібно до круглої щільно намотуваної гвинтової пружини. Вона характеризується простотою намотування, якісним виготовленням, гарною тепловіддачею масляних каналів між шарами, але невеликими торцевими опорними поверхнями та низькою механічною міцністю.

Спіральна обмотка виготовлена ​​з плоского дроту, а витки розташовані не близько один до одного, а розділені певною відстанню (масляний канал) з ізоляційними прокладками, як у розтягнутій пружині. Перевагою є те, що процес намотування простий і є масляний канал для розсіювання тепла, але обмотка з великою кількістю витків не підходить.

Спіральний тип складається з кількох дротів, намотаних паралельно на жорстку камеру шини, які можуть бути намотані в одну спіраль, а також у подвійну або чотири спіралі, якщо є більше паралельних дротів. Коли кілька дротів з'єднані паралельно, їх необхідно переставити місцями, інакше виникне циркулюючий струм через нерівну довжину дротів.

Безперервна обмотка складається з одного або кількох плоских дротів, які безперервно намотуються на кілька сегментів дроту у формі пирога на ізоляційному циліндрі або стійках дротяної форми за допомогою спеціального процесу. Перевагами є висока механічна міцність та хороша тепловіддача. Але процес намотування є складнішим.

З'єднання між безперервним дротяним пирогом та дротяним пирогом відбувається по черзі з внутрішньої та зовнішньої сторони обмотки, тому, якщо довжина дроту достатня, його можна намотати в безперервну обмотку без паяних з'єднань.

Вставлена ​​ємнісна обмотка формується шляхом вставки дроту (екранованого дроту) з поздовжньою ємністю між витками всередині зовнішньої сторони дротяного пирога безперервної обмотки. Вставлений дротяний пиріг та кількість вставлених витків можна визначити відповідно до необхідної ємності. Екранований дріт не має робочого струму, тому зазвичай використовуються дуже тонкі дроти.

Вставлена ​​ємнісна обмотка має безперервну намотування, що може зменшити велику кількість точок зварювання порівняно зі сплутаною обмоткою, а кількість витків вставленого екрануючого дроту можна вільно регулювати, завдяки чому поздовжня ємність може бути налаштована за потреби. Наразі вона широко використовується в обмотках трансформаторів напругою 110 кВ і вище великих трансформаторів.

транспозиція дроту

Коли струм трансформатора великий, витки котушки складаються з кількох паралельних проводів. Якщо не вжити жодних заходів, провід поблизу центральної осі буде коротким, а провід далеко від центральної осі — довгим. Через різну довжину та положення дроту в магнітному полі опір та індуктивний опір дроту будуть незбалансованими, що призведе до незбалансованого розподілу струму між провідниками. Щоб забезпечити рівномірний розподіл струму вздовж провідників та зменшити додаткові втрати, паралельні провідники необхідно поміняти місцями, що називається «транспозицією».