Transformatorul este un dispozitiv electromagnetic cu două sau mai multe înfășurări,
cu o cuplare magnetică, care servește la transformare
curent alternativ de o tensiune la curent alternativ de altă tensiune
Dacă tensiunea primară este mai mare decât tensiunea secundară, transformatorul se numește descrescător, dacă tensiunea primară este mai mică decât tensiunea secundară, aceasta crește.
1. Pentru transmisia și distribuția energiei electrice (transformatoare de putere).
Generatoarele furnizează tensiune de la 6 la 24 kV, transmit energie la tensiunea de 110, 220, 330, 500, 750 kV. Transformatoarele sunt folosite pentru a crește tensiunea. Atunci când se consumă energie electrică, tensiunea este redusă la 220/380 V, prin urmare sunt necesare și transformatoare. Astfel, energia electrică în timp ce ajunge la consumator este de obicei convertită de 5-6 ori.
2. Asigurarea schemei de comutare a supapelor în unitățile de convertizor și potrivirea tensiunii la intrarea și ieșirea convertizorului (transformatoare convertoare).
În convertoarele de poartă pentru rectificarea curentului și transformarea acestuia în curent alternativ, raportul dintre tensiunile de intrare și ieșire depinde de circuitul de comutare a supapei. Prin urmare, atunci când tensiunea standard de ieșire este aplicată la intrare, ieșirea va fi nestandard; deci ai nevoie de un transformator.
3. În scopuri tehnologice - sudarea, alimentarea cuptoarelor electrice (cuptoare și transformatoare de sudură).
4. Pentru convertirea frecvenței, recepția semnalelor puls, alimentarea cu energie a circuitelor echipamentelor radio, dispozitivele de comunicații automate și telemehanica aparatelor electrocasnice.
5. Pentru a porni dispozitivele de măsurare - convertiți curentul sau tensiunea (măsurați transformatoarele de curent și de tensiune).
• În ceea ce privește numărul de înfășurări de fază, transformatoarele sunt monofazate, trifazate și multifazate.
• Numărul de sisteme de înfășurare pe fază are două înfășurări și mai multe înfășurări.
• Prin proiectare, transformatoarele de putere sunt împărțite în două tipuri: uscate și ulei. Transformatoarele uscate sunt răcite cu aer. În transformatoarele de ulei, circuitul magnetic cu înfășurările se află într-un rezervor umplute cu ulei de transformator. Un dezavantaj al uleiului este inflamabilitatea acestuia și, în anumite condiții, capacitatea de a forma amestecuri explozive cu aerul. Pentru a elimina aceste dezavantaje, în locul uleiului se utilizează lichide speciale: sovtol și piranol (neoxidate și stabile din punct de vedere chimic).
Elementele principale ale transformatorului sunt un sistem magnetic (miez) cu înfășurări.
Miezul magnetic este alcătuit din tije - o parte acoperită de înfășurări și un jug - al unui site care leagă tijele.
Miezul este recrutat din foi de oțel special de transformator cu o grosime de 0,35; 0,5 mm. Pentru izolarea foilor, grosime de hârtie de 0,03 mm și lac de ulei.
Hârtia este mai ieftină decât lacul, dar are o conductivitate termică mai redusă, rezistență la căldură și rezistență mecanică.
Un sistem magnetic poate fi de două tipuri:
- tija (pe fiecare bobinaj); Figura 1.2.1 (a)
- Armate (toate înfășurările pe o tijă); Figura 1.2.1 (b)
La transformatoarele de putere cu o putere mai mare de 100 MVA și 220 kV, se utilizează modele de tije blindate. Se obține din tija dacă adăugați două bare care acoperă înfășurările fazelor. Figura (2.1.2)
Transformatoarele cu bare blindate au o înălțime mai mică a circuitului magnetic, care este important pentru transport, deoarece în acest caz transformatorul trece sub dimensiunile căii ferate.
În majoritate, sunt produse transformatoare de tije.
• Printr-un aranjament reciproc al tijelor și sistem magnetic jug poate avea o suprafață plană (ris.1.2.3 (a)), și de a efectua spațială (ris.1.2.3 (b)).
Oțelul textil anizotrop cu oțel magnetic din oțeluri de tip 3413, 3404, 3403, 3406 în bobine cu o grosime de 0,3 este, de asemenea, utilizat ca material al sistemului magnetic; 0,35; 0,5 mm. Grosimea oțelului de 0,3 și 0,35 mm are un strat de izolație electrică.
Conductorul magnetic este îndoit (din moment ce pierderea curenților turbionari este redusă), plăcile de jug și tijele sunt interconectate (figura 1.2.4)
De obicei, aveți 2-3 foi (pozițiile 1 și 2) în strat. Îmbinarea poate fi dreaptă și oblică. La o joncțiune oblică, lungimea unei secțiuni a circuitului magnetic scade, pe care direcția fluxului nu coincide cu direcția de rulare (pierderile de ralanti sunt reduse) (figura 1.2.5)
Forma tijei tinde spre cilindru, deci pachetele sunt realizate în trepte. Apropierea cercului oferă cea mai bună umplere a spațiului cu înfășurări, reducând dimensiunea transformatorului.
(Figura 1.2.6) Figura 1.2.5
Secțiunea jugului poate fi efectuată fără pași, pe jugul pe care îl fac mai puțin. Sunt necesare pași pentru a asigura distribuirea fluxului magnetic mai uniform. În plus, secțiunea transversală a jugului este cu 10 ... 15% mai mare decât tija pentru a reduce curentul fără sarcină.
Yarmo și tijele sunt trase împreună de știfturi.
În afară de sistemul magnetic și de înfășurările din transformatorul de ulei, există:
- rezervor (fontă, oțel structural). Acesta poate fi neted (până la 30 kVA) sau tubular (până la 3000 kVA) pentru a mări suprafața de răcire a transformatorului.
- Expander este un rezervor, parțial umplute cu ulei.
- indicator de ulei - aflat pe expansor, vă permite să determinați nivelul uleiului. Nivelul este calculat astfel încât, în urma oricăror schimbări externe în mediu, încălzirea (cu încărcătură în creștere), uleiul a fost mult să se extindă. Rezervorul trebuie umplut complet cu ulei de transformator pentru a reduce suprafața de contact a uleiului cu aerul (oxidarea conduce la deteriorarea proprietăților uleiului transformatorului).
- radiatoare - sunt amplasate pe rezervor, utilizate în transformatoare mari pentru a mări suprafața de răcire (până la 10.000 kVA).
- izolatoarele BH și LV - sunt situate pe capac, sunt fabricate din porțelan sau ceramică. Dimensiunile depind de puterea transformatorului. În transformatoare mari, izolatoarele pot fi umplute cu ulei.
- regulator de tensiune - vă permite să modificați tensiunea cu ± 5%.
- O conductă de evacuare - conectată la un rezervor - este o țeavă de oțel cu o membrană de sticlă la capătul de 3-5 mm grosime. Serveste pentru protectia gazelor. Deteriorarea bobinelor conduce la evaporarea uleiului, degajarea gazelor care stoarcă membrana, nu se produce deformarea rezervorului.
- releu de gaz - asigură protecția termică a transformatorului. Acesta se află între expansor și rezervor. Supraîncălzirea contribuie la distrugerea izolației, prin urmare, gazele intră în releu și elimină uleiul, iar plutitorul scade și închide circuitul de semnal.
Sunt realizate din sârmă din cupru sau din aluminiu.
Proiectarea înfășurării include:
- Piese izolatoare (pentru realizarea izolației principale și longitudinale);
- inele capacitive și ecrane.
Elementul principal al înfășurării este rândul său, care este realizat de un fir sau de un grup de fire paralele. Un număr de rotații pe o suprafață cilindrică formează un strat.
Layer - un set de conductori, situați la aceeași distanță de tijă.
• În direcția înfășurării, înfășurările sunt împărțite în dreapta și în stânga (mai convenabil) ca filetele filetate.
• Înfășurările se disting prin metoda de așezare a înfășurărilor pe tija:
1. Concentric - în fiecare secțiune transversală a unui cerc care are un centru comun. Înfășurarea în interior a tensiunii joase, deoarece este mai ușor să se izoleze din tijă.
2. Alternatoarele părți ale înfășurărilor de înaltă și joasă tensiune se urmează alternativ una pe alta de-a lungul înălțimii tijei. Ele sunt utilizate numai în transformatoare speciale (electrice, de testare) (Fig.1.2.8)
• Prin metoda de proiectare și de înfășurare, înfășurările sunt împărțite în:
1. Cilindrice (simple sau multistrat).
2. Bobină (continuă, disc, înfășurată).
3. Șurub (unică și dublă).
Figura 1.2.8 Cerințe de bază pentru bobine:
- rezistența electrică a izolației (izolația trebuie să reziste fără a deteriora supratensiunea din rețea);
- rezistența mecanică (garanție împotriva deformării mecanice și deteriorării în astfel de circuite scurte).
- rezistența la căldură (asigurând transferul liber de căldură) pentru o anumită clasă de izolație.
# 921; Cilindri înfășurări
Acesta este cel mai simplu bobinaj utilizat în transformatoare de 630 kVA pentru înfășurări ca de joasă tensiune și ulei de transformator ca tensiune mai mare înfășurării 400 kVA și tensiune până la 35 kV.
Această înfășurare constă dintr-o suprafață cilindrică situată fără intervale strat de spire (adică, bobinele sunt dizolvate de-a lungul unei linii elicoidale de-a lungul unei generatoare a cilindrului aproape unul de altul) (ris.1.2.9).
O înfășurare cilindrică multistrat constă din două sau mai multe straturi dispuse concentric.
Atunci când secțiunea transversală a firului este mai mică de 8 ... 10 mm2 - o înfășurare cu mai multe straturi din sârmă rotundă. La secțiuni transversale mari - un strat dublu dintr-un fir dreptunghiular (plat sau pe margine).
Instalați o izolație de la placa electrică între straturi.
# 921; # 921; Cilindrul elicoidal
Pot forma un 4 la 20 ramificații paralele și se utilizează la curenți de peste 300 ... 400 A. Este o formă cilindrică modificată înfășurare și este împărțit într-un singur șurub (o singură buclă) - ambele cilindrice, ci între două conductoare adiacente permis canalului înălțime, adică distanța, și semidigger - (în ambele sensuri) - la fiecare două rotații decât cele din urmă, combinate într-o singură bobină fără canal (ris.1.2.10).
În cazul înfășurărilor cu șurub pentru distribuirea uniformă a curentului între traversele paralele facem din figura 1.2.10 transpunerea cablurilor.
Apoi, toți conductorii vor fi în aceeași poziție față de câmp, iar fluxul magnetic va fi, de asemenea, distribuit uniform peste ele.
REZUMAT transpunerea - fiecare dintre conductorii paralele în diferitele bobinele este deplasat de la un strat la altul, astfel încât întreaga lungime a conductorului de înfășurare va fi în toate straturile, prin urmare, rezistența și impedanța inductivă între începutul și sfârșitul firului va fi aceeași în toate firele paralele.
Transpunerea este grupă, generală, perfectă și imperfectă.
Perfect - când conductorul după transfer este în același loc.
# 921; # 921; # 921; Colaci de bobinaj.
Un grup de răsuciri legate în serie, înfășurate sub formă de spirală plană și separate de alte grupuri similare, se numește bobină și o bobină constând dintr-o serie de bobine situate în direcție axială - o bobină.
Bobina bobinei poate fi disc și continuă.
Înfășurarea discului constă într-o serie de bobine individuale sau ranforsate în mod individual, fiecare dintre ele având mai multe rotații înfășurate una peste alta într-o spirală.
Izolație - hârtie prin cablu.
Înfășurările discului sunt laborioase, utilizate pe scară largă în transformatoare puternice.
Există bobine cu discuri simple sau duble. În bobine singulare, numărul rațiilor este de două ori mai mare (lipirea capetelor exterioare și interioare). Se utilizează un fir dreptunghiular. Numărul de rotații în bobină 4 ... 25.
Bateria continuă este o serie de bobine plate (discuri) separate una de alta prin canale. Caracteristică - bobinele sunt conectate împreună fără lipire printr-un mod special de deplasare a uneia dintre bobinele din fiecare pereche.
Avantajele înfășurării continue:
- nici o ruptură în timpul înfășurării;
- o suprafață mare de susținere, prin urmare rezistență la forțele axiale în cazul scurtcircuitului;
- curgerea relativ liberă a uleiului atât de-a lungul, cât și de-a lungul suprafeței (în canalele orizontale dintre bobine), prin urmare răcire bună și este posibilă creșterea puterii de bobinare;
- Înfășurările continue pot fi realizate cu ramificații pentru reglarea tensiunii.
Bobina intercalată este mai complicată și laborioasă, dar oferă protecție împotriva supratensiunilor de impuls pentru înfășurările de la 220 la 750 kV. Într-o astfel de înfășurare ordinea secvenței de întoarceri este diferită de ordinea amplasării lor în bobine. Fiecare bobină este înfășurată de două fire paralele, apoi firele sunt conectate într-un circuit separat. În înfășurarea întrețesută, se folosesc inele capacitive (pentru protecția împotriva supratensiunilor de impuls), spre deosebire de celelalte înfășurări, nu este nevoie de rotiri de ecranare.
Principiul funcționării transformatorului
Când înfășurarea primară (1) a transformatorului este conectată la o rețea cu tensiune sinusoidală, în bobină apare un curent I1 care creează un flux sinusoidal Φ care se închide în miez. Fluxul Φ induce EMF în înfășurările primare și secundare, sub influența EMF, apare curentul I2 și la terminalele (2) este stabilită o anumită tensiune U2.
Fluxul rezultat din FS
Figura 1.2.14 este generată de curentul ambelor înfășurări.
F-963; 1, Φ # 963; fluxuri de dispersie 2, care slăbesc fluxul principal al FS și se închid în principal prin aer.