А - однофазного ; б - трифазного

 

При стиковій конструкції (мал. 1.6, а) стрижні і ярма збирають роздільно, насаджують обмотки на стрижні, а потім приставляють верхнє й нижнє ярма, заздалегідь проклавши ізолюючі прокладки між елементами, що стикують, з метою ослаблення вихрових струмів, що виникають при взаємному перекритті аркушів стрижнів й ярем. Після установки двох ярем всю конструкцію пресують і стягають вертикальними шпильками. Стикова конструкція хоча й полегшує зборку магнітопровода, але не одержала поширення в силових трансформаторах через громіздкість стяжних пристроїв і необхідності механічної обробки поверхонь, що стикуються, для зменшення магнітного опору в місці стику.

Шихтована конструкція магнітопровідів силових трансформаторів показана на мал. 1.6,6, коли стрижні і ярма збирають шарами в плетіння. Звичайно шар містить 2-3 аркуші. У цей час магнітопроводи силових трансформаторів виготовляють із холоднокатаної електротехнічної

стали, у якої магнітні властивості уздовж напрямку прокатки аркушів краще, ніж поперек. Тому при шихтованій конструкції в місцях повороту аркушів на 90° з'являються «зони розбіжності» напрямку прокатки з напрямком магнітного потоку. На цих ділянках спостерігаються збільшення магнітного опору й ріст магнітних втрат. З метою ослаблення цього явища застосовують для шихтовки пластини (смуги) зі скошеними краями. У цьому випадку замість прямого стику (мал. 1.7, а) одержують косий стик (мал. 1.7, б), у якого «зона розбіжності» набагато менше.

Недоліком магнітопровідів шихтованої конструкції є деяка складність зборки, тому що для насадки обмоток на стрижні доводиться росшихтовують верхнє ярмо, а потім після насадки обмоток знову його зашихтовують.

 

Рис 1.6. Стикова (а) і шихтована (б) конструк ції магнітопровідів.

 

Рис. 1.7. «Зони розбіжності» при прямому (а) і косому (б) стиках

Рис. 1.8. Обпресування ярма.

 

Стрижні магнітопровідів щоб уникнути распушення спресовують (скріплюють). Роблять це звичайно накладенням на стрижень бандажа зі стеклоленти або сталевого дроту Сталевий бандаж виконують із ізолюючою пряжкою, що виключає створення замкнутих сталевих витків на стрижнях. Бандаж накладають рівномірно, з певним натягом. Для обпресування ярем 3 і місць їхнього зчленування зі стрижнями 1

використають ярмові балки 2, які в місцях, що виходять за крайні стрижні (мал. 1 8), стягають шпильками.

Щоб уникнути виникнення різниці потенціалів між металевими частинами під час роботи трансформатора, що може викликати пробій ізоляційних проміжків, що розділяють ці частини, магнітопровід і деталі його кріплення обов'язково заземлюють. Заземлення здійснюють мідними стрічками, що вставляють між сталевими пластинами магнітопровода одними кінцями й прикріплюють до ярмових балок іншими кінцями.

Магнітопроводи трансформаторів малої потужності (звичайно потужністю не більше ) найчастіше виготовляють із вузької стрічки електротехнічної холоднокатаної сталі шляхом навивки. Такі магнітопроводи роблять розрізними (мал. 1.9), а після насадки обмоток збирають у стик і стягають спеціальними хомутами.

 

Рис. 1.9. Стрічкові розрізні магнітопроводи

 

Рис. 1.10. Концентрична (а) і дискова (б) обмотки трансформаторів

 

Обмотки. Обмотки трансформаторів середньої й великої потужності виконують із обмотувальних проводів круглого або прямокутного перетину, ізольованих бавовняною пряжею або кабельним папером. Основою обмотки в більшості випадків є паперово-бакелітовий циліндр, на якому кріпляться елементи (рейки, кутові шайби й т п.), що забезпечують обмотці механічну й електричну міцність.

По взаємному розташуванню на стрижні обмотки розділяють на концентричні й що чергуються. Концентричні обмотки виконують у вигляді циліндрів, розташовуваних на стрижні концентрично: ближче до стрижня звичайно розташовують обмотки НН (потребуючу меншої ізоляції від стрижня), а зовні - обмотку ВН (мал. 1.10, а).

Що чергуються (дискові) обмотки виконують у вигляді окремих секцій (дисків) НН і ВН і розташовують на стрижні в порядку, що чергуються (мал. 1.10, 6) обмотки, Що Чергуються, застосовують досить рідко, лише в деяких трансформаторах спеціального призначення.

Концентричні обмотки в конструктивному відношенні розділяють на кілька типів. Розглянемо деякі з них.

1. Циліндричні одношарові або двошарові обмотки із проведення прямокутного перетину (мал. 1.11, а) використають головним чином як обмотки НН на номінальний струм до 800 А.

Рис. 1.11. Конструкція концентричних обмоток

 

2. Гвинтові одне- і багато ходові обмотки виконують із декількох паралельних проводів прямокутного перетину. При цьому витки укладають по гвинтовій лінії, що має один або кілька ходів (мал. 1.11,6). Для того щоб всі паралельні провідники однаково навантажувалися струмом, виконують транспозицію (перекладку) цих провідників. При транспозиції прагнуть, щоб у межах одного витка кожен провідник займав всі положення. Транспозиція може бути груповий (мал. 1.12, а), коли паралельні проведення діляться на дві групи й перестановка здійснюється групами, і загальної, коли міняється взаємне розташування всіх паралельних проводів (мал. 1.12, 6).

3. Безперервні обмотки (мал. 1.11, в) складаються з окремих дискових обмоток (секцій), намотаних по спіралі й з'єднаних між собою без пайки, тобто виконаних «безупинно». Якщо обмотка виконується декількома паралельними проводами, то в ній застосовують транспозицію проводів. Безперервні обмотки, незважаючи на деяку складність виготовлення, набутили найбільшого застосування в силових трансформаторах як як обмотки ВН, так й як обмотки НН. Це порозумівається їх великою механічною міцністю й надійністю.

У трансформаторах з масляним охолодженням магнітопровід з обмотками поміщений у бак, наповнений трансформаторним маслом (мал. 1.13). Трансформаторне масло, обмиваючи обмотки 2 й 3 і магнітопровід 1, відбирає від них теплоту й, маючи більше високу теплопровідність, чим повітря, 1через стінки бака 4 і труби радіатора 5 віддає її в навколишнє середовище. Наявність трансформаторного масла забезпечує більше надійну роботу високовольтних трансформаторів, тому що електрична міцність масла набагато вище, ніж повітря. Масляне охолодження інтенсивніше повітряного, тому габарити й вага масляних трансформаторів менше, ніж у сухих трансформаторів такої ж потужності.

У трансформаторах потужністю до 20–30  застосовують баки із гладкими стінками. У могутніших трансформаторів для збільшення охолоджуваної поверхні стінки бака роблять ребристими або ж застосовують трубчасті баки. Масло, нагріваючись, піднімається нагору, а прохолоджуючись, опускається вниз. При цьому масло циркулює в трубах, що сприяє більше швидкому його охолодженню (див. § 31.5).

Для компенсації обсягу масла при зміні температури, а також для захисту масла від окислювання й зволоження при контакті з повітрям у трансформаторах застосовують розширник 9, що представляє собою циліндрична посудина, установлена на кришці бака й сполучений з ним. Коливання рівня масла зі зміною його температури відбуваються не в баці, що завжди заповнений маслом, а в розширнику, що повідомляється з атмосферою.

У процесі роботи трансформаторів не виключена можливість виникнення в них явищ, що супроводжуються бурхливим I виділенням газів, що веде до значного збільшення тиску усередині бака, тому щоб уникнути ушкодження баків [трансформатори потужністю 1000 ква й вище постачають вихлопною трубою, що встановлюють на кришці бака. Нижнім кінцем труба повідомляється з баком, а її верхній кінець закінчується фланцем, на якому укріплений скляний диск. При тиску, що перевищує безпечне для бака, скляний диск лопається, і гази виходять назовні.

У трубопровід, що з'єднує бак масляного трансформатора з розширником, поміщене газове реле.

Рис. 1.12. Транспозиція у гвинтових обмотках

При виникненні в трансформаторі значних ушкоджень, супроводжуваних рясним виділенням газів (наприклад, при короткому замиканні між витками обмоток), газове реле спрацьовує й замикає контакти ланцюга управління вимикача, що відключає трансформатор від мережі. Обмотки трансформатора із зовнішнім ланцюгом з'єднують уведеннями 7 й 8. У масляних трансформаторах для уведень звичайно використають прохідні порцелянові ізолятори.

Рис. 1.13. Пристрій трансформатора з масляним охолодженням

Таке уведення постачене металевим фланцем, за допомогою якого він кріпиться до кришки або стінки бака. До дна бака прикріплена візок, що дозволяє переміщати трансформатор у межах підстанції. На кришці бака розташована рукоятка перемикача напруг 6 (див. § 1.15).

Властивості трансформатора визначаються його номінальними параметрами: 1) номінальна первинна лінійна напруга ,  або ; 2) номінальна вторинна лінійна напруга  (напруга на виводах вторинної обмотки при відключеному навантаженні й номінальній первинній напрузі),  або ; 3) номінальні лінійні струми в первинній  і вторинній  обмотках, А; 4) номінальна повна потужність ,  (для однофазного трансформатора , для трифазного – ).

Номінальні лінійні струми обчислюють по номінальній потужності трансформатора: для трифазного трансформатора

;        (1.3)

де  – номінальна потужність трифазного трансформатора, .

Кожен трансформатор розрахований для включення в мережу змінного струму певної частоти. У СРСР трансформатори загального призначення розраховані на частоту = 50 Гц (у деяких інших країнах = 60 Гц), у пристроях автоматики й зв'язку застосовують трансформатори на частоти 50, 400 або 1000 Гц.

 

Приклад 1.1. Номінальні значення первинної й вторинної напруг однофазного трансформатора , , номінальний первинний струм . Визначити номінальну потужність трансформатора  й номінальний вторинний струм .

Рішення. Номінальна потужність трансформатора . Номінальний вторинний струм .