Krafttransformator design
En transformator är en elektrisk maskin som omvandlar växelström av en spänning till växelström av en annan spänning.
De viktigaste strukturella delarna av krafttransformatorer: kropp, kärna, lindningar, kylanordning, bussningar och skyddsanordningar (expanderare, avgasrör och gasrelä).
Transformatorns lindningar är anordnade så att det magnetiska flödet som skapas av primärlindningen penetrerar de flesta av sekundärlindningarna. Detta krav säkerställs genom konstruktionen av stålkärnan, som är en sluten magnetisk krets. Beroende på det ömsesidiga arrangemanget av lindningarna och det magnetiska systemet finns det två huvudtyper av transformatorer: stång och armatur.
I en stavtransformator är lindningarna placerade på kärnstavarna, som är förbundna med ok som stänger magnetkretsen. Stångtypen används för strömförsörjning och ett antal specialtransformatorer. En bepansrad transformator använder en grenad magnetisk krets som täcker lindningen, som om den "pansar" den.Den pansarliknande kärnstrukturen används särskilt för små enfastransformatorer.
Trefas stavtransformator:
Transformatorns magnetiska krets, kallad kärnan, är sammansatt av plåtar av legerat stål. För att inte stänga arken är de förbelagda med ett tunt lager lack eller limmas med papper.
Kärnan består av stavar som bär spolar och ett ok som stänger magnetkretsen. Kärnans tvärsnitt bör vara så nära formen på spolarna som möjligt.
I rektangulära lindningar görs kärnans tvärsnitt rektangulärt. Med rund — kärnan har en flernivåsektion. Om kärnan har ett stort tvärsnitt, görs längsgående luftkanaler för att avlägsna värme, och delar upp kärnan i separata förpackningar.
Ark dras ihop med stift eller nitar. Enskilda plåtar får inte anslutas till varandra, eftersom virvelströmmar kan uppstå i kontaktplanet. För att förhindra att arken sluter sig genom stiften och nitarna, placeras isolerande rör på dem. Muttrarna och nithuvudena är isolerade från kärnpressplattorna med elektriska kartongbrickor.
Två typer av lindningar används i transformatorer: skiva och cylindrisk.
Med en skivformad lindningskonstruktion är de primära och sekundära lindningarna uppdelade i en serie platta skivformade lindningar som alternerar i serie på transformatorns kärna.
I en cylindrisk lindning är primär- och sekundärlindningarna anordnade koncentriskt i förhållande till varandra. Lågspänningslindningen placeras vanligtvis närmare kärnan då det är lättare att isolera den från stålet.
Vid tillverkning av lindningar måste man skilja mellan isolering av enskilda ledningar, isolering mellan skikt och lindningar, isolering mellan primära och sekundära (sekundära) lindningar och lindningarnas isolering i förhållande till kärnan.
Transformatorns lindningar är gjorda av koppartråd täckt med isolering. För att isolera lindningstrådarna används papper, ibland bomullssilkesgarn, lack(emalj)folie eller flera lager isolering, till exempel ett lager lack och ett lager silkesgarn, ett lager papper och ett lager bomullsgarn , etc.
Pappersseparatorer används som isolering mellan skikten. Lindningarna är isolerade med brickor eller elektriska kartongpackningar omslagna med oljeindränkt tejp, papper eller trasa.
Transformatorlindningarnas ändar förs ut med hjälp av bussningar, som isolerar dem från den jordade kroppen (tanken).
Transformatorenhet:
Det finns två grundläggande sätt att ansluta lindningarna på en trefastransformator: deltaanslutning och stjärnanslutning. När lindningarna är deltakopplade är fasspänningen lika med linjespänningen och fasströmmen är 1,73 gånger mindre än linjeströmmen. När lindningarna är stjärnkopplade är fasspänningen 1,73 gånger mindre än linjespänningen och fasströmmen är lika med linjen.
Metoden för att ansluta lindningarna i en trefastransformator är av stor betydelse, eftersom fasvinkeln för sekundärspänningen i förhållande till den primära beror på den. Fasskiftet mellan primär- och sekundärlindningsspänningen beror också på spolarnas lindningsriktning. För mer information se här: Schema och grupper för anslutning av lindningar av krafttransformatorer
Där transformatorer är konstruerade för gemensamt parallellarbete, är det nödvändigt att de momentana potentialerna för faserna i dessa transformatorer är desamma. Transformatorer som har samma fasförskjutning mellan hög- och lågspänningslindningarnas linjespänningar tilldelas samma grupp av lindningsanslutningar, som tilldelas ett nummer i enlighet med timbeteckningen.
För att isolera lindningen från kärnan och för att isolera högspänningslindningen från lågspänningslindningen används hårda cylindrar pressade av bakat papper eller cylindrar av elektrisk kartong, så kallade mjuka cylindrar.
I transformatorkonstruktion används en speciell mineralolja (petroleum) i stor utsträckning, som kallas transformator… Tankarna är fyllda med transformatorolja och en kärna med lindningar är nedsänkt i den. Denna design används för transformatorer med hög effekt, för likriktartransformatorer med hög effekt, för pulstransformatorer med hög effekt.
Transformatorolja, från vilken fukt och föroreningar har avlägsnats, det vill säga torkat och renat, är en bra isolator mellan lindningarna och metallhöljet. Dessutom leder transformatorolja, som har en högre värmeledningsförmåga än luft, värme väl från transformatorns aktiva delar till tankens yttre ytor.
När kraften hos transformatorn ökar, växer förlusterna snabbare än dess geometriska dimensioner, vilket leder till behovet av att öka dess kylyta. Se detaljerna här: Kylsystem för krafttransformatorer
I praktiken används enheter som omvandlar växelspänning, där de primära och sekundära lindningarna är elektriskt anslutna. Dessa enheter kallas autotransformatorer.
En autotransformator skiljer sig från en konventionell transformator genom att dess primära och sekundära lindningar är anslutna inte bara induktivt (som i en konventionell transformator), utan också elektriskt.