Design transformator de putere

Un transformator este o mașină electrică care transformă curentul alternativ al unei tensiuni în curent alternativ al altei tensiuni.

Principalele elemente structurale ale transformatoarelor de putere: corp, miez, înfășurări, dispozitiv de răcire, bucșe și dispozitive de protecție (expansor, conductă de evacuare și releu de gaz).

Înfășurările transformatorului sunt dispuse astfel încât fluxul magnetic creat de înfășurarea primară să pătrundă în majoritatea înfășurărilor secundare. Această cerință este asigurată de construcția miezului de oțel, care este un circuit magnetic închis. În funcție de aranjarea reciprocă a înfășurărilor și a sistemului magnetic, există două tipuri principale de transformatoare: tijă și armătură.

Într-un transformator cu tije, înfășurările sunt situate pe tijele de miez, care sunt conectate prin juguri care închid circuitul magnetic. Tipul de tijă este utilizat pentru surse de alimentare și o serie de transformatoare speciale. Un transformator blindat folosește un circuit magnetic ramificat care acoperă înfășurarea, ca și cum ar fi „blindat-o”.Structura centrală asemănătoare armurii este utilizată în special pentru transformatoarele monofazate mici.

Transformator cu tijă trifazat:

Circuitul magnetic al transformatorului, numit miez, este asamblat din foi de oțel aliat. Pentru a nu închide foile, acestea sunt preacoperite cu un strat subțire de lac sau lipite cu hârtie.

Miezul este format din tije care poartă bobine și un jug care închide circuitul magnetic. Secțiunea transversală a miezului trebuie să fie cât mai apropiată de forma bobinelor.

În înfășurările dreptunghiulare, secțiunea transversală a miezului este făcută dreptunghiulară. Cu rotund — miezul are o secțiune cu mai multe niveluri. Dacă miezul are o secțiune transversală mare, atunci canalele longitudinale de aer sunt realizate pentru a elimina căldura, împărțind miezul în pachete separate.

Foile sunt trase împreună cu știfturi sau nituri. Plăcile individuale nu trebuie conectate între ele, deoarece pot apărea curenți turbionari în planul de contact. Pentru a preveni închiderea foilor prin știfturi și nituri, pe ele sunt plasate tuburi izolatoare. Piulițele și capetele niturilor sunt izolate de plăcile de presare a miezului cu șaibe electrice din carton.

La transformatoare se folosesc două tipuri de înfășurări: disc și cilindric.

Cu un design de înfășurare în formă de disc, înfășurările primare și secundare sunt împărțite într-o serie de înfășurări plate în formă de disc care alternează în serie pe miezul transformatorului.

Într-o înfășurare cilindrică, înfășurările primare și secundare sunt dispuse concentric una față de cealaltă. Înfășurarea de joasă tensiune este de obicei plasată mai aproape de miez, deoarece este mai ușor să o izolați de oțel.

La realizarea înfășurărilor, trebuie făcută o distincție între izolarea firelor individuale, izolația dintre straturi și înfășurări, izolația dintre înfășurările primare și secundare (secundar) și izolarea înfășurărilor față de miez.

Înfășurările transformatorului sunt realizate din sârmă de cupru acoperită cu izolație. Pentru a izola firele de înfășurare, se utilizează hârtie, uneori fire de mătase de bumbac, folie de lac (smalț) sau mai multe straturi de izolație, de exemplu, un strat de lac și un strat de fire de mătase, un strat de hârtie și un strat de fire de bumbac , etc.

Separatoarele de hârtie sunt folosite ca izolație între straturi. Înfășurările sunt izolate cu șaibe sau garnituri electrice din carton, învelite cu bandă, hârtie sau cârpă îmbibate cu ulei.

Capetele înfășurărilor transformatorului sunt scoase cu ajutorul unor bucșe, care le izolează de corpul împământat (rezervor).

Dispozitiv transformator:

Există două modalități de bază de a conecta înfășurările unui transformator trifazat: conexiune în triunghi și conexiune în stea. Când înfășurările sunt conectate în delta, tensiunea de fază este egală cu tensiunea de linie, iar curentul de fază este de 1,73 ori mai mic decât curentul de linie. Când înfășurările sunt conectate în stea, tensiunea de fază este de 1,73 ori mai mică decât tensiunea de linie, iar curentul de fază este egal cu linia.

Metoda de conectare a înfășurărilor într-un transformator trifazat este de mare importanță, deoarece unghiul de fază al tensiunii secundare față de primar depinde de acesta. Defazajul dintre tensiunea înfășurării primară și secundară depinde și de direcția de înfășurare a bobinelor. Pentru mai multe detalii vezi aici: Scheme și grupuri pentru conectarea înfășurărilor transformatoarelor de putere

Unde sunt proiectate transformatoarele pentru lucru paralel în comun, este necesar ca potențialele instantanee ale fazelor acestor transformatoare să fie aceleași. Transformatoarele care au aceeași defazare între tensiunile de linie ale înfășurărilor de înaltă și joasă tensiune sunt alocate aceluiași grup de conexiuni de înfășurare, cărora li se atribuie un număr în conformitate cu desemnarea orei.

Pentru a izola înfășurarea de miez și pentru a izola înfășurarea de înaltă tensiune de înfășurarea de joasă tensiune, se folosesc cilindri tari presați din hârtie coptă sau cilindri din carton electric, așa-numitele cilindri moi.

În construcția transformatoarelor, un ulei mineral special (petrol) este utilizat pe scară largă, care se numește transformator… Rezervoarele sunt umplute cu ulei de transformator și un miez cu înfășurări este scufundat în el. Acest design este adoptat pentru transformatoarele de putere mare, pentru transformatoarele redresoare de mare putere, pentru transformatoarele de impulsuri de mare putere.

Uleiul de transformator, din care au fost îndepărtate umezeala și impuritățile, adică uscat și purificat, este un bun izolator între înfășurări și carcasa metalică. În plus, uleiul de transformator, care are o conductivitate termică mai mare decât aerul, conduce bine căldura de la părțile active ale transformatorului către suprafețele exterioare ale rezervorului.

Pe măsură ce puterea transformatorului crește, pierderile cresc mai repede decât dimensiunile sale geometrice, ceea ce duce la necesitatea creșterii suprafeței de răcire a acestuia. Vezi detalii aici: Sisteme de racire pentru transformatoare de putere

În practică, se folosesc dispozitive care convertesc tensiunea alternativă, în care înfășurările primare și secundare sunt conectate electric. Aceste dispozitive se numesc autotransformatoare.

Un autotransformator diferă de un transformator convențional prin faptul că înfășurările sale primare și secundare sunt conectate nu numai inductiv (ca într-un transformator convențional), ci și electric.

Vezi si: Caracteristicile de performanță ale transformatoarelor de putere