Що представляють собою обмотки трансформаторів?
Трансформатор являє собою статичний електромагнітний перетворювач з двома або більше обмотками, призначений (найбільш часто) для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги. Перетворення енергії в трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатори широко застосовують при передачі електричної енергії на великі відстані, при розподілі її між приймачами, а також в різних випрямних, підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.
Обмотку для трансформаторів в основному виготовляють або з алюмінію, або з міді.
Обмотки трансформаторів виготовляють з міді або алюмінію. Для трансформаторів невеликої потужності, т. Е. При невеликих токах (до 25 А для повітряних і до 45 А для масляних трансформаторів), обмотки виконують з ізольованого проводу круглого поперечного перерізу. Паралельне зєднання витків дає можливість застосувати провід круглого поперечного перерізу при відносно великих токах в обмотках і полегшує процес виготовлення останніх. При великих потужностях і токах обмотки виготовляють із провідників прямокутного поперечного перерізу.
Малюнок 1 і 2. Схема обмоток трансформатора.
Для ізоляції обмоток і інших струмоведучих частин трансформатора застосовують ізоляційні матеріали, які повинні забезпечувати надійну роботу трансформатора в умовах його експлуатації при значних коливаннях температури нагріву.
Конструкція обмоток повинна забезпечувати гарне їх охолодження, так щоб температура нагріву обмоток не перевищувала меж, встановлених для відповідних класів ізоляції. Ізоляція обмоток повинна витримувати без пошкоджень тривалий вплив на неї змінного електричного поля, наявного в трансформаторі при нормальній роботі, і короткочасні перенапруги, що виникають в умовах експлуатації трансформаторів. Обмотки трансформаторів повинні витримувати механічні дії, на які вони наражаються в процесі складання трансформатора і в умовах експлуатації при КЗ.
За способом розміщення на муздрамтеатрі обмотки трансформаторів можуть бути концентричними і дисковими чергуються. Концентричні обмотки виконують у вигляді циліндрів, що розміщуються на муздрамтеатрі концентрично. Всередині (ближче до сердечника) зазвичай розміщують обмотку НН, що вимагає меншої ізоляції щодо муздрамтеатру, зовні - обмотку ВН (рис. 1а).
У деяких випадках для зменшення індуктивного опору обмоток, т. Е. Для зменшення магнітного розсіювання, знаходять застосування подвійні концентричні обмотки (рис. 1б), в яких обмотку НН ділять на дві частини з однаковим числом витків. Між половинами обмотки НН поміщають обмотку ВН. Подібним чином може бути виконана потрійна концентрическая обмотка, в якій обмотка НН складається з трьох частин, а обмотка ВН - з двох.
В дискових чергуються обмотках котушки НН і ВН, виготовлені у вигляді окремих дисків, розміщені на муздрамтеатрі в порядку, що чергується (рис. 2). Вся обмотка підрозділяється нa симетричні групи, що складаються з однієї або декількох котушок ВН і розташованих по обидві сторони від них двох або декількох котушок НН. Чергуються обмотки на практиці застосовують тільки для спеціальних трансформаторів. При високій напрузі ці обмотки не застосовують через складність ізоляції і великої кількості проміжків між котушками НН і ВН.
Конструктивно концентричні обмотки виконують циліндричними, котушковими, безперервними, гвинтовими і ін.
Варіанти циліндричної обмотки.
циліндричні обмотки - одно- і двошарові циліндричні обмотки намотують з проводу прямокутного поперечного перерізу в один або кілька паралельних проводів. У тришарових (і при більшій кількості шарів) обмотках між шарами залишають вертикальний канал. Шар обмотки складають витки, намотують впритул один до одного. Початок і кінець двошарової обмотки виводять з верхньої її частини і мають у своєму розпорядженні у верхнього ярма. Такі обмотки використовуються в якості обмоток НН трансформаторів потужністю до 630 кВА.
Багатошарові циліндричні обмотки намотують з проводів круглого перетину, що розміщуються вздовж усього стержня в кілька шарів, між якими прокладають ізоляцію з кабельного паперу. Зазвичай таку обмотку виконують з двох котушок, між якими залишають вертикальний охолоджувальний канал. Багатошарові циліндричні обмотки застосовують в якості обмоток ВН для трансформаторів потужністю до 630 кВА при напрузі до 35 кВ. Циліндричні обмотки прості у виробництві, але їх механічна міцність по відношенню до осьових силам невелика (при намотуванні дроту плазом), так як порівняно малі радіальні розміри обмоток.
Котушкова багатошарова обмотка - відрізняється від багатошарової циліндричної тим, що розділена по висоті на окремі котушки і тому складніше у виробництві.
Кабельна папір використовується для прокладки між шарами котушки.
Між шарами котушки прокладають кабельну або телефонну папір, а між окремими котушками - шайби з електрокартону. Між окремими котушками (зазвичай через дві) роблять охолоджуючі канали. Котушкові багатошарові обмотки застосовують в якості обмоток ВН трансформаторів потужністю до 100 кВА і напругою до 35 кВ.
безперервна обмотка - її намотують по спіралі з дроту прямокутного поперечного перерізу. Вона складається з декількох десятків дискових котушок, зєднаних між собою без пайки. При виготовленні обмотки провід в кожній котушці укладають плазом по спіралі і намотують на ізоляційний циліндр або сталевий шаблон. Між ізоляційними циліндром і котушками обмотки, а також між окремими котушками є охолоджуючі канали.
Кожна котушка складається з декількох витків, а кожен виток - з одного або декількох паралельних проводів. При декількох паралельних проводах намотування їх виробляють з перекладанням (транспозицией). Безперервні обмотки, незважаючи на складність їх виготовлення, в даний час широко використовують в трансформаторобудуванні завдяки їх високої механічної міцності. Такі обмотки застосовують в якості обмоток вищої і нижчої напруги трансформаторів потужністю понад 1000 кВА.
гвинтові обмотки - їх намотують з декількох паралельних провідників прямокутного поперечного перерізу. Паралельні дроти розташовують один над одним (перпендикулярно осі обмотки), на відміну від циліндричних обмоток, у яких паралельні дроти укладаються поруч з лінії, паралельної осі обмотки. Витки обмотки укладають гвинтовою лінією, що має один або кілька ходів. У гвинтових обмотках необхідна перекладка (транспозиція) провідників, що утворюють один виток, для рівномірного розподілу струму між паралельними проводами.
Перекладання проводів створює такі умови, при яких кожен провід в межах одного витка поперемінно займає всі можливі положення. Гвинтові обмотки можуть мати до 20, а іноді і більше паралельних проводів. Вони, так само як і безперервні обмотки, мають високу механічну міцність, їх застосовують в якості обмоток НН при великих токах.
