Материал: Лекция 02 Конструкция трансформатора
довательно, сокращение массы металла стали и обмоток трансформатора.
Рис. 1.10. Принцип стыковой конструкции магнитопровода однофазного (a) и трёхфазного (б) трансформаторов
Рис. 1.12. Размещение изоляционной
прокладки в месте стыка стержня с
Рис. 1.11. Укладка листов стали шихтованных ярмом магнитопроводов однофазных (а) и трехфазных (б)
трансформаторов
Кроме того, при этом уменьшаются потери в стали и намагничивающий ток трансформатора. Однако вследствие резко выраженной анизотропии магнитных свойств холоднокатаной стали улучшение ее характеристик наблюдается только при совпадении линий индукции с направлением проката. При их несовпадении происходит резкое ухудшение характеристик. Поэтому при сборке магнитопровода из этой стали листы штампуются и укладываются так, чтобы поток проходил в них по направлению проката. Если взять листы прямоугольной формы (как на рис. 1.11), то в местах, где линии магнитного поля повора-
Рис.1.13. Остов трансформатора чиваются на 90° (заштрихованный участок на рис. 1.14), будет наблюдаться увеличение потерь и падения магнитного напряжения, что приведет к ухудшению характеристик трансформатора. Во избежание этого при сборке магнитопровода из холод-
нокатаной стали применяют косые стыки (рис. 1.15). На рис. 1.15 показаны возможные формы пластин, из которых собираются такие магнитопроводы. Применяются также и другие их формы.
Рис. 1.14. Участок магнитопровода с ухудшенными характеристиками (заштрихован)
Рис. 1.15. Форма пластин и порядок шихтовки магнитопровода из холоднокатаной стали: а – первый слой; б
– второй слой; в – взаимное расположение слоев при укладке
После сборки шихтованного впереплет магнитопровода листы верхнего ярма вынимаются (расшихтовываются), на стержнях размещаются обмотки, после чего ярмо снова зашихтовывается.
Наиболее широкое распространение в трансформаторостроении получили шихтованные впереплет магнитопроводы. Стыковая конструкция применяется значительно реже, так как наличие немагнитных зазоров в местах стыков увеличивает магнитное сопротивление на пути потока, что приводит к возрастанию намагничивающего тока трансформатора.
Стержни магнитопровода трансформаторов в поперечном сечении имеют форму прямоугольника или ступенчатой фигуры, вписанной в окружность с диаметром D0 (рис. 1.16). Число ступеней фигуры
увеличивается с возрастанием мощности трансформатора. Увеличение числа ступеней увеличивает заполнение площади круга площадью ступенчатой фигуры, но одновременно увеличивает число типов пластин, необходимых для сборки стержня. В мощных трансформаторах в сечении магнитопровода предусматриваются каналы для его охлаждения.
При стержнях, имеющих поперечное сечение, приближающееся к кругу, обмотки будут иметь вид полых цилиндров. При такой конструктивной форме обмотки (по сравнению с прямоугольной) сокращается расход материалов на ее изготовление и увеличивается электрическая и механическая прочность.
Рис. 1.16. Поперечные сечения стержней трансформаторов
Прямоугольное сечение стержней применяется иногда в трансформаторах броневого типа и трансформаторах небольшой мощности.
Форма сечения ярма и его сочленение со стержнем выбираются с учетом обеспечения равномерного распределения магнитного потока в сечении сердечника. Неравномерность распределения потока между отдельными пакетами магнитопровода приводит к увеличению потерь в стали и возрастанию намагничивающего тока.
Равномерное распределение магнитного потока между пакетами можно получить, если ярмо будет иметь число ступеней, равное числу ступеней стержня. Для упрощения технологии изготовления ярм иногда число ступеней у них берут меньше, чем у стержней.
Обмотки. По способу расположения на стержне обмотки трансформатора подразделяются на концентрические (рис. 1.17) и чередующиеся (рис. 1.18). Концентрические обмотки выполняются каждая в виде цилиндра и располагаются на стержне концентрически относительно друг друга. Высота обеих обмоток, как правило, делается равной.
Ввысоковольтных трансформаторах ближе к стержню располагается обмотка НН, так как при этом уменьшается изоляционное расстояние между стержнем и этой обмоткой. В чередующихся обмотках катушки ВН и НН чередуются вдоль стержня по высоте. Эти обмотки имеют меньшее магнитное рассеяние. Однако при высоких напряжениях изоляция таких обмоток сложнее из-за большого количества промежутков между катушками ВН и НН.
Всиловых трансформаторах нашли применение главным образом концентрические обмотки, которые по характеру намотки можно подразделить: на цилиндрические, винтовые, спиральные.
Цилиндрической обмоткой называется обмотка, витки которой наматываются вдоль стержня впритык друг к другу (рис. 1.19). При большом числе витков обмотка подразделяется на две концентриче-
ские катушки, между которыми оставляется канал для охлаждения. Общий вид двухслойной цилиндрической обмотки, каждый виток которой состоит из двух параллельно соединенных проводников, показан на рис. 1.20. Однослойные и двухслойные цилиндрические обмотки применяются главным образом в качестве обмоток НН при номинальных токах до 800 А.
|
Рис. 1.18. Стержень |
Рис. 1.17. Стержень |
трансформатора с |
трансформатора с |
дисковыми чередую- |
концентрическими обмотками |
щимися обмотками |
Рис. 1.19. Цилиндрическая обмотка однослойная ( a ) и двухслойная (б)
Наряду с этими обмотками находят применениемногослойные цилиндрические обмотки, у которых число слоев в радиальном направлении более двух. Многослойная обмотка выполняется из проводников прямоугольного или круглого сечения (рис. 1.21) и используется главным образом для обмоток ВН при Uном 35кВ.
Рис. 1.20. Общий вид двухслойной цилиндрической обмотки из прямоугольного
провода
Рис. 1.22.Винтовая обмотка из шести витков
Рис. 1.21. Общий вид многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода