Конструктивные особенности трансформаторов.

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и катушка с обмотками.

Материалом для магнитопровода трансформаторов слу­жит листовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки и холоднокатаная; от содер­жания кремния, которое отражено в марке стали, а также от толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе от вихревых токов. Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты сети, питающей транс­форматор: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные (витые) магнитопроводы из­готавливают из лент рулонной стали; предварительно лен­та покрывается изолирующим и склеивающим составом.

Стержневые магнитопроводы собирают из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитопровода, на которых находятся обмотки, называются стержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стерж­ни между собой, называется ярмом.

Сборка частей магнитопровода может производиться встык и вперекрышку, причем в по­следнем случае увеличивается механическая прочность и уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода. При сборке встык пластины собирают в единый пакет и предусматривают изоляционную прокладку между паке­тами для предохранения от замыкания между отдельными листами магнитопровода. Сборка встык упрощает монтаж и демонтаж трансформатора.

Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо с по­мощью изолированных от магнитопровода шпилек либо с помощью специальных бандажей из капроно­вых ниток.

Броневые магнитопроводы собирают из пластин Ш-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образную пластину. Эти магнитопроводы имеют один стержень, на котором располагают все обмотки трансформатора. Сборка броневого магнитопровода произ­водится так же, как и магнитопровода стержневого типа, описанного выше.

Поскольку в броневом магнитопроводе обмотка разме­щается на среднем стержне, магнитный поток разветвля­ется на правую и левую части и, таким образом, в крайних стержнях его значение будет в 2 раза меньше, чем в цент­ральном; это позволяет уменьшить сечение крайних стерж­ней в 2 раза по сравнению с центральным. собирают из отдельных штампованных колец, покрытых изолирующим лаком; сборка произ­водится с помощью намотки на па­кет пластин ленточной лакоткани. Этот магнитопровод обладает наи­лучшими магнитными свойствами:

наименьшее магнитное сопротивле­ние, минимальные индуктивность рассеивания и чувствительность к внешним магнитным полям, однако изготовление обмоток в данном слу­чае может производиться только на специальных станках челночного типа или вручную.

Ленточные магнитопроводы стержневого и броневого типа собираются из отдельных, соединяемых встык, магнитопроводов подковообразной формы, а затем стягиваются специ­альными накладками (хомутами). Такая конструкция маг­нитопровода значительно упрощает сборку трансформато­ра. Ленточные магнитопроводы по сравнению с пластинча­тыми допускают магнитную индукцию на 20—30 % выше, потерь в них меньше, заполнение объема магнитопровода и КПД трансформатора выше. По этим причинам ленточ­ные магнитопроводы находят все более широкое приме­нение.

Тороидальные ленточные магнитопроводы изготавливают путем навивки ленты на оправку заданного размера. Обмотки трансформатора производятся на намо­точных станках челночного типа.

Рис. 1.1 Конструкция магнитопроводов трансформаторов

Обмотки трансформатора выполняют из мед­ного или алюминиевого изолированного провода. При изготовлении катушки с обмотками предусматриваются изолирующие прокладки: межобмоточ­ная, межслойная и внешняя.

При диаметре провода более 1мм каркас выполняется из электрокартона, а отдельные слои обмотки перевязыва­ются хлопчатобумажной лентой.

Обмоточные провода маркируются по диаметру, виду изоляции и нагревостойкости.

Для повышения электрической прочности трансформа­торы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками, а иногда заливают специальными компаундами.

В трансформаторах средней мощности ближе к стерж­ню располагают обмотку низшего напряжения. Это позво­ляет уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а также создает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которой протекает больший ток.

В низковольтных трансформаторах (до 100 В) малой мощности ближе к стержню помещают обмотку высшего напряжения. Эта мера позволяет уменьшить стоимость трансформатора, так как средняя длина витка обмотки выс­шего напряжения, выполняемой из дорогостоящего провода малого сечения, получается в этом случае меньше.

В высоковольтных трансформаторах (свыше 1000 В) применяется раздельное расположение обмо­ток на стержнях магнитопровода.

В низковольтных трансформаторах обмотки располага­ются в соответствии с рис.1.2,б

Рис. 1.2 Расположение обмоток на каркасе:

· а – в высоковольтном трансформаторе;

· б — в низковольтном;

· в — в броневом

Достоинство такого рас­положения обмоток—небольшое значение магнитного по­тока рассеяния из-за меньшей толщины намотки и неболь­шой расход обмоточных проводов, так как снижение толщины намотки ведет к уменьшению средней длины вит­ка обмотки.

В трансформаторах с броневыми магнитопроводами обмотки располагаются на одном стержне.

В трехфазном трансформаторе на каждом из стержней располагаются первичная и вторичная обмотки данной фазы.

В тороидальных трансформаторах обмотки располага­ются по всей длине магнитопровода.

Стержневые и броневые магнитопроводы с находящи­мися на них обмотками собирают в узел с помощью шпи­лек и накладок либо путем запрессовки в ско­бу.

Тороидальные магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел и крепят к шасси с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.

В конструкции трансформатора должна быть предусмотрена панель, к которой припаиваются выводы обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обоймы, скобы) элек­трически соединяется с магнитопроводом и заземляется. Эта мера необходима из соображений техники безопасно­сти на случай пробоя одной из обмоток.