Параметры трансформаторов.

Самые важные параметры трансформатора отражены в его условном обозначении, которое имеется и в паспорте, и на паспортной табличке, прикрепленной к трансформатору на видном месте. В соответствии с ГОСТ 11677—85 «Трансформаторы силовые» принята единая структурная схема условного обозначения трансформаторов. Буквы в начале обозначают однофазный (О) или трехфазный (Т) трансформатор, указывают вид изолирующей и охлаждающей среды (например, буква М соответствует масляному трансформатору с естественной циркуляцией воздуха и масла, буква С — сухому трансформатору), а также исполнение трансформатора и вид переключения ответвлений: буква 3 — защитное исполнение, Г — герметичное, Н — возможность регулирования напряжения под нагрузкой.

После буквенной части обозначения через тире указывается номинальная мощность трансформатора в киловольт-амперах (кВ-А), затем через дробь — класс напряжения стороны высшего напряжения (ВН) в киловольтах (кВ) и далее через тире — климатическое исполнение и категория размещения оборудования по ГОСТ 15150—69. Согласно этому стандарту буквой У обозначают исполнение для умеренного климата, ХЛ — холодного, Т — тропического. Категории размещения обозначаются цифрами: 1—для работы на открытом воздухе, 2 — для работы в помещениях, где температура и влажность такие же, как на открытом воздухе, 3 — для закрытых помещений с естественной вентиляцией, 4 — для работы в помещениях с искусственным регулированием климата, 5 — для работы в помещениях с повышенной влажностью.

Например, условное обозначение трансформатора трехфазного масляного с охлаждением при естественной циркуляции воздуха и масла, двухобмоточного, мощностью 250 кВ-А, класса напряжения 10 кВ, исполнения У категории 3 (для умеренного климата и закрытых помещений) имеет следующий вид:

ТМ-250/10-УЗ.

Трансформатор трехфазный сухой с естественным воздушным охлаждением при защищенном исполнении, двухобмоточный, мощностью 400 кВ-А, класса напряжения 10 кВ, исполнения У категории 3 имеет такое условное обозначение:

ТСЗ-400/10-УЗ.

В паспортной табличке указываются и другие параметры трансформатора, необходимые для выбора его защиты:

- номинальные напряжения трансформатора (сторон ВН и НН для двухобмоточных трансформаторов);

- номинальные токи обмоток ВН и НН;

- условное обозначение схемы и группы соединения обмоток;

- напряжение короткого замыкания ик (в процентах) на основном ответвлении обмотки ВН (для трехобмоточных трансформаторов указывают напряжение короткого замыкания всех пар обмоток).

3.2 Конструкции трансформаторов. Магнитная система.

В зависимости от конфигурации магнитной системы трансформаторы подразделяют на стержневые (рисунок а), броневые (рисунок б) и тороидальные (рисунок в). Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки. Часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом.

1 — ярмо; 2 — стержень; 3 — обмотки; 4 — тороидальный магнитопровод.

При значительных мощностях (более 80—100 MB•А на фазу) часто применяют бронестержневые трансформаторы, у которых крайние стержни имеют боковые ярма (рисунок а).

а — бронестержневой; б — многостержневой; 1 — верхнее ярмо; 2 — стержень; 3 — обмотки; 4 — боковое ярмо; 5 — боковое совмещенное ярмо

Такая конструкция позволяет уменьшить поперечное сечение верхнего и нижнего ярм по сравнению со стержневыми трансформаторами, в результате чего уменьшается высота трансформатора и упрощается его транспортировка по железным дорогам. При дальнейшем повышении мощности применяют трансформаторы многостержневой конструкции. В этом случае «расщепляют мощность» каждой фазы между двумя или тремя отдельными стержнями, т. е. обмотки каждой фазы располагают на нескольких стержнях, включенных в магнитном отношении параллельно (рисунок 6).

Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопроводы собирают из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,28—0,5 мм при частоте 50 Гц. Обычно применяют анизотропную холоднокатаную сталь с ребровой структурой (марки 3412-3416) и содержанием кремния 2,8 — 3,8%.

По способу сборки различают стыковые и шихтованные магнитопроводы. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собирают и скрепляют раздельно, а затем устанавливают в стык и соединяют между собой. В месте стыка во избежание замыкания листов устанавливают изоляционные прокладки. В шихтованных магнитопроводах ярма и стержни собирают как цельную конструкцию с взаимным перекрытием отдельных слоев в месте стыка («впереплет»). Каждый слой состоит из двух - трех листов. При сборке листы каждого последующего слоя перекрывают стык в листах предыдущего слоя, существенно уменьшая магнитное сопротивление в месте сочленения.

После сборки магнитопровода листы верхнего ярма вынимают, на стержни устанавливают катушки и ярмо снова ставят на место. Шихтованные магнитопроводы имеют значительно меньшее магнитное сопротивление, чем стыковые.

При изготовлении магнитопроводов из холоднокатаной текстурованной стали листы в местах сочленения крайних стержней с ярмами скашивают примерно на 45°. Скос листов позволяет уменьшить магнитное сопротивление магнитопровода.

Стержни магнитопровода в силовых трансформаторах небольшой мощности имеют прямоугольное или крестовидное сечение (рисунки а и б), а в более мощных — ступенчатое, по форме приближающееся к кругу (рисунок в). . Такая форма обеспечивает получение требуемого поперечного сечения стержня при минимальном диаметре, что позволяет уменьшить длину витков обмоток, а следовательно, и расход обмоточных проводов.

1 — пакеты листов; 2 — продольные каналы; 3 — поперечный канал.

При большом сечении стержней их собирают из отдельных стальных пакетов, между которыми располагают продольные каналы шириной 5 — 6 мм, а в некоторых конструкциях и поперечный канал (рисунок г) для циркуляции охлаждающей жидкости.

Стяжку листов стержней (опрессовку стержней) в силовых трансформаторах сравнительно небольшой мощности осуществляют с помощью деревянных или пластмассовых планок и стержней. В мощных трансформаторах с магнитопроводами из холоднокатаной анизотропной стали стержни стягивают бандажами из стеклоленты или стальной ленты. В магнитопроводах из горячекатаной стали стержни стягивают стальными шпильками, изолированными относительно стержней трубками из изоляционного материала.

Трансформаторы малой мощности и микротрансформаторы часто выполняют броневыми, так как они имеют более низкую стоимость по сравнению со стержневыми трансформаторами из-за меньшего числа катушек и упрощения сборки и изготовления. Применяют также и маломощные трансформаторы стержневого типа с одной или двумя катушками. Преимущество тороидальных трансформаторов – отсутствие в магнитной системе воздушных зазоров, что значительно уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода. В трансформаторах малой мощности магнитопровод собирают из штамповых пластин П-, Ш- и О- образной формы. Широкое применение получили магнитопроводы, навитые из узкой ленты электротехнической стали или из специальных железоникелевых сплавов типа пермаллой. Их можно использовать для стержневых, броневых, тороидальных и трёхфазных трансформаторов.

Монолитность конструкции ленточного магнитопровода обеспечивается путём применения клеющих лаков и эмалей.