5.4 Трансформатори пожежо- та вибухобезпечні

Звичайне трансформаторне масло горюче, а його пара разом з повітрям може створювати вибухові суміші. Тому виникла потреба в трансформаторах пожежо- та вибухобезпечних.

Існує кілька рішень. Одним з них є заповнення бака не горючим не вибухаючим маслом.. 1935 р. у ВЭИ був розроблений рідкий не горючий діелектрик совол, а дещо пізніше - менш в’язкий совтол.

У будовах суспільного характеру, на шахтах, в цехах заводів і т. д. потрібні сухі трансформатори або залиті спеціальною не горючою та вибухобезпечною рідиною. Наприклад, у США широко розповсюджена рідина піранол.

Совтол за своїми ізоляційними властивостями та охолоджуючою здібністю рідина близька до мінерального трансформаторного масла, але без окислювання та хімічно стійка.

Поряд з цим совтол має низку недоліків : велика вартість, висока чутливість до забруднень, потребує заміни деяких застосовуваних у трансформаторобудуванні матеріалів іншими. Крім того, під дією електричної дуги (наприклад, при пробої всередині трансформатора) виділяє хлористий водень, шкідливий для здоров’я людини.

Інше можливе рішення цього питання – сухий трансформатор. Відсутність масла й масляного господарства становить його важливу перевагу, але умови охолодження й ізоляції гірші, ніж у масляному. Обмоткова мідь має скляну або азбестову ізоляцію на спеціальному лаку, який тривалий час витримує 160°С. Кожна обмотка окремо просочується теплостійким лаком та запікається при високій температурі. Крім того, просоченню й запіканню піддається вся активна частина трансформатора.

Допускається середній за опором перегрів обмотки на 80°С й температура найбільше нагрітої точки обмотки 140÷155°С при температурі оточуючого повітря 40°С.

Третє можливе рішення – трансформатори із заповненням бака поверх масла інертним газом при звичайному тиску. Для цього може застосовуватись азот. Після відповідної обробки вміст кисню в маслі зменшується до кількох часток відсотка, а в експлуатаційних умовах за наявності досить надійних ущільнень та волого- й киснепоглинаючих фільтрів, не перевищує 1%. Але зменшення вмісту кисню до 3% уже робить ці трансформатори пожежо- та вибухобезпечними, хоча вони й потребують оглядів та догляду.

Подальшим розвитком трансформаторів є трансформатори зі стисненим газом у баці трансформатора. Як газ рекомендується азот або вуглекислота під тиском 40 атм. Такі трансформатори можливо виконувати на температури для осердя 300÷325°С та для обмотки 200°С при використанні високо теплостійких ізоляційних матеріалів. Розміри трансформатора зменшуються до 75%, особливо при підвищених частотах (600÷1200 Гц).

5.5. Зварювальні трансформатори

Це знижуючі однофазні сухі трансформатори з вторинною напругою при холостому ході (60÷75) В. Ця напруга необхідна для надійного запалювання електричної дуги. При номінальному навантаженні вторинна напруга зменшується до 30В.

При роботі зварювальних трансформаторів коротке замкнення (к. з.) є нормальним експлуатаційним режимом. Тому для обмеження струму к. з. та стійкого горіння дуги такий трансформатор повинен мати круто спадаючу зовнішню характеристику, а ланцюг зварювального струму повинен мати значну індуктивність. Для цього в зварювальних трансформаторах первинну та вторинну обмотки розміщують на різних стержнях магнітопроводу, внаслідок чого опір короткого замкнення Z_к та напруга u_к у них в кілька разів більші, ніж у звичайних силових трансформаторів.

а) б)

Рис. 5.6. Електрична схема (а) та зовнішні характеристики (б) зварювального трансформатора: 1-трансформатор; 2-реактор зі змінною індуктивністю; 3-електрод; 4-зварювана деталь

Звичайно в зварювальних трансформаторах послідовно з вторинною обмоткою вмикають реактор L з регульованою індуктивністю (рис.5.6,а). Регулюючи індуктивність реактора (зміною повітряного зазору в його магнітопроводі), змінюють форму зовнішньої характеристики 1 або 2 трансформатора (рис. 5.6,б) і струм дуги I₂₁ або І₂₂, відповідний напрузі горіння дуги U_g.

В деяких конструкціях реактор безпосередньо убудовується у зварювальний трансформатор.

Рис. 5.7. Електромагнітна схема зварювального трансформатора з убудованим реактором

Такий трансформатор має три обмотки : первинну 1(рис. 5.7), вторинну 3 та обмотку реактора 4, розташовані на спільному магнітопроводі. Середнє ярмо 2 є спільним для ланцюгів трансформатора й реактора. Обмотки 3,4 увімкнені таким чином, що магнітний потік, створений обмоткою реактора 4 в ярмі 2, спрямований проти основного потоку, створюваного первинною обмоткою 1. Завдяки цьому суттєво зростає магнітне розсіювання в трансформаторі при відносно не великому поперечному перерізі ярма 2. У зв’язку з наявністю в ланцюзі навантаження великої індуктивності зварювальні трансформатори працюють з низьким cosφ=0,4÷0,5.

Застосовуються й зварювальні трансформатори, в яких первинна обмотка закріплена нерухомо на магнітопроводі, а вторинна переміщується відносно первинної, змінюючи взаємоіндуктивний зв’язок між обмотками і таким чином регулюючи вторинну напругу.

Інші конструкції та схеми зварювальних трансформаторів наведені [22].