pdf.php@id=6159.pdf

Обмотки изготовляются из медного, а в последнее время часто также из алюминиевого провода. Плотность тока в медных обмот­ ках масляных трансформаторов находится в пределах 2—4,5 а/мм2, а в сухих трансформаторах 1,2—3,0 а!мм2. Верхние пределы отно­ сятся к более мощным трансформаторам. В алюминиевых обмотках плотность тока на 40—45% меньше. Для изготовления обмоток применяются круглые провода сечением 0,02—10 мм2 и прямо­ угольные сечением 6—60 мм2. Во многих случаях витки и катушки обмоток наматываются из определенного количества параллельных проводников.

Обмотки масляных трансформаторов изготовляются из прово­ дов с эмалевой и хлопчатобумажной изоляцией (круглые сечения)

В первом случае обмотки ВН и НН расположены относительно друг друга н вокруг стержня концен­

трически, причем ближе к стержню обычно находится обмотка НН, так как изоляция обмотки от стержня при этом облегчается. В чередующихся обмотках катушки ВН и НН чередуются вдоль стержня по высоте. Чередующиеся обмотки имеют более полную электромагнитную связь, однако они сложнее в изготовлении и в случае высоких напряжений изоляция обмоток друг от друг усложняется. Поэтому в силовых трансформаторах обычно при­ меняются концентрические обмотки, разновидности которых крат­ ко рассматриваются ниже.

Многослойные цилиндрические обмотки (рис. 12-16) изготовляются из круглых или прямоугольных проводников, которые размещаются вдоль стержня в несколько слоев, причем между слоями прокла­ дывается изоляция из кабельной бумаги. При большом количестве слоев обмотка подразделяется на две концентрические катушки, между которыми оставляется канал для охлаждения. Эти обмотки

Многослойные цилиндрические катушечные обмотки (рис. 12-17) наматываются нз круглого провода и состоят из многослойных дисковых катушек, расположенных вдоль стержня. Между катуш­ ками (через каждую катушку или через две-три катушки) могут быть оставлены радиальные каналы для охлаждения. Такие обмотки применяются на стороне высшего напряжения при 5 СТ< 335 кв -а,

/„ с 45 а и 1/ЛшВ^ 3 5 кв.

Однослойные и двухслойные цилиндрические обмотки (рис. 12-18) наматываются из одного или нескольких (до четырех) параллельных

лельных прямоугольных проводников (от 4 до 20), прилегающих друг к другу в радиальном направлении. При большом количестве параллельные проводники могут располагаться также в каждом витке в несколько слоев в аксиальном направлении или же обмотка выполняется многоходовой, т. е. параллельные проводники раз­ биваются на 2—4 группы и каждая группа образует самостоятель­ ный винтовой ход обмотки.

Когда в радиальном направлении рядом располагается несколь­ ко параллельных проводников, то ток распределяется между ними Неравномерно, что вызывает увеличение потерь. Причиной неравномерного распределения тока является то, что такие эле­ ментарные витки, состоящие из одного параллельного проводника, сцепляются с равными по величине магнитными потоками и в них индуктируются разные э. д. с. Такая разница в потокосцеплениях

обусловлена магнитными потоками рассеяния (см. § 14-1 и 14-4), которые проходят в пространстве, занимаемом обмотками. Иными словами, можно сказать, что причиной увеличения потерь являются вихревые токи, индукти­ руемые магнитным полем в про-

водниках обмотки и вызывающие явление поверхностного аф­

осуществляется в нескольких местах по высоте стержня. Винтовыми выполняются обмотки низшего напряжения при

Непрерывная спиральная катушечная обмотка (рис. 12-21) выполняется из прямоугольного провода и состоит из нескольких десятков дискообразных катушек, причем катушки наматываются по спирали и соединяются друг с другом без пайки. Если виток состоит из нескольких параллельных проводников, то производится

их транспозиция. Такие обмотки применяются

выми и способны выдерживать значительные осевые усилия, так как состоят из диско­ образных элементов, имеющих в радиальном направлении достаточные размеры.

Радиальные и аксиальные каналы между катушками и слоями обмотки образовы­ ваются путем установки прокладок и реек, склеенных и спрессованных из электротех­ нического картона. При небольших мощно­ стях и невысоких напряжениях цилиндриче-, ские обмотки надеваются на стержень сердеч­ ника и крепятся относительно его деревян­ ными клиньями и планками, которые играют также роль изоляции. В остальных случаях применяются мягкие изоляционные'цилиндры' из листов электротехнического картона или жесткие цилиндры из рулонного электро­ технического картона на бакелитовом лаке.

Наружная и внутренняя обмотки также крепятся относительно друг друга с помощью реек. Изоляция между обмоткой и ярмом выполняется из колец, шайб и прокладок, изготовляемых из элект­ ротехнического картона. При высоких напряжениях в случае надобности между обмотками и баком трансформатора ставятся изоляционные барьеры из электротехнического картона.

В весьма мощных трансформаторах применяются также более сложные виды обмоток.

§ 12-4. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

Обозначения начал и концов обмоток трансформаторов приво­ дятся в табл. 12-1.

Зажимы нулевой точки при соединении в звезду обозначаются

О» От , о.

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов. В боль­ шинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в звезду {У), либр в треугольник (Д),

Выбор схемы соединения обмоток зависит от ряда причин. Например, для сетей с напряжением 35 кв и болёе выгодно соеди­ нить обмотку трансформатора в звезду и заземлить нулевую точку, так как при этом напряжение выводов трансформатора и проводов

линии передачи относительно земли будет всегда в У з раза меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции. Осве­ тительные лампы накаливания более низкого напряжения имеют большую световую отдачу, а осветительные сети выгодно строить на более высокое напряжение. Поэтому вторичные обмотки тран­ сформаторов, питающих осветительные сети, соединяются обычно в звезду и осветительные лампы включаются на фазное напряже­ ние — между линейными и нулевыми проводниками. В ряде слу­ чаев, когда ток обмотки невелик, при соединении в звезду обмотки получаются более дешевыми, так как количество витков при этом

уменьшается в У З раза, а сечение проводов увеличивается также в ]/3 раза, вследствие чего трудоемкость изготовления обмотки,

истоимость обмоточного провода уменьшаются. С другой стороны,

сточки зрения влияния высших гармоник (см. § 13-1) и поведения трансформатора при несимметричных нагрузках (см. § 16-2) целе­ сообразно соединять одну из обмоток трансформатора в треугольник.

Внекоторых случаях применяется также соединение обмоток

по схеме зигзага (рис. 12-22), когда фаза обмотки разделяется на две части, которые располагаются на разных стержнях и соеди­ няются последовательно. При этом вторая половина обмотки под­ ключается по отношению к первой встречно (рис. 12-22, а), так

как в этом случае э. д. с. фазы будет в У З раза больше (рис. 12-22,6), чем при согласном включении (рис. 12-22, в). Однако при встречном

включении половин обмотки ее э. д. с. (УЗ Ех) будет все же в 2/У 3 = 1,15 раза меньше, чем при расположении обеих половин

на одном стержне (2 ^). Поэтому расход обмоточного провода при соединении зигзагом увеличивается на 15%. Вследствие этого соединение зигзагом используется только в специальных случаях, когда возможна неравномерная нагрузка фаз с наличием токов нулевой последовательности (см. § 16-2).

Группы соединений обмбток.

э. д. с первичной и вторичной обмоток. Для характеристики этого сдвига вводится понятие о группе соединений обмоток.

На рис. 12-23, а показаны обмотки однофазного трансформатора, намотанные по левой винтовой линии и называемые поэтому «ле­

рис. 12-23, а сцепляются с одним и тем же потоком. Вследствие этого э. д. с. этих обмоток в каждый момент времени действуют в одинаковых направлениях — от концов к началам или наоборот, т. е. они одновременно положительны или отрицательны. Поэтому э. д. с. Еа и Еа совпадают по фазе, как показано на рис. 1&-23, а.

одну из обмоток выполнить «правой».

Для обозначения сдвига фаз обмоток трансформатора векторы их линейных э. д. с. уподобляют стрелкам часового циферблата,

причем вектор обмотки ВН принимают за минутную стрелку и счи­ тают, что на циферблате часов она направлена на цифру 12, а век­

обмоток поэтому называется группой 0 (ранее в этом случае при­ менялось название «группа 12»). На рис. 12-23, б часы будут пока­ зывать 6 ч, и такое соединение называется группой 6. Соответст­ венно соединение обмоток однофазных трансформаторов согласно рис 12-23, а обозначается 1/1-0, а согласно рис. 12-23, б — 1/1-6. В СССР стандартизованы и изготовляются однофазные трансфор­ маторы только с соединением 1/1-0.

Рассмотрим теперь трехфазиый трансформатор с соединением обмоток ВН и НН в звезду, причем предположим, что 1) обмотки ВН и НН имеют одинаковую намотку (например, «правую»); 2) на­ чала и концы обмоток расположены одинаково (например, концы снизу, а начала сверху и 3) одноименные обмотки (например А па, а также В и Ь, С и с) находятся на общих стержнях (рис. 12-24, а). Тогда звезды фазных э. д. с. и треугольники линейных э. д. с. будут иметь вид, показанный на рис. 12-24, б. При этом одноимен­ ные векторы линейных э. д. с. (например, Е а в и Е аЬ) направлены одинаково, т. е. совпадают по фазе, и при расположении их на циферблате часов, согласно изложенному правилу, часы будут показывать 0 ч (рис. 12-24, в). Поэтому схема и группа соединений такого трансформатора обозначается У/У-0.

Если на рис. 12-24, а произвести круговую перемаркировку (или перестановку) фаз обмотки НН и разместить фазу а на среднем стержне, фазу Ь — на правом и с — на левом, то на векторной диаграмме НН (рис. 12-24, б) произойдет круговая перестановка букв а, Ь, с по часоврй стрелке. При этом получится группа соеди­ нений 4, а при обратной круговой перестановке будет группа

соединений 8. Если переменить местами начала н концы обмоток, то получатся еще группы соединений 6, 10 и 2. Значит, при соеди­ нении по схеме У/У возможно шесть групп соединений, причем все они четные. Такие же группы соединений можно получить при

трансформатора обозначается У/Д-11. При круговых перестановках фаз и при перемаркировке начал и концов одной из обмоток (или при установке вместо перемычек ау, Ьг, сх в треугольнике на рис. 12-25, а перемычек аг, Ъх, су) можно получить также другие нечетные группы: 1, 3, 5, 7 и 9.

Большой разнобой в схемах и группах соединений изготовляе­ мых трансформаторов нежелателен. Поэтому ГОСТ 11677—65 предусматривает изготовление трехфазных силовых трансформа­ торов со следующими группами соединений обмоток; У/У0-0, Д/У0-11, У/Д-11 и У0/Д-11, а также звезда-зигзаг-11. При этом первым обозначено соединение обмотки ВН, вторым — соединение обмотки НН, а индекс «0» указывает на то, что наружу выводится нулевая точка обмотки.

§ 12-5. Элементы конструкции и способы охлаждения масляных трансформаторов

Конструкция бака масляного трансформатора зависит от его мощности.

Трансформаторы мощностью до 5„ = 20 кв-а имеют гладкие баки. Внутри бака возникает естественная конвекция масла: масло возле обмоток и сердечника нагревается и поднимается вверх, а у стенок бака охлаждается и опускается вниз. Стенка бака отдает тепло в окружающую среду путем лучеиспускания и конвекции воздуха. Наибольшая допустимая температура масла в верхних слоях 95 °С.

При 5 И> 20 кв -а поверхность гладкого бака недостаточна для отвода тепла с необходимой интенсивностью. Поэтому у транс­ форматоров мощностью 5„ = 20 ■+- 1800 к» -а к баку привариваются трубы (рис. 12-26), по которым вследствие естественной конвек­ ции сверху вниз циркулирует масло. Вместо трубчатых баков в некоторых странах применяются волнистые баки, однако они менее прочны и более трудоемки в изготовлении.

Р и с 12 26 Трансформатор с трубчатым баком

1 — обмотка ВН, 2 — обмотка НН, 3 — переключатель регулировочных отводов об мотки ВН. 4 — балка, прессующая ярмо, 5 — шихтованный ыагвитопровод, 6 — отводы

В трансформаторах мощностью выше 1800 кв-а используются гладкие баки с подвешенными к ним трубчатыми охладителями

— 10 000 -*- 60 000 кв •а для более ин­ тенсивного отвода тепла от охладите-

Рис 12-28 Маслонаполненныб ввод трансформатора для напряжения ПОкв

1 — алюминиевый экран, 2 — чугунный стакан, 3 медиан токоведущая труба, 4 — опорный изоляционный бумажно ба­ келитовый цилиндр, 5 — геткнаксовая шайба; -6 ~ нижняя фарфоровая покрыш­

ка, 7 — уплотняющая шайба, 8 — соеди­ нительная чугунная втулка, 9 — устрой­

ство дай взятия пробы масла, 10 — зажйм с изолятором для измерения тангенса угла потерь изоляции ввода, 11 — изоляцион­ ны й сердечник на пропитанной маслом бу­ маги, 12 — верхняя фарфоровая покрыт ка, 13 — поддон, 14 — пружина /5 — по плавок, 16 маслорасширитель е масля­ ным затвором, 1Т — стеклянный маслоуказатель, 18 — уплотняющая втулка, 19 — латунный наконечник для кабеля,

20 — контактный зажим, /1 — рым для подъема ввода (4 штуки)

лей применяется их обдувание с помощью вентиляторов. При этом теплоотдача увеличивается на 50—60%.

Еще более интенсивным является водяное охлаждение. Приэтом масло откачивается из верхней части бака насосом, проходит через водяные охладители (теплообменники) и поступает в нижнюю