4.3 Магнитная система трансформатора

Магнитная система трансформатора (Transformer core) – комплект пластин или других элементов из электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранных в определенной геометрической форме, предназначенный для локализации в нем основного магнитного поля трансформатора.

Стержень (Core, rod) – часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора.

Диаметр стержня (Rod diameter) – диаметр окружности, в которую вписан контур ступенчатого или квадратного поперечного сечения стержня магнитной системы.

Активное сечение стержня (Active section leg) – суммарная площадь поперечного сечения ферромагнитного материала в поперечном сечении стрежня.

Ярмо (Yoke) – часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи.

Плоская магнитная система (Plane core) – магнитная система, в которой продольные оси стержней или ярм, или стержней и ярм расположены в разных плоскостях.

Симметричная магнитная система (Symmetric core) – магнитная система, в которой все стержни имеют одинаковую форму, конструкцию и размеры, а взаимное расположение любого стержня по отношению ко всем ярмам одинаково для всех стержней.

Разветвленная магнитная система (Tapped core) – магнитная система, в которой магнитный поток стержня при переходе в ярмо разветвляется на две или более частей.

Стержневая магнитная cистеma (Rod core) – магнитная система, в которой ярма соединяют разные стержни и нет боковых ярм.

Бронестержневая магнитная система (Rod core) – магнитная система, в которой часть стержней имеет боковые ярма или каждый стержень - не более чем одно боковое ярмо.

Шихтованная магнитная система (Laminatedcore) – магнитная система, в которой стержни и ярма с плоской шихтовкой собираются в переплет как цельная конструкция.

Навитая магнитная система (Wind core) – магнитная система, в которой стержни и ярма образуются в виде цельной конструкции путем навивки из ленточной или рулонной электротехнической стали

Виток обмотки (Wind) – проводник, однократно охватывающий часть магнитной системы трансформатора, электрический ток которого совместно с токами других таких проводников и других частей трансформатора создает магнитное поле трансформатора и в котором под действием этого магнитного поля наводится электродвижущая сила.

Примечание. Виток обмотки может быть образован несколькими параллельно соединенными проводниками. Совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются электродвижущие силы, наведенные в витках, с целью получения высшего, среднего или низшего напряжения трансформатора или с другой целью.

Обмотка трансформатора (Transformer winding) – совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются электродвижущие силы, наведенные в витках, с целью получения высшего, среднего или низшего напряжения трансформатора или с другой целью.

Примечания.

1. В трехфазном и многофазном трансформаторе (трансформаторной группе) под «обмоткой» подразумевают совокупность соединяемых между собой обмоток одного напряжения всех фаз.

2. В однофазном трансформаторе под «обмоткой» подразумевают совокупность соединяемых между собой обмоток одного напряжения, расположенных на всех его стержнях.

Основная обмотка (Inducing winding) – обмотка трансформатора, к которой подводится энергия преобразуемого или от которой отводится анергия преобразованного переменного тока.

Примечание. Силовой трансформатор имеет не менее двух основных обмоток.

Вспомогательная обмотка (Auxiliary winding) – обмотка трансформатора, не предназначенная непосредственно для приема энергии преобразуемого или отдачи энергии преобразованного переменного тока, или мощность которой существенно меньше номинальной мощности трансформатора.

Примечание. Вспомогательная обмотка может быть предназначена, например, для для компенсации третьей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, питания сети собственных нужд ограниченной мощности и т.д.

Первичная обмотка трансформатора (Рrimary transformer winding) – обмотка трансформатора, к которой подводится энергия преобразуемого переменного тока.

Примечание. Термин применим к любому числу обмоток трансформатора, если направление передачи энергии от них к др. обмоткам трансформатора является определенным.

Вторичная обмотка трансформатора (Secondary transformer winding) – обмотка трансформатора, от которой отводится энергия преобразованного переменного тока.

Примечание. Термин применим к любому числу обмоток трансформатора, если направление передачи энергии от них к др. обмоткам трансформатора является определенным.

Обмотка высшего напряжения трансформатора (Transformer high-voltage winding) – основная обмотка трансформатора, имеющая наибольшее по сравнению с другими основными обмотками.

Обмотка низшего напряжения трансформатора (Low-tension winding) – основная обмотка трансформатора, имеющая наименьшее номинальное напряжение по сравнению с другими его основными обмотками.

Расщепленная обмотка (Bundled winding) – обмотка, состоящая из двух или более гальванически не связанных частей, суммарная номинальная мощность которых, как правило, равна номинальной мощности трансформатора, напряжения короткого замыкания которых относительно других обмоток (обмотки) практически равны между собой, и которые допускают независимую друг от друга нагрузку или питание.

Примечание. Совокупность частей расщепленной обмотки считают одной обмоткой.

Обмотка фазы (Phase winding) – одна из обмоток однофазного трансформатора или часть обмотки трехфазного или многофазного трансформатора, образующего ее фазу.

Концентрическая обмотка (Concentric winding) – обмотка стержня, изготовленная в виде цилиндров и концентрически расположенная на стержне магнитной системы.

Регулировочная обмотка (Teaser winding) – отдельно выполненная часть обмотки трансформатора, имеющая ответвления, переключаемые при регулировании напряжения.

Компенсационная обмотка (Compensating [compensation] winding) – вспомогательная обмотка, располагаемая на стержнях или ярмах с целью компенсации частей магнитного поля трансформатора.

Примечание. Возможна, например, компенсация магнитодвижущей силы регулировочной обмотки, магнитного поля нулевой последовательности, поля третьей гармонической и др.

Группа соединения обмоток трансформатора (Vector group of transformer) – угловое смещение векторов линейных электродвижущих сил обмоток (сторон) среднего и низшего напряжений по отношению к векторам соответствующих электродвижущих сил обмотки (стороны) высшего напряжения обмоток.

Нейтраль обмотки (Neutral terminal) – общая точка обмоток фаз трехфазного или многофазного трансформатора, соединяемых в «звезду» или «зигзаг».

Примечание. В однофазном трансформаторе – зажим обмотки, предназначенный для присоединения к общей точке при соединении обмоток трехфазной (многофазной) группы в «звезду» или «зигзаг».

Конструктивно обмотки трехфазных трансформаторов выполняются так же, как и однофазных.

Начала фаз обмоток высшего напряжения обозначают прописными латинскими буквами А, В и С; концы фаз этих обмоток – X, У и Z. Если обмотка высшего напряжения имеет выведенную нулевую точку, то этот зажим обозначают 0. Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначают строчными латинскими буквами а, в, с, концы фаз – х, у, z, вывод нулевой точки – 0.

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены в звезду и треугольник, как условно показано на рис. а и б.

При соединении обмоток в звезду (рис. а) концы всех трех фаз соединяют, образуя общую нейтральную (нулевую) точку, а свободные начала трех фаз подключают к трем проводам сети источника или приемника электрической энергии переменного тока. При соединении обмоток в треугольник (рис. б) начало первой фазы соединяют с концом второй, начало второй – фазы – с концом третьей, начало третьей фазы – с концом первой. Точки соединения начала одной фазы с концом другой подключают к проводам трехфазной сети переменного тока.

Иногда применяют схему соединения в зигзаг (рис. в). При такой схеме фаза состоит из двух катушек с одинаковым числом витков, находящихся на различных стержнях и соединенных встречно. ЭДС фазы обмотки, соединенной в зигзаг, равна геометрической разности ЭДС двух катушек. Эти ЭДС сдвинуты на 1/3 периода по фазе так же, как и магнитные потоки двух различных стержней.

Следовательно, при одинаковом расходе обмоточного провода ЭДС фазы при соединении обмоток в зигзаг меньше, чем при соединении в звезду и треугольник.

Таким образом, схема соединения обмоток трехфазного трансформатора в зигзаг неэкономична и не имеет широкого практического применения. Эту схему используют в ртутных выпрямителях, так как при ее применении отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Кроме того, ее используют в сложных мостовых схемах выпрямления для преобразования симметричной трехфазной системы в шести-, девятифазную и т.д.

Ответвление обмотки (Transformer tap) – отвод, присоединенный к одному из витков и позволяющий использовать часть обмотки, заканчивающуюся этим витком.

Основное ответвление обмотки (Principal transformer tap) – ответвление, на котором обмотка трансформатора имеет номинальную мощность при номинальном напряжении.

Примечание. В специальных трансформаторах и в отдельных случаях в трансформаторах общего назначения основное ответвление определяется нормативными документами.

Изоляция трансформатора (Transformer isolation) – совокупность изоляционных деталей и заполняющей трансформатор изоляционной среды, исключающая замыкание металлических частей трансформатора, находящихся во время его работы под напряжением, с заземленными частями, а также частей, находящихся под разными потенциалами между собой.

Внутренняя изоляция (Internal insulation) – изоляция внутри бака трансформатора в масле или в другом жидком диэлектрике (внутри бака герметичного трансформатора, заполненного воздухом или газом) или внутри заполняющеготрансформатор твердого диэлектрика.

Примечание. Основным признаком внутренней изоляции является практическая независимость ее электрической прочности от внешних атмосферных условий.

Внешняя изоляция (External insulation) – изоляция в воздухе снаружи бака трансформатора.

Примечание.

1. Основным признаком внешней изоляции является зависимость ее электрической прочности от атмосферных условий.

2. Внешняя изоляция в воздушном трансформаторе – изоляция вне пространства, ограниченного наружной цилиндрической поверхностью наружной обмотки и ближайшими к обмоткам поверхностям магнитной системы.

Главная изоляция обмотки (Main winding insulation) – изоляция обмотки от частей остова и от других обмоток.

Междуфазная изоляция (Interphase (phase-to-phase) insulation) – изоляция между обмотками разных фаз трансформатора.

Концевая изоляция обмотки (End insulation windings) – изоляционные конструкции и детали, служащие для изолирования торцевых частей обмоток от ярма, ярмовых балок и металлических прессующих колец.

Экранирующий виток обмотки (Winding screening turn) – кольцевой незамкнутый электростатический экран, расположенный снаружи или внутри катушки непрерывной или дисковой обмотки, имеющий размер в направлении оси обмотки, равный приблизительно осевому размеру одной катушки.

Экран емкостной защиты обмотки (Screen of capacitive protection windings) – цилиндрический незамкнутый электростатический экран, расположенный вдоль внутренней или наружной цилиндрической поверхности обмотки и гальванически соединенный с одной из ее точек.

Термический срок службы изоляции (Thermal isolation lifetime) – период работы от первого включения до полного износа изоляции под влиянием физико-химических факторов, прежде всего температуры, при изменяющейся нагрузке, напряжении и условии охлаждения.