§ 8.2. Устройство трансформаторов

Трансформатор (рис. 8.2, а,б) состоит из следующих основных частей: магнитолровода, обмоток (первичной и вторичной), вывод­ного устройства и кожуха или бака с расширителем.

Рис. 8.2. Силовой трансформатор:

а) — внешний вид: б) —выемная часть: 1 — термометр; 2—ВН выво­ды; З — НН выводы;

4 — расширитель б — бак с трубчатыми радиа­торами: в —катки; 7 —обмотки трансформатора

В целях уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод собирается в пакеты из отдельных листов трансформаторной стали толщиной 0,35 — 0,50 мм, изолированных друг от друга лаком или бумагой. Магни­топровод состоит из сердеч­ников, верхнего и нижнего ярма, замыкающих магнит­ную цепь (рис. 8.3, а и б). Листы пакета ярма и сер­дечника обычно собираются внахлестку, что снижает магнитное сопротивление магнитопровода. Листы спрес­совываются и стягиваются стяжными шпильками.

Различают магнитопроводы двух типов: стержневые и броне­вые. В стержневом магнитолроводе (рис. 8.4, а) имеются два стерж­ня и два ярма, замыкающие эти стержни. Обмотки располагаются на обоих стержнях. В броневом магнитопроводе один стержень (рис. 8.4, б). Стержневые магнитопроводы получили наибольшее распространение. Броневые магнитопроводы применяются преи­мущественно в трансформаторах малой мощности.

Обмотки трансформаторов могут быть концентрические (рис. 8.5, а) или чередующиеся (рис. 8.5, б). Для уменьшения по­токов рассеяния первичные и вторичные обмотки трансформаторов по возможности должны быть расположены ближе друг к другу.

Рис. 8.5. Обмотка трансформатора:

а) — концентрическая; б) чередующаяся

При концентрических обмотках одна обмотка располагается внутри другой, причем снаружи помещается обмотка высшего на­пряжения, так как обмотку низшего напряжения легче изолировать от заземленного сердечника.

При чередующейся обмотке первичная и вторичная обмотки разбиваются на ряд плоских секций, которые, чередуясь между собой, насаживаются на сердечник. Концентрические обмотки выс­шего и низшего напряжения отделяются друг от друга изолирую­щими цилиндрами, а при чередующейся обмотке — изолирующими дисками.

Обмотки изготовляются из медного провода прямоугольного или круглого сечения, большей частью с хлопчатобумажной изо­ляцией, пропитанной специальными изоляционными лаками.

Выводное устройство предназначается для присоединения обмоток трансформатора к внешним (первичной и вторичной) цепям. Для этого на крышке трансформатора монтируются специальные выводы высокого и низкого напряжения, находящиеся в проходных фарфо­ровых изоляторах.

По способу охлаждения трансформаторы разделяются на сухие и масляные. Сухие трансформаторы имеют воздушное охлаждение и обычно помещаются в кожух, изготовленный из тонкой листовой стали, который предохраняет трансформатор от механических по­вреждений.

Трансформаторы значительной мощности, а также трансформа­торы, включаемые в сети высокого напряжения, делаются с масля­ным охлаждением. В этом случае магнитопровод с обмотками по­мещают в бак, заполненный трансформаторным маслом. Это спо­собствует более интенсивному охлаждению трансформатора и в то же время повышает электрическую прочность изоляции обмо­ток. Обычно стенки бака делают ребристыми или снабжают радиа­торами (см. рис. 8.2). Это увеличивает поверхность охлажде­ния бака.

Трансформаторы можно классифицировать:

по числу фаз сети переменного тока — однофазные, трехфаз­ные и многофазные;

по числу обмоток — двухобмоточные, трехобмоточные и много­обмоточные;

по действию — повышающие и понижающие;

по назначению — силовые, измерительные и специального на­значения;

по месту установки — для внутренней и наружной установок;

по способу охлаждения — с естественным воздушным и с масляным охлаждениями. В свою очередь трансформаторы с масляным охлаждением могут быть с искусственным воздушным охлаждением и с принудительной циркуляцией масла.

Силовые трансформаторы применяются для преобразования напряжения в силовых и осветительных сетях.

Измерительные трансформаторы применяются в контрольно измерительных цепях для включения в сеть измерительных при­боров.

Они подразделяются на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

Специальные трансформаторы представляют собой обширную группу разных по назначению трансформаторов, используемых в различных целях. Сюда относятся: автотрансформаторы, сварочные трансформаторы и трансформаторы для электрических печей, транс­форматоры для ртутных выпрямителей и т. д.

Трансформаторы характеризуются следующими номинальными величинами: первичным и вторичным напряжениями (в или /ев), мощностью (ква), токами первичной и вторичной обмоток (а), час­тотой переменного тока (гц).

При работе трансформатора масло циркулирует от нагретых частей обмоток к радиаторам и стенкам бака и, соприкасаясь с ними, охлаждается. В нижней части бака имеется кран для выпуска масла. В крышке трансформатора есть отверстие для заливки транс­форматорного масла. На крышке трансформатора устанавливается расширитель, соединенный с баком трубкой. Расширитель зна­чительно уменьшает поверхность соприкосновения масла с возду­хом, вследствие чего уменьшается и количество влаги, попадаю­щей в масло из воздуха. При изменении температуры масло в баке расширяется и переходит по соединительной трубке в расширитель, в результате чего давление масла в баке не повышается. Расши­ритель имеет масломерное стекло для наблюдения за уровнем масла. В нижней части расширителя находится пробка, через ко­торую периодически выпускается влага, попадающая из воздуха а масло и ухудшающая его качество. Температура масла контроли­руется с помощью термометра, установленного на крышке транс­форматора.

Трансформаторное масло представляет собой минеральное мас­ло, добываемое из нефти. Масло должно обладать высокими физико-химическими качествами. Оно не должно замерзать при низких температурах, так как наиболее распространенные силовые мас­ляные трансформаторы работают при температурах ±35° С. Очень важным физическим свойством трансформаторного масла является высокая электрическая прочность. В масле не должна содержаться влага и взвешенные частицы которые снижают электрическую прочность. Масло должно противостоять окислению под действием температуры при соприкосновении с воздухом и под влиянием каталитического действия меди выводов. Окисление снижает элек­трическую прочность масла и приводит к образованию смолистых осадков. Трансформаторное масло обладает способностью погло­щать влагу из воздуха, поэтому в процессе эксплуатации оно периодически проверяется на электрическую прочность и в случае не­обходимости подвергается сушке.