5.2 Конструктивные детали обмоток и их изоляция

 Основным элементом всех обмоток трансформаторов является виток (см. § 2.1). В зависимости от тока нагруз­ки виток может быть выполнен одним проводом круглого сечения, или проводом прямоугольного сечения, или, при достаточно больших токах, группой параллельных прово­дов круглого или, чаще, прямоугольного сечения. На рис. 5.1, а—е представлены различные варианты поперечных сечений одного витка обмотки при различных токах на­грузки. Эти варианты не являются исчерпывающими.

Рис. 5.1. Формы сечения витка обмотки при различном числе парал­лельных проводов

Ряд витков, намотанных на цилиндрической поверхно­сти, называется слоем. В некоторых типах обмоток слой может состоять из нескольких десятков или сотен витков, в других — из нескольких витковх или даже из одного витка.

Отдельные витки обмотки группируются в катушки. Ка­тушкой называется группа последовательно соединенных витков обмотки, конструктивно объединенная и отделенная от других таких же групп или от других обмоток трансфор­матора. Обмотка стержня может состоять из одной, двух или многих катушек. Катушка может состоять из ряда сло­ев или только из одного слоя витков. Число витков в ка­тушке может быть различным — как целым, так и дроб­ным, однако должно быть больше единицы. На рис. 5.2 представлены поперечные сечения нескольких различных типов катушек.

Для обеспечения надлежащей электрической прочности обмотки между ее витками, катушками, а также между обмоткой и другими частями трансформатора должны быть выдержаны определенные изоляционные расстояния, зави­сящие от рабочего напряжения и гарантирующие обмотку от пробоя изоляции как при рабочем напряжении, так и при возможных перенапряжениях. В этих промежутках могут быть установлены изоляционные конструкции или детали из твердого диэлектрика либо промежутки могут быть заполнены только твердым диэлектриком — кабель­ной бумагой, электроизоляционным картоном и т. д. или только изолирующей средой — маслом, воздухом и т. д.

Рис 5.2. Различные типы катушек:

а - катушка из шестнадцати витков; б – катушка из шести витков; в – катушка из семи витков; г – катушка из шести витков (четыре параллельных провода)

Для нормального охлаждения между обмоткой и другими частями трансформатора, между катушками, в некоторых конструкциях и между витками делают масляные или воз­душные охлаждающие каналы. В одних случаях охлаж­дающие каналы обеспечивают одновременно и надежную изоляцию обмотки, в других — для усиления изоляции применяются специальные изоляционные детали — прос­тые и угловые шайбы, изоляционные цилиндры, перегород­ки и т. д.

Во всех типах обмоток принято различать осевое и ра­диальное направления. Осевым считается направление, па­раллельное оси стержня трансформатора, на котором ус­танавливается данная обмотка. Радиальным считается на­правление любого радиуса окружности обмотки. В силовых трансформаторах с вертикальным расположением стерж­ней осевое направление совпадает с вертикальным, а ради­альное — с горизонтальным. В этом смысле принято гово­рить также об осевых и радиальных — вертикальных и горизонтальных — каналах обмоток.

По направлению намотки подобно резьбе винта разли­чают обмотки правые и левые (рис. 5.3). Однослойные об­мотки, имеющие в одном слое более одного витка (рис. 5.3, а), остаются левыми или правыми в зависимости от того, как они намотаны, но независимо от того, какой ко­нец — верхний или нижний -считается входным. В об­мотках, состоящих из нескольких таких слоев, с перехода ми из слоя в слой (рис. 5.3, б) направление намотки слоев будет чередоваться. Если первый (внутренний) слой левый, то все другие нечетные слои также будут левыми, а все четные — правыми. Для таких обмоток за начало при опре­делении направления намотки обычно принимается начало первого (внутреннего) слоя и направление намотки всей обмотки считается по направлению намотки этого слоя.

Рис 5.3. обмотки левой и правой намоток:

а – цилиндрическая однослойная; б – цилиндрическая многослойная; в – одинарные катушки катушечной обмотки; г – двойные катушки катушечной обмотки.

Отдельные катушки, имеющие форму плоской спирали, будут условно считаться правыми или левыми в зависимо­сти от того, какой конец — внутренний или наружный — считать входным, а также от того, с какой стороны на них смотреть. Нетрудно убедиться, что такая катушка «левой» намотки, изображенная на рис. 5.3, в, станет «правой», ес­ли ее повернуть к наблюдателю другой стороной. Если по технологическим соображениям обмотка составляется из таких отдельно наматываемых одинаковых катушек, то одного указания «правая» или «левая» обмотка недоста­точно. В этом случае во избежание ошибок указания по направлению обмотки лучше всего давать в виде эскиза. Обычно такие катушки применяются парами (двойная ка­тушка). При этом входными и выходными являются наруж­ные концы, а переход из катушки в катушку производится внутри катушек (рис. 5.3, г) и направление намотки явля­ется определенным и независимым от точки наблюдения. Обмотка, составленная из любого числа последовательно соединенных двойных катушек одинаковой намотки, будет иметь то же направление намотки, что и отдельные двой­ные катушки. Это положение остается справедливым для непрерывных катушечных обмоток, где каждые две сосед­ние катушки могут рассматриваться как одна двойная ка­тушка, а также для многослойных цилиндрических кату­шечных обмоток, где входным обычно считают наружный слой катушки.

Правильный выбор направления намотки имеет сущест­венное значение для получения заданной группы соедине­ния обмоток, а в однофазных трансформаторах — также для правильного соединения частей обмоток, расположен­ных на разных стержнях. Большинство обмоток трансфор­маторов обычно выполняется левой намоткой, более удоб­ной для обмотчика, работающего в основном правой рукой.

Обмотки масляных и сухих трансформаторов изготов­ляются из медных и алюминиевых обмоточных проводов, а также из медной и алюминиевой ленты или фольги. Мед­ные и алюминиевые провода могут иметь эмалевую, хлоп­чатобумажную или бумажную изоляцию класса нагревостойкости А, а провода, предназначенные для обмоток су­хих трансформаторов, могут также иметь изоляцию более высоких классов нагревостойкости из стекловолокна, кремнийорганического лака и т. д. Собственная изоляция про­вода обычно обеспечивает достаточную электрическую прочность изоляции между соседними витками.

Таблица 5.1 Номинальные значения сечения и изоляция круглого медного алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2 δ=0,30 (0,40 мм)

Диаметр, мм	Сечение,мм2	Увеличение массы, %	Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %	Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %
Марка ПБ - медь			2,00	3,14	3,0	4,00	12,55	1,5
			2,12	3,53	3,0	4,10	13,2	1,5
1,18	1,094	6,0	2,24	3,94	3,0	4,25	14,2	1,5
1,25	1,23	5,5	2,36	4,375	2,5	4,50 4,75	15,9 17,7	1.5 1,5
Марка ПБ – медь Марка АПБ – алюминий			2,50	4,91	2,5	5,00	19,63	1,5
			2,65	5,515	2,5	5,20	21,22	1,5
			2,80	6,16	2,5
1,32	1,37	5,0	3,00	7,07	2,5	Марка АПБ - алюминий
1,40	1,51	5,0
1,50	1,77	4,5	3,15	7,795	2,0
1,60	2,015	4,0	3,35	8,81	2,0	5,30	22,06	1,5
1,70	2,27	4,0				6,00	28,26	1,5
1,80	2,545	3,5	3,55	9,895	2,0	8,00	50,24	1,0
1,90	2,805	3,5	3,75	11,05	1,5

Примечания: 1. провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 2δ=0,3 (0,40); 0,72 (0,82); 0,96 (1,06) и 1,20 (1,35) мм; провод диаметром от 2, 24мм и выше - также с изоляцией 1,68 (1,83) и 1,92 (2,07), а провод диаметром от 3,75мм и выше – также с изоляцией 2,88 (3,08); 4,08 (4,33) и 5,76 (6,11)мм.