3.2. Катушки трансформаторов

Обмотки трансформаторов выполняются в основном на литых каркасах, образуя законченный конструктивный узел - катушку. Каркас придает механическую прочность и жесткость всей конструкции, а также играет важную роль в технологии изготовления трансформатора. Каркасы имеют различную конструкцию в зависимости от назначения трансформаторов, их стоимости, технологии намотки. Первой на каркасе (ближе всего к магнитопроводу) обычно располагается первичная обмотка, затем - вторичные. Для массового производства каркасы изготовляют методом прессования из пластмасс типа АГ-4 или ДСВ-2-Р-2М.

Обмотки в катушке могут располагаться одна над другой (цилиндрическое расположение) или одна сбоку относительно другой (секционированное расположение). Наиболее простой и широко распространенной является цилиндрическая намотка, при которой потокосцепление между обмотками лучше, а поток рассеяния меньше /9/.

Сравнительно редко применяется бескаркасная намотка на гильзы, в которой витки закрепляются способом намотки, называемым универсальным. Подобные обмотки более трудоемки и не имеют особых преимуществ перед каркасными обмотками. Гильзовая конструкция применяется в катушках с малым числом витков и слоев /9/.

Обмотки трансформатора характеризуются числом витков и средней длиной витка. Средняя длина витка определяется по геометрическим размерам магнитопровода, толщине обмотки и изоляционным расстоянием /8/.

Соединение обмотки с выводом осуществляют либо тем же проводом, которым намотана катушка, либо при малой толщине собственного провода - монтажным проводом . В обмотках, выполненных на каркасах, выводы могут быть выполнены гибкими проводами, используемыми в дальнейшем для электрического монтажа (пайка в плату), или соединяться со специальными контактами, впрессованными в щечки каркаса. В обмотках, выполненных на гильзах, выводы заделывают путем бандажирования под наружную изоляцию катушек.

Обмотки трансформаторов выполняются обычно медными изолированными обмоточными проводами круглого и прямоугольного сечения, обладающими хорошей теплостойкостью. Провода подразделяются на классы по температурному индексу (нагревостойкости) в  С: 105, 120, 130, 155, 180, 200, 220 и выше /9/.

Лекция 15

3.3. Защита трансформаторов от внешних воздействий

При решении вопросов, относящихся к конструкции, необходимо учитывать внешние воздействия, в условиях которых должен работать трансформатор, и требования к его надежности. Для защиты трансформаторов от механических и других воздействий внешней среды служит наружная изоляция. В зависимости от способа защиты трансформаторы классифицируют на /8/:

• герметизированные;

• капсулированные;

• открытые.

Герметизированная конструкция обеспечивает наилучшую влагозащиту и долговечность изоляции. В герметизированных трансформаторах катушку и магнитопровод заключают в механический кожух и заливают компаундом. Выводы проводят через металлостеклянные и металлокерамические спаи в виде глазков, впаянных в металлическую обойму. Металлокерамические спаи дешевле, технологичнее и надежнее металлостеклянных, обладают высокой механической и термической прочностью.

Капсулированные трансформаторы используют для уменьшения массы и габаритов. Капсулирование производят, заливая трансформатор в разъемной форме или обволакивая его тонким слоем термореактивного компаунда методом напыления или закрывая в пластмассовую коробку.

Все трансформаторы подвергают пропитке битумным или водоэмульсионным лаками с целью заполнить все поры, вытеснить из катушек воздух и тем самым повысить влагостойкость, а также теплопроводность катушек. Пропиточные материалы должны обладать электрической и механической прочностью, иметь малую вязкость и хорошую адгезию к обмоточным проводам и материалам, используемым в качестве изоляции, и не являться растворителями для них.

В открытых трансформаторах, работающих в комнатных условиях, ограничиваются только пропиткой.

При разработке высоковольтных трансформаторов напряжение на витке вторичной обмотки может быть больше пробивного напряжения изоляции используемого обмоточного провода. В тех случаях, когда нет возможности использовать провод с более электрически прочной изоляцией, для устранения пробоя необходима межвитковая изоляция.

В трансформаторах, содержащих многовитковые обмотки с относительно высоким рабочим напряжением для предотвращения западания витков верхних слоев в нижние, что приводит к уменьшению пробивного напряжения обмотки, между слоями прокладывают межслоевую изоляцию /9/. Межслоевая изоляция необходима и в том случае, когда напряжение между начальным витком одного слоя обмотки и конечным витком другого слоя обмотки больше напряжения изоляции используемого обмоточного провода и нет возможности взять провод с более электрически прочной изоляцией. Межслоевую изоляцию прокладывают при намотке либо через каждый слой, либо через несколько слоев.

Кроме того, обмотки должны быть тщательно изолированы друг от друга. Поэтому между первичной и вторичной обмотками прокладывается слой межобмоточной изоляции (электрокартон, лакоткань и т.д.). Межобмоточная изоляция выполняется также, как и межслоевая, но укладывается обычно в несколько слоев, число которых зависит от испытательного напряжения между обмотками.

К материалам, используемым в качестве межвитковой, межслоевой и межобмоточной изоляции, предъявляются следующие требования /8/:

• электрическая и механическая прочность;

• пластичность;

• малая толщина;

• хорошая впитывающая способность по отношению к пропитывающему материалу;

• высокое сопротивление изоляции.

В соответствии с ГОСТ 8865-70 электроизоляционные материалы для трансформаторов по нагревостойкости подразделяются на семь классов, обозначаемых латинскими буквами:

Y - до 90  C (363 К) - волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и натурального шелка, не пропитанные специальными электроизоляционными веществами;

А - до 105  C (378 К) - те же материалы, пропитанные специальными электроизоляционными веществами;

Е - до 120  C (393 К) - синтетические материалы, пленки, волокна;

В - до 130  C (403 К) - материалы на основе слюды, асбеста, стекловолокна с органическими связующими и пропитывающими составами;

F - до 155  C (428 К) - те же материалы с синтетическими связующими и пропитывающими составами;

Н - до 180  C (453 К) - те же материалы с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами;

С - свыше 180  C (453 К) - слюда, керамические материалы, фарфор, стекло, кварц, применяемые без связующих составов или с неорганическими и элементоорганическими составами.