ساخت رسانه‌ی تغییر دهنده

ساختار ترانسفورماتور و اجزای کلیدی آن

ترانسفورماتور عمدتاً شامل مدار مغناطیسی، مدار الکتریکی، مدار دی الکتریک، خزانک و قطعات جانبی است. عناصر اصلی آن پیچش‌های اولیه/ثانویه و هسته فولادی است که هسته از فولاد سیلیسیون برای تشکیل مسیر مغناطیسی پیوسته ساخته شده است. هسته‌های ترانسفورماتور معمولاً لایه‌بندی شده‌اند تا زیان‌های جریان‌های دوگردشی کاهش یابند.

مدار مغناطیسی

مدار مغناطیسی شامل هسته و باند است که مسیری برای جریان مغناطیسی فراهم می‌کند. آن دارای هسته فولادی لایه‌بندی شده با دو پیچش جدا (اولیه و ثانویه) است که هر دو از یکدیگر و هسته جدا شده‌اند.

• ماده هسته: صفحات فولادی لایه‌بندی شده یا فولاد سیلیسیون که به دلیل زیان‌های هیستریسیس کم در چگالی‌های جریان مغناطیسی استاندارد انتخاب شده‌اند.

• اصطلاحات ساختاری:

• پایه‌ها: بخش‌های عمودی که پیچش‌ها در آن‌ها پیچیده می‌شوند.

• باند: بخش‌های افقی که پایه‌ها را به یکدیگر متصل می‌کنند تا مسیر مغناطیسی کامل شود.

مدار الکتریکی

مدار الکتریکی شامل پیچش‌های اولیه و ثانویه است که معمولاً از مس ساخته شده‌اند:

• نوع هادی‌ها:

• هادی‌های با سطح مقطع مستطیلی: برای پیچش‌های ولتاژ پایین و پیچش‌های ولتاژ بالا در ترانسفورماتورهای بزرگ استفاده می‌شوند.

• هادی‌های با سطح مقطع دایره‌ای: در پیچش‌های ولتاژ بالا ترانسفورماتورهای کوچک استفاده می‌شوند.

ترانسفورماتورها بر اساس ساختار هسته و محل قرارگیری پیچش‌ها به دسته‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند:

ساختار ترانسفورماتور نوع هسته‌ای

در طراحی ترانسفورماتور نوع هسته‌ای، هسته از لایه‌بندی ساختارهای قابی مستطیلی تشکیل شده است. لایه‌ها معمولاً به نوارهای L-شکل برش داده می‌شوند، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. برای کاهش مقاومت مغناطیسی در اتصالات لایه‌ها، لایه‌های متناوب به صورت پرتقالی چیده می‌شوند تا خطوط اتصال مداوم حذف شوند و مسیر مغناطیسی صاف باشد.

پیچش‌های اولیه و ثانویه به صورت متناوب تنظیم می‌شوند تا جریان مغناطیسی گمشده کاهش یابد، با نصف هر پیچش در هر دو طرف هر پایه هسته یا به صورت همنهشت یا به صورت هم‌مرکز تنظیم می‌شوند. در زمان تنظیم، عایق باکیلت بین هسته و پیچش ولتاژ پایین (LV)، بین LV و پیچش ولتاژ بالا (HV)، بین پیچش‌ها و باند، و بین پایه HV و باند قرار داده می‌شود، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. پیچش LV نزدیک‌تر به هسته قرار می‌گیرد تا نیازهای عایق‌بندی کاهش یابد، با بهینه‌سازی همزمان کارایی مواد و ایمنی الکتریکی.

ساختار ترانسفورماتور نوع پوسته‌ای

در ترانسفورماتور نوع پوسته‌ای، لایه‌های فردی به نوارهای E- و I-شکل بلند برش داده می‌شوند (مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است) و دو مدار مغناطیسی با هسته سه‌پایه تشکیل می‌دهند. پایه میانی، با عرض دو برابر پایه‌های خارجی، جریان مغناطیسی کل را منتقل می‌کند، در حالی که هر پایه خارجی نیمی از جریان را منتقل می‌کند، که کارایی مغناطیسی را بهینه می‌کند و جریان مغناطیسی گمشده را کاهش می‌دهد.

طراحی ترانسفورماتور نوع پوسته‌ای و اجزای ترانسفورماتور

پیچش و ساختار هسته ترانسفورماتور نوع پوسته‌ای

جریان مغناطیسی گمشده در ترانسفورماتورهای نوع پوسته‌ای با تقسیم پیچش‌ها کاهش می‌یابد، که واکنش را کاهش می‌دهد. پیچش‌های اولیه و ثانویه روی پایه میانی هم‌قرار می‌گیرند: پیچش ولتاژ پایین (LV) نزدیک به هسته قرار می‌گیرد، و پیچش ولتاژ بالا (HV) حول آن پیچیده می‌شود. برای کاهش هزینه‌های لایه‌بندی، پیچش‌ها قبل از آن به شکل استوانه‌ای شکل داده می‌شوند و سپس لایه‌های هسته داخل آن‌ها قرار داده می‌شوند.

مدار دی الکتریک

مدار دی الکتریک شامل مواد عایق‌بندی است که بخش‌های رسانا را از یکدیگر جدا می‌کند. لایه‌های هسته (با ضخامت ۰.۳۵-۰.۵ میلی‌متر برای سیستم‌های ۵۰ هرتز) با ورنیس یا لایه اکسید پوشش داده شده‌اند تا زیان‌های جریان‌های دوگردشی کاهش یابند و عایق‌بندی الکتریکی بین لایه‌ها تضمین شود.

خزانک و قطعات جانبی

مخزن ذخیره

یک مخزن استوانه‌ای که بر روی سقف مخزن اصلی ترانسفورماتور نصب شده است، مخزن ذخیره به عنوان مخزن روغن عایق عمل می‌کند. این مخزن در حین عملیات با بار کامل گسترش روغن را در خود جای می‌دهد و از افزایش فشار به دلیل تغییرات دما جلوگیری می‌کند.

تنفسگر

به عنوان "قلب" ترانسفورماتور، تنفسگر هوا ورودی را در زمان گسترش/انقباض روغن تنظیم می‌کند. جل گیرنده سیلیکا داخل آن رطوبت را از هوا وارد شده جذب می‌کند و کیفیت روغن را حفظ می‌کند: جل تازه آبی رنگ وقتی اشباع می‌شود قرمز می‌شود، و جل خشک قادر است نقطه شبنم هوا را به زیر -۴۰ درجه سانتی‌گراد کاهش دهد.

روزنه انفجار

یک لوله آلومینیوم نازک که در هر دو طرف ترانسفورماتور نصب شده است، روزنه انفجار فشار داخلی بیش از حد را که به دلیل افزایش ناگهانی دما ایجاد می‌شود، کاهش می‌دهد و ترانسفورماتور را از آسیب دیدن محافظت می‌کند.

رادیاتور

واحد‌های رادیاتور قابل جدا کردن روغن ترانسفورماتور را از طریق همرفت طبیعی خنک می‌کنند: روغن گرم شده به رادیاتور بالا می‌آید، خنک می‌شود و از طریق شیرها به مخزن بازمی‌گردد، چرخه خنک‌کننده مداومی را حفظ می‌کند.

بوشینگ‌ها

دستگاه‌های عایق‌بندی که اجازه می‌دهند رسانه‌های الکتریکی از طریق مخزن عبور کنند، بوشینگ‌ها می‌توانند میدان‌های ولتاژ بالا را تحمل کنند. ترانسفورماتورهای کوچک از بوشینگ‌های پورسلن جامد استفاده می‌کنند، در حالی که واحد‌های بزرگ از بوشینگ‌های نوع م kondansator پر از روغن استفاده می‌کنند. ورود رطوبت یکی از اصلی‌ترین حالت‌های شکست است که از طریق تست‌های عامل توان (مانند تست عامل توان دابل) که نفوذ عایق را نظارت می‌کنند قابل شناسایی است.