Transformerin rakentaminen

Transformaattorin rakenne ja keskeiset komponentit

Transformaattori koostuu pääasiassa magneettisesta piiristä, sähköisestä piiristä, dielektrisestä piiristä, säiliöstä ja apukomponenteista. Sen ydinosa on ensimmäinen/sekundaarinen kiertokappale ja teräslevy, jossa levyn rakennetaan silikiterästä muodostamaan jatkuva magneettinen polku. Transformaattorin ytimet ovat yleensä levykkisiä vähentääkseen pyörteiden kulutusta.

Magneettinen piiri

Magneettinen piiri koostuu ytimestä ja kupesta, jotka tarjoavat reitin magneettiselle virralle. Siihen sisältyy levykkinen teräslevy ja kaksi erillistä kiertokappaleita (ensimmäinen ja sekundaarinen), jotka on eristetty toisistaan ja levystä.

• Ytimen materiaali: Levykkinen teräs tai silikiteräslevyt, joita valitaan niiden matalien hystereesikulutusten vuoksi normaalilla virran tiheydellä.

• Rakenteelliset termit:

• Jalat: Pystysuorat osat, joille kiertokappaleet ovat kytketty.

• Kupi: Vaakasuorat osat, jotka yhdistävät jalat suorittamaan magneettisen polun.

Sähköinen piiri

Sähköinen piiri koostuu ensimmäisestä ja sekundaarisesta kiertokappaleesta, jotka on yleensä tehty kuparista:

• Johdon tyypit:

• Suorakulmainen poikkileikkausjohdot: Käytetään alavolttikiertokappaleissa ja isojen transformaattoreiden korkeavolttikiertokappaleissa.

• Ympyrämuotoinen poikkileikkausjohdot: Käytetään pienissä transformaattoreissa korkeavolttikiertokappaleissa.

Transformaattorit luokitellaan ytimen rakenteen ja kiertokappaleiden sijoituksen perusteella seuraavasti:

Ytimen tyyppinen transformaattorin rakenne

Ytimen tyyppisessä transformaattorin suunnittelussa ydin muodostetaan leviöidyn suorakulmion muotoisten rakenneosien avulla. Leviöt on yleensä leikattu L-muotoiseksi nauhoiksi, kuten alla olevassa kuvassa näkyvästi. Vähentääkseen magneettista vastusta leviön yhtymäkohtissa vaihtoehtoiset kerrokset on asetettu vinosti, mikä poistaa jatkuvia yhtymäviivoja ja varmistaa sileän magneettisen polun.

Ensimmäinen ja sekundaarinen kiertokappale on välistetty vähentääkseen vuotavaa magneettivirtaa, jossa puolet jokaisesta kiertokappaleesta on sijoitettu vierekkäin tai keskitetysti jokaisen ytimeen. Asetuksen aikana bakelititeollisuuden eristysmaterialia lisätään ytimen ja alavolttikiertokappaleen välille, alavoltti- ja korkeavolttikiertokappaleiden välille, kiertokappeleen ja kupin välille sekä korkeavolttijalkan ja kupin välille, kuten alla olevassa kuvassa näkyvästi. Alavolttikiertokappale on sijoitettu lähemmäksi ytimettä vähentääkseen eristyksenvaateita, optimoimalla samalla materiaalien tehokkuutta ja sähköistä turvallisuutta.

Kotelon tyyppinen transformaattorin rakenne

Kotelon tyyppisessä transformaattorissa yksittäiset leviöt on leikattu pitkiin E- ja I-muotoisiin nauhoihin (kuten alla olevassa kuvassa näkyvästi), muodostaen kaksi magneettista piiriä kolmeen jalkaan. Keski-jalka, jonka leveys on kaksinkertainen ulkoisten jalkojen verrattuna, kuljettaa koko magneettisen virran, kun taas jokainen ulkojalka kuljettaa puolet virrasta, optimoimalla magneettista tehokkuutta ja vähentäen vuotavaa magneettivirtaa.

Kotelon tyyppinen transformaattorin suunnittelu ja transformaattorin komponentit

Kotelon tyyppinen transformaattorin kiertokappaleen ja ytimen rakenne

Kotelon tyyppisissä transformaattoreissa vuotavan magneettivirran vähentämiseksi kiertokappaleet on jaoteltu, mikä vähentää reaktanssia. Ensimmäinen ja sekundaarinen kiertokappale on sijoitettu keski-jalkaan: alavolttikiertokappale sijaitsee ytimen vieressä, kun taas korkeavolttikiertokappale on kytketty sen ympärille. Levityskustannusten vähentämiseksi kiertokappaleet muovataan ensin lieriömuotoisiksi, ja sitten ytimen leviöt lisätään niiden sisälle.

Dielektrinen piiri

Dielektrinen piiri koostuu eristämisaineista, jotka erottavat johtavat osat toisistaan. Ytimen leviöt (0,35–0,5 mm paksuiset 50 Hz -järjestelmille) on maalattu verholle tai oxideerattu vähentääkseen pyörteiden kulutusta ja varmistamaan sähköinen eristys kerrosten välillä.

Säiliöt ja lisävarusteet

Varastosäiliö

Sylinterimainen säiliö, joka on kiinnitetty transformaattorin pääsäiliön katolle, varastosäiliö toimii eristävän öljyn varastona. Se ottaa huomioon öljyn laajenemisen täysiin ladataan toiminta-aikana, estäen paineen nousua lämpötilan vaihtellessa.

Hengitysjärjestelmä

Toimien transformaattorin "sydämenä", hengitysjärjestelmä säätelee ilman puhautumista öljyn laajenemisen/tiivistymisen aikana. Silikaageli sisällä imee kosteutta sisään tulevalta ilmaa, säilyttäen öljyn laadun: uusi sininen geli muuttuu vaaleanpunaiseksi, kun se saturaattuu, ja kuiva geli on kykenevä alentamaan ilman kastepistettä alle -40 °C.

Purkauksen venttiili

Ohut alumiiniputki, joka on asennettu transformaattorin molempiin päihin, purkauksen venttiili lievittää ylikuormituksen aiheuttamaa sisäistä painetta, suojelemalla transformaattoria vahingolta.

Lämpövaihtaja

Irrotettavat lämpövaihtajayksiköt jähmettävät transformaattorin öljyä luonnollisen konvektion kautta: lämmintä öljyä nousee lämpövaihtajaan, jäähtyy ja palaa takaisin säiliöön putkien kautta, ylläpitäen jatkuvaa jähdytyskierrosta.

Putket

Eristykselliset laitteet, jotka sallivat sähköjohtimet kulkea säiliön läpi, putket kestävät korkeita jännitteitä. Pienet transformaattorit käyttävät kiinteitä porseleeni-putkeit, kun taas isot yksiköt käyttävät öljyllä täytettyjä kondensaattori-putkeit. Kosteuden pääsy on yleisin epäonnistumistapa, jota voidaan havaita voimafaktoritestien (kuten Doble Power Factor Test) avulla, jotka valvovat eristyksen heikkenemistä.