Konstrukcija transformatora
Gradnja transformatora i ključni komponenti
Transformator se uglavnom sastoji od magnetskog kruga, električnog kruga, dielektričnog kruga, rezervoara i pomoćnih komponenti. Njegove ključne elemente čine primarni/sekundarni zavojnici i čelični jezgra, gdje je jezgra izrađena od silicijske čelike kako bi formirala kontinuiranu magnetsku stazu. Jezgra transformatora obično su slojevita kako bi se smanjile gubitke struja vrtloga.
Magnetski krug
Magnetski krug sastoji se od jezgre i ogrice, pružajući putanju za magnetski tok. Sadrži slojevitu čeličnu jezgru s dva izolirana zavojnika (primarni i sekundarni), koji su međusobno izolirani i izolirani od jezgre.
Materijal jezgre: Slojevita čelik ili listovi silicijskog čelika, odabrani zbog njihovih niskih gubitaka histerese na standardnim gustoćama magnetskog toka.
Konstrukcijski pojmovi:
Članovi: Vertikalni dijelovi gdje su zavojnici namotani.
Ogrica: Horizontalni dijelovi koji spajaju članove kako bi se završila magnetska staza.
Električni krug
Električni krug sastoji se od primarnih i sekundarnih zavojnika, obično izrađenih od bakra:
Vrste vodilaca:
Vodilac pravokutnog presjeka: Koristi se za zavojnike niske napona i visokog napona u velikim transformatorima.
Vodilac kružnog presjeka: Koristi se u zavojnicima visokog napona manjih transformatora.
Transformatori se klasificiraju prema konstrukciji jezgre i položaju zavojnika u:
Konstrukcija transformatora tipa jezgra
U dizajnu transformatora tipa jezgra, jezgra se formira slojevitom postavljanjem pravokutnih okvirnih struktura. Slojevi su obično rezanji u L-oblike trake, kao što je prikazano na sljedećoj slici. Da bi se smanjila magnetska otpornost na spojevima slojeva, slojevi su raspoređeni na način da se izbjegavaju neprekidne linije spojeva i osigurava se glatka magnetska staza.
Primarni i sekundarni zavojnici su umiješteni naizmjenično kako bi se smanjio otkazni magnetski tok, s polovicom svakog zavojnika raspoređenim bok o bok ili koncentrično na svakom članu jezgre. Tijekom postavljanja, izolacija od bakelita je umetnuta između jezgre i zavojnika niskog napona, između zavojnika niskog i visokog napona, između zavojnika i ogrice, te između člana visokog napona i ogrice, kao što je prikazano na sljedećoj slici. Zavojnik niskog napona je smješten bliže jezgri kako bi se smanjili zahtjevi za izolacijom, optimizirajući tako i učinkovitost materijala i elektroenergetska sigurnost.
Konstrukcija transformatora tipa ljuske
U transformatoru tipa ljuske, pojedinačni slojevi su rezanji u dugacke E- i I-oblike trake (kao što je prikazano na sljedećoj slici), formirajući dva magnetska kruga s troklanacnom jezgrom. Srednji član, dvostruko širok od vanjskih članova, nosi ukupni magnetski tok, dok svaki vanjski član provodi polovicu toka, optimizirajući magnetsku učinkovitost i smanjujući otkaz.
Dizajn i komponente transformatora tipa ljuske
Zavojnici i struktura jezgre transformatora tipa ljuske
Otkazni magnetski tok u transformatorima tipa ljuske smanjuje se podjelom zavojnika, smanjujući reaktanciju. Primarni i sekundarni zavojnici su smješteni zajedno na srednjem članu: zavojnik niskog napona nalazi se uz jezgru, dok je zavojnik visokog napona savijen oko njega. Kako bi se smanjila cijena slojeva, zavojnici su predformirani u cilindrične oblike, a slojevi jezgre su ubačeni naknadno.
Dielektrični krug
Dielektrični krug sastoji se od izolacijskih materijala koji odvajaju vodljive dijelove. Slojevi jezgre (debljine 0,35–0,5 mm za sustave na 50 Hz) su pokriveni ljakom ili oksidnim slojem kako bi se smanjili gubitci struje vrtloga i osigurala električna izolacija između slojeva.
Rezervoari i pribori
Spremnik
Cilindrični rezervoar montiran na krov glavnog rezervoara transformatora, spremnik služi kao rezervoar za izolacijsko ulje. Prima proširenje ulja tijekom rada pod punom opterećenju, sprečavajući nadizraz pritiska tijekom promjene temperature.
Dahalo
Funkcionirajući kao "srce" transformatora, dahalo regulira uvod zraka tijekom proširenja/skupljanja ulja. Silika gel unutar apsorbira vlagu iz dolazećeg zraka, održavajući kvalitetu ulja: novi plavi gel postaje ružičasti kad se nasititi, a suhi gel može sniziti tačku rose zraka ispod -40°C.
Ventil za eksploziju
Tanko aluminijasto cijev instalirana na obje strane transformatora, ventil za eksploziju olakšava pretjerani unutarnji pritisak uzrokovan naglim porastom temperature, štitivši transformator od oštećenja.
Radijator
Odvojivi radijatorski uniti hladit će ulje transformatora putem prirodne konvekcije: zagrijano ulje stupa u radijator, ohladi se i vraća se u rezervoar kroz ventile, održavajući kontinuirani ciklus hlađenja.
Bušnje
Izolacijski uređaji koji omogućuju da električni vodilci prođu kroz rezervoar, bušnje izdržavaju visoke naponske polja. Mali transformatori koriste čvrsta porcelanska bušnja, dok veći jedinice koriste ulje-napunjene kondenzerske bušnje. Ulazak vlage je glavni način otkaza, detektibilan putem mjerenja faktora snage (npr. Doble Power Factor Test) koji nadgleda degradaciju izolacije.
