Pembinaan Sebuah Transformator

Pembinaan Transformator dan Komponen Utama

Transformator terutamanya terdiri daripada litar magnet, litar elektrik, litar dielektrik, tangki, dan komponen tambahan. Unsur-unsur utamanya adalah kumparan primer/sekunder dan inti besi, dengan inti dibina daripada besi silikon untuk membentuk jalur magnetik yang berterusan. Inti transformator biasanya berlapis-lapis untuk mengurangkan kerugian arus eddy.

Litar Magnet

Litar magnet terdiri daripada inti dan yoke, menyediakan jalan bagi fluks magnet. Ia mempunyai inti besi berlapis dengan dua gegelung (primer dan sekunder) yang dipisahkan satu sama lain dan dari inti.

• Bahan Inti: Lembaran besi berlapis atau lembaran besi silikon, dipilih kerana kehilangan histeresis rendah pada ketumpatan fluks piawai.

• Terminologi Struktur:

• Lengan: Bahagian menegak di mana gegelung dipasang.

• Yoke: Bahagian mendatar yang menghubungkan lengan untuk melengkapkan jalur magnetik.

Litar Elektrik

Litar elektrik terdiri daripada kumparan primer dan sekunder, biasanya diperbuat daripada kuprum:

• Jenis Penghantar:

• Penghantar bersilang segi empat: Digunakan untuk kumparan tegangan rendah dan kumparan tegangan tinggi dalam transformator besar.

• Penghantar bersilang bulat: Digunakan dalam kumparan tegangan tinggi transformator kecil.

Transformator diklasifikasikan berdasarkan pembinaan inti dan penempatan kumparan kepada:

Pembinaan Transformator Jenis Inti

Dalam reka bentuk transformator jenis inti, inti dibentuk dengan melapiskan struktur bingkai segi empat. Lapisan biasanya dipotong menjadi jalur berbentuk L, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Untuk mengurangkan rintangan magnetik di sambungan lapisan, lapisan bergantian disusun secara bertingkat, menghapuskan garis sambungan berterusan dan memastikan jalur magnetik yang lancar.

Kumparan primer dan sekunder disusun berselang-seli untuk mengurangkan fluks bocor, dengan setengah setiap kumparan disusun sama ada sisi-ke-sisi atau sepusat pada setiap lengan inti. Semasa penempatan, insulator bekas bakelite dimasukkan antara inti dan kumparan tegangan rendah (LV), antara LV dan kumparan tegangan tinggi (HV), antara gegelung dan yoke, dan antara lengan HV dan yoke, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Kumparan LV diletakkan lebih dekat ke inti untuk mengurangkan keperluan insulasi, mengoptimumkan efisiensi bahan dan keselamatan elektrik.

Pembinaan Transformator Jenis Cangkerang

Dalam transformator jenis cangkerang, lapisan individu dipotong menjadi jalur berbentuk E dan I yang panjang (seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah), membentuk dua litar magnet dengan inti tiga lengan. Lengan tengah, dua kali lebar lengan luar, membawa fluks magnetik total, sementara setiap lengan luar menghantar separuh fluks, mengoptimumkan kecekapan magnetik dan mengurangkan bocoran.

Reka Bentuk dan Komponen Transformator Jenis Cangkerang

Struktur Gegelung dan Inti Transformator Jenis Cangkerang

Fluks bocor dalam transformator jenis cangkerang diminimumkan dengan memecah kumparan, mengurangkan reaktans. Kumparan primer dan sekunder diletakkan bersama-sama pada lengan tengah: kumparan tegangan rendah (LV) diletakkan bersebelahan dengan inti, dengan kumparan tegangan tinggi (HV) dililit di sekelilingnya. Untuk mengurangkan kos lapisan, kumparan dibentuk terlebih dahulu menjadi bentuk silinder, dengan lapisan inti dimasukkan kemudian.

Litar Dielektrik

Litar dielektrik terdiri daripada bahan insulasi yang memisahkan bahagian konduktif. Lapisan inti (0.35–0.5mm tebal untuk sistem 50 Hz) dilapisi dengan vernis atau lapisan oksida untuk mengurangkan kerugian arus eddy dan memastikan isolasi elektrik antara lapisan.

Tangki dan Aksesori

Konservator

Tangki silinder yang dipasang di atas bumbung tangki utama transformator, konservator bertindak sebagai reservoir minyak insulasi. Ia menerima ekspansi minyak semasa operasi beban penuh, mencegah peningkatan tekanan apabila suhu berubah.

Pernafasan

Berfungsi sebagai "hati" transformator, pernafasan mengatur pengambilan udara semasa ekspansi/kontraksi minyak. Gel silika di dalamnya menyerap kelembapan dari udara masuk, memelihara kualiti minyak: gel biru segar berubah menjadi merah jambu apabila ia jenuh, dengan gel kering mampu menurunkan titik embun udara di bawah -40°C.

Penyahpelepasan Letupan

Pipa aluminium nipis yang dipasang di kedua-dua hujung transformator, penyahpelepasan letupan meredakan tekanan dalaman berlebihan yang disebabkan oleh lonjakan suhu mendadak, melindungi transformator daripada kerosakan.

Radiator

Unit radiator yang boleh dilepas mendinginkan minyak transformator melalui konveksi semula jadi: minyak panas naik ke radiator, mendingin, dan kembali ke tangki melalui klep, memelihara siklus pendinginan yang berterusan.

Bushing

Peranti insulasi yang membolehkan penghantar elektrik melalui tangki, bushing mampu menahan medan tegangan tinggi. Transformator kecil menggunakan bushing porcelen padat, manakala unit besar menggunakan bushing kondenser berisi minyak. Penyusupan kelembapan adalah mod gagal utama, boleh dikesan melalui ujian faktor kuasa (contohnya, Ujian Faktor Kuasa Doble) yang memantau penurunan insulasi.