Konstruksjon av en transformator

Transformerkonstruksjon og nøkkelkomponenter

En transformator består hovedsakelig av en magnetisk sirkuit, elektrisk sirkuit, dielektrisk sirkuit, tank og hjelpemidler. Dens kjerneelementer er primær/sekundær spoler og en stålkerne, med kernen konstruert av silisiumstål for å danne en kontinuerlig magnetisk bane. Transformerkerner er typisk lamellert for å minimere eddystrømtap.

Magnetisk sirkuit

Magnetiske sirkuits består av kjerne og yoke, som gir en bane for magnetisk fluksgjennomstrømning. Det inneholder en lamellert stålkjerne med to isolerte spoler (primær og sekundær), begge isolert fra hverandre og kernen.

• Kernemateriale: Lamellert stål eller silisiumstålplater, valgt for sine lave hysteresetap ved standard flukstettheter.

• Konstruksjonstermer:

• Limber: Vertikale seksjoner der spoler er viklet.

• Yoke: Horisontale seksjoner som forbinder limber for å fullføre den magnetiske banen.

Elektrisk sirkuit

Den elektriske sirkuiten består av primære og sekundære spoler, vanligvis laget av kobber:

• Leitetyper:

• Rektangulære tverrsnittledere: Brukes for lavspansk spoling og høyspansk spoling i store transformer.

• Sirkulære tverrsnittledere: Brukes i høyspanske spoling av små transformer.

Transformer er klassifisert etter kernekonsruksjon og plassering av spoling til:

Kernebasert transformerkonstruksjon

I kernebasert transformerdesign dannes kernen ved lamellering av rektangulære rammebygninger. Lameller er typisk kutte i L-formede stropper, som vist i figuren nedenfor. For å minimere magnetisk motstand ved lamelleringssammenføyninger, er alternerende lag ordnet i et skjevt mønster, noe som eliminere kontinuerlige sammenføyningslinjer og sikrer en jevn magnetisk bane.

Primære og sekundære spoler er inngått for å minimere lekkasje-fluksgjennomstrømning, med halvparten av hver spoling arrangert enten side om side eller sentralt på hver kernelimbe. Under plassering settes bakelittformerisolasjon mellom kernen og lavspansk (LV) spoling, mellom LV og høyspansk (HV) spoling, mellom spoler og yoke, og mellom HV-limben og yoke, som vist i figuren nedenfor. Lavspansk spoling er plassert nærmere kernen for å redusere isolasjonskrav, noe som optimaliserer både materialeffektivitet og elektrisk sikkerhet.

Skalletype transformerkonstruksjon

I en skalletype transformator kuttes individuelle lameller inn i lange E- og I-formede stropper (som vist i figuren nedenfor), som danner to magnetiske sirkuter med en trelimbest kjerne. Den sentrale limben, dobbelt så bred som de ytre limbene, bærer totalt magnetisk fluksgjennomstrømning, mens hver ytre limbe fører halvparten av fluksgjennomstrømningen, noe som optimaliserer magnetisk effektivitet og minimerer lekkasje.

Skalletype transformerdesign og transformerkomponenter

Skalletype transformerspoling og kernestruktur

Lekkasje-fluksgjennomstrømning i skalletype transformer minimeres ved å dele spoling, noe som reduserer reaktans. Primære og sekundære spoler er samlokalisert på den sentrale limben: lavspansk (LV) spoling sitter inntil kernen, med høyspansk (HV) spoling omsluttet rundt den. For å redusere lamelleringkostnad, formes spoling på forhånd til sylindriske former, med kernen lamellert inn etterpå.

Dielektrisk sirkuit

Dielektrisk sirkuit består av isolerende materialer som separerer ledende deler. Kernlameller (0,35–0,5 mm tykk for 50 Hz systemer) er overdekket med vernikk eller en oksidlag for å minimere eddystrømtap og sikre elektrisk isolasjon mellom lag.

Tanker og tilbehør

Konservator

En sylindrisk tank montert på hovedtankens tak, fungerer konservatoren som et reservoar for isolerende olje. Den akkommoderer oljeutvidelse under full belastning, noe som unngår trykkoppbygging når temperaturen varierer.

Pustepose

Som "hjertet" til transformator, regulerer pusteposen luftintak under oljeutvidelse/innsjinking. Silikagel inne i absorbere fuktighet fra innkommande luft, noe som bevarer oljekvaliteten: frisk blå gel blir rosa når den satureres, med tør gel som kan senke luftens daukpunkt under -40°C.

Eksplosjonsventil

En tynn aluminiumsrør installert på begge ender av transformator, eksplosjonsventilen lettet ut av overfladisk trykk som oppstår ved plutselige temperaturstigninger, noe som beskytter transformator mot skade.

Radiator

Avkoplbare radiatorenheter kjøler transformatorolje gjennom naturlig konveksjon: varmet olje stiger inn i radiator, kjøles, og returnerer til tanken gjennom ventilene, noe som opprettholder en kontinuerlig kjølingssyklus.

Bushing

Isolerende enheter som tillater elektriske ledere å passere gjennom tanken, bushinger tåler høyspenningfelt. Små transformer bruker fast porcelænbushing, mens store enheter bruker oljefylte kondensatorbushing. Fuktighetsinntrang er en primær feilmåte, detekterbar gjennom strømfaktortester (f.eks. Doble Strømfaktor Test) som overvåker isolasjonsdegenerering.