Gradnja transformatorja

Gradnja transformatorja in ključni komponenti

Transformator se predvsem sestavlja iz magnetne cirkvit, električne cirkvit, dielektrične cirkvit, rezervoarja in pomožnih komponent. Njegove osnovne elemente predstavljajo primarna/sekundarna viti in jeklenjev jezgre, kjer je jezgro zgrajeno iz silikatnega jekla za oblikovanje zvezne magnetne poti. Jezgra transformatorjev so tipično slojevita, da se zmanjšajo izgube zaradi vrtilnih tokov.

Magnetna cirkvit

Magnetna cirkvit se sestavlja iz jezgra in ramena, ki zagotavljata pot za magnetni tok. Vključuje slojevito jeklenjevo jezgro z dvema izoliranimi navoji (primarnim in sekundarnim), ki sta med seboj in jezgrom izolirana.

• Materijal jezgra: Slojevito jeklo ali listnato silikatno jeklo, izbrano zaradi nizkih histeretskih izgub pri standardnih gostotah magnetnega toka.

• Strukturni pojmi:

• Kraka: Vertikalni deli, kjer so navoje viti.

• Rameno: Horizontalni deli, ki povezujejo krake in dokončujejo magnetno pot.

Električna cirkvit

Električna cirkvit vključuje primarne in sekundarne navije, tipično izdelane iz bakra:

• Vrste vodil:

• Vodila s pravokotnim presekom: Uporabljajo se za nizelektrovalne navije in visokelektrovalne navije v velikih transformatorjih.

• Vodila s krožnim presekom: Uporabljajo se v visokelektrovalnih navijih majhnih transformatorjev.

Transformatorji so razvrščeni glede na gradnjo jezgra in postavitev navijev:

Gradnja transformatorja s jezgrom

V dizajnu transformatorja s jezgrom je jezgro sestavljeno iz slojevitih pravokotnih okvirnih struktur. Sloje so tipično rezanja v L-oblike trakove, kot je prikazano na spodnji sliki. Za zmanjšanje magnetne upornosti na stikih slojev so sloje postavljene v odmikajočem vzorecu, kar odstrani zvezne črtice stikov in zagotovi gladko magnetno pot.

Primarne in sekundarne navije so prepletene, da se zmanjša iztekanje magnetnega toka, s polovico vsakega navija postavljenega bučno ali koncentrično na vsakem kraku jezgra. Med postavitvijo je vstavljena izolacija iz bakelitne forme med jezgrom in nizelektrovnim (NZ) navijem, med NZ in visokelektrovnim (VZ) navijem, med naviji in ramenom ter med VZ krakom in ramenom, kot je prikazano na spodnji sliki. NZ navij je postavljen bliže jezgru, da se zmanjšajo zahteve po izolaciji, optimizira se tako učinkovitost materiala in električna varnost.

Gradnja transformatorja s skošnjo

Pri transformatorju s skošnjo so posamezna sloje rezana v dolge E- in I-oblike trakove (kot je prikazano na spodnji sliki), ki tvorijo dve magnetni cirkviti s tremi kraki jezgra. Srednji krak, dvojno širok kot zunanji kraki, nosi celoten magnetni tok, medtem ko vsak zunanji krak vodi polovico toka, kar optimizira magnetno učinkovitost in zmanjša iztekanje.

Dizajn in komponente transformatorja s skošnjo

Navije in struktura jezgra transformatorja s skošnjo

Iztekanje magnetnega toka v transformatorjih s skošnjo se zmanjša s podrejanjem navijev, s tem pa tudi reaktivno uporno. Primarne in sekundarne navije so skupaj postavljene na srednji krak: nizelektrovn (NZ) navij sedi ob jezgru, s visokelektrovnim (VZ) navijem obkoljenim okoli njega. Za zmanjšanje stroškov slojev so navije predoblikovani v valjkaste oblike, z vstavljanjem slojev jezgra kasneje.

Dielektrična cirkvit

Dielektrična cirkvit vključuje izolacijske materiale, ki ločujejo vodile. Sloje jezgra (0,35–0,5 mm debeli za sisteme na 50 Hz) so pokriti s lakom ali oksidnim slojem, da se zmanjšajo izgube zaradi vrtilnih tokov in zagotovi električna izolacija med sloji.

Rezervoarji in dodatki

Konzervator

Cilindrični rezervoar, nameščen na streho glavnega rezervoarja transformatorja, konzervator deluje kot skladišče izolacijskega olja. Zagotavlja prostor za širjenje olja med delovanjem na polno obremenitvi, s tem preprečujejo tlačno nadprtljavo ob temperaturnih spremembah.

Dihanje

Funkcija dihanja je reguliranje vhoda zraka med širjenjem/skračevanjem olja. Silika gel znotraj absorbuje vlago iz dohodnega zraka, ohranja kakovost olja: sveže modro željezo postane roza, ko se nasiti, suhi gel lahko zniža točko rosne temperature zraka pod -40°C.

Eksplodirni ventil

Tanak aluminijasti cev, nameščen na oba konca transformatorja, eksplodirni ventil omogoča izpuščanje prekomerne notranje tlake, povzročene nenadnimi temperaturnimi skokmi, s tem zaščiti transformator pred poškodbo.

Radiator

Odnehiva radiatorska enota hladi transformatorsko olje preko naravne konvekcije: segreto olje se dvigne v radiator, ohladi in se vrne v rezervoar preko ventila, kar vzdržuje zvezno hlajenje.

Umetnice

Izolacijske naprave, ki omogočajo, da električne vodile prestopijo skozi rezervoar, umetnice odpirajo visoko napetostne polja. Mala transformatorji uporabljajo trdne porcelanske umetnice, medtem ko velike enote uporabljajo oljnične kondenzerske umetnice. Vlaganje vlage je glavni način odpovedi, detektibilno preko testov faktorja moči (npr. Doble Power Factor Test), ki spremljajo degradacijo izolacije.