Izgradnja transformatora
Konstrukcija transformatora i ključni komponenti
Transformator se uglavnom sastoji od magnetske celine, električne celine, dielektrične celine, rezervoara i pomoćnih komponenti. Njegove ključne elemente čine primarni/sekundarni vijci i čelični jezgra, gde je jezgra izrađena od silicijske čelike kako bi se formirao kontinualan magnetski put. Jezgre transformatora su tipično slojevite kako bi se smanjile gubitke strujanja.
Magnetska cela
Magnetska cela se sastoji od jezgre i kolosijala, pružajući put magnetskom fluksu. Sastoji se od slojevite čelične jezgre sa dva izolovana vijca (primarni i sekundarni), oba izolovana jedno od drugog i od jezgre.
Materijal jezgre: Slojevita čelik ili silicijski čelik, izabrani zbog niskih gubitaka histerese na standardnim gustinama fluksa.
Konstrukcioni termini:
Šake: Vertikalni delovi gde su zavijeni vijci.
Kolosijal: Horizontalni delovi koji spajaju šake kako bi se završio magnetski put.
Električna cela
Električna cela se sastoji od primarnih i sekundarnih vijaca, tipično izrađenih od bakra:
Vrste vodilja:
Vodilji pravougaone presečne površine: Koriste se za niskonaponske vijace i visokonaponske vijace u velikim transformatorima.
Vodilji kružnog preseka: Koriste se u visokonaponskim vijacima malih transformatora.
Transformatori se klasifikuju prema konstrukciji jezgre i poziciji vijaca u:
Konstrukcija transformatora s jezgrom
U dizajnu transformatora s jezgrom, jezgra se formira slojevom pravougaonom ramenskom strukturom. Lamelarni slojevi su tipično isečeni u L-oblike trake, kao što je prikazano na slici ispod. Da bi se smanjila magnetska otpornost na spojevima lamela, slojevi su raspoređeni u promenljivom uzorku, eliminirajući kontinualne linije spojeva i osiguravajući glatki magnetski put.
Primarni i sekundarni vijaci su međusobno isprepletani kako bi se smanjio propustan fluks, sa polovinom svakog vijaca raspoređenim bok o bok ili koncentrično na svakoj šaci jezgre. Tijekom postavljanja, između jezgre i niskonaponskog (LN) vijaca, između LN i visokonaponskog (VN) vijaca, između vijaca i kolosijala, te između VN šake i kolosijala, umetnuti su izolacioni materijali od bakelitne forme, kao što je prikazano na slici ispod. LN vijak je pozicioniran bliže jezgri kako bi se smanjili potrebni izolacioni zahtjevi, optimizirajući efikasnost materijala i električnu sigurnost.
Konstrukcija transformatora s omotačem
U transformatoru s omotačem, pojedinačne lamelarni slojevi su isečene u dugacke E- i I-oblike trake (kao što je prikazano na slici ispod), formirajući dve magnetske celine s trošakom jezgre. Centralna šaka, dvostruko šira od vanjskih šaka, nosi ukupan magnetski fluks, dok svaki vanjski deo provodi polovinu fluksa, optimizirajući magnetsku efikasnost i smanjujući propustanje.
Dizajn transformatora s omotačem i komponente transformatora
Struktura vijaca i jezgre transformatora s omotačem
Propustanje fluksa u transformatorima s omotačem se smanjuje podjelom vijaca, smanjujući reaktanciju. Primarni i sekundarni vijaci su smješteni na centralnoj šaci: niskonaponski (LN) vijak je smješten uz jezgru, dok je visokonaponski (VN) vijak obmotan oko njega. Da bi se smanjila cena lamelarnih slojeva, vijaci su preformirani u cilindrične oblike, a nakon toga su umetnuti lamelarni slojevi.
Dielektrična cela
Dielektrična cela se sastoji od izolacionih materijala koji razdvajaju vodive dijelove. Lamelarni slojevi jezgre (0,35–0,5mm deblji za sisteme na 50 Hz) su pokriveni lakom ili oksidnim slojem kako bi se smanjili gubitci strujanja i osigurala električna izolacija između slojeva.
Rezervoari i dodaci
Zbirni rezervoar
Cilindrični rezervoar montiran na krov glavnog rezervoara transformatora, zbirni rezervoar služi kao rezervoar izolacionog ulja. Smješta proširenje ulja tijekom rada pod punom opterećenosti, sprečavajući stvaranje pritiska prilikom fluktuacija temperature.
Dahuljak
Funkcionirajući kao "srce" transformatora, dahuljak reguliše unose vazduha tijekom proširenja/skraćivanja ulja. Silika gel unutar apsorbira vlagu iz dolazećeg vazduha, održavajući kvalitet ulja: novi plavi gel postaje ružičasti kako se nasitava, a sušni gel može sniziti tačku rose vazduha ispod -40°C.
Ekspluzijski ventil
Tank cev od aluminija instalirana na oba kraja transformatora, ekspluzijski ventil olakšava prekomjeran unutarnji pritisak uzrokovan naglim porastom temperature, štiti transformator od oštećenja.
Radijator
Odvojivi radijatorski uniti hladit ulje transformatora prirodnom konvekcijom: zagrijano ulje stupa u radijator, hlađe se i vraća se u rezervoar kroz ventile, održavajući kontinuiran hladnjacijski ciklus.
Čevi
Izolacioni uređaji koji dozvoljavaju da električni vodilji prođu kroz rezervoar, čevi izdržavaju visoke naponske polja. Mali transformatori koriste čvrste porcelanske čeve, dok veliki uniti koriste uljenapunjene kondenzerske čeve. Ulazak vlage je glavni način otkaza, detektibilan putem testova faktora snage (npr. Doble Power Factor Test) koji nadgledaju degradaciju izolacije.
