Konstruktion av en transformer

Transformerkonstruktion och viktiga komponenter

En transformer består huvudsakligen av en magnetisk krets, en elektrisk krets, en dielektrisk krets, en tank och hjälpkomponenter. Dess kärnelement är primär/sekundär vindning och en stålkärna, där kärnan är konstruerad av siliciumstål för att skapa en kontinuerlig magnetisk väg. Transformerkärnor är vanligtvis laminerade för att minimera virvlande strömssvinn.

Magnetisk krets

Den magnetiska kretsen består av kärnan och stöden, vilket ger en väg för magnetflöde. Den innehåller en laminerad stålkärna med två isolerade spolar (primär och sekundär), båda isolerade från varandra och kärnan.

• Kärnmaterial: Laminerat stål eller siliciumstålplattor, valda för deras låga hysteresissvinn vid standardflödestätheter.

• Konstruktionstermer:

• Led: Vertikala delar där spolar är virade.

• Stöd: Horisontella delar som ansluter led för att slutföra den magnetiska vägen.

Elektrisk krets

Den elektriska kretsen består av primär och sekundär vindning, vanligtvis gjorda av koppar:

• Föraretyper:

• Förare med rektangulärt tvärsnitt: Används för lågspänningsvindningar och högspänningsvindningar i stora transformer.

• Förare med cirkulärt tvärsnitt: Används i högspänningsvindningar av små transformer.

Transformer klassificeras efter kärnkonstruktion och vindningsplacering i:

Kärntypens transformerkonstruktion

I kärntypens transformerdesign bildas kärnan genom laminering av rektangulära ramstrukturer. Laminationerna är vanligtvis skurna till L-formade band, som illustreras i figuren nedan. För att minimera magnetisk motståndskraft vid laminationfogar arrangeras alternerande lager i ett stegrad mönster, vilket elimineras kontinuerliga foglinjer och säkerställer en jämn magnetisk väg.

Primär och sekundär vindning är interfolierade för att minimera läckageflöde, med hälften av varje vindning placerad antingen sida vid sida eller koncentriskt på varje kärnled. Under placering infogas bakelitformerisolering mellan kärnan och lågspännings (LV) vindning, mellan LV och högspännings (HV) vindning, mellan spolar och stöd, och mellan HV-led och stöd, som visas i figuren nedan. LV-vindningen placeras närmare kärnan för att minska isoleringskrav, vilket optimerar både materialutnyttjande och elektrisk säkerhet.

Skalformig transformerkonstruktion

I en skalformig transformer skärs individuella laminationer till långa E- och I-formade band (som visas i figuren nedan), vilket bildar två magnetiska kretsar med en treledskärna. Den centrala leden, två gånger så bred som de yttre leden, bär det totala magnetiska flödet, medan varje yttre led försvarar hälften av flödet, vilket optimerar magnetisk effektivitet och minimerar läckage.

Skalformig transformerdesign och transformerkomponenter

Skalformig transformer vindning och kärnstruktur

Läckageflöde i skalformiga transformer minimeras genom underdelning av vindningar, vilket minskar reaktans. Primär och sekundär vindning är samlokalisera på den centrala led: lågspännings (LV) vindningen sitter intill kärnan, med högspännings (HV) vindning omgiven av den. För att skära ner på laminationskostnader formges vindningar i förväg till cylindriska former, med kärnlaminationer insatta efteråt.

Dielektrisk krets

Den dielektriska kretsen består av isolerande material som separerar ledande delar. Kärnlaminationer (0,35–0,5 mm tjocka för 50 Hz-system) är belagda med lack eller en oxidlager för att minimera virvlande strömssvinn och säkerställa elektrisk isolering mellan lager.

Tankar och tillbehör

Konservator

En cylinderformad tank monterad på transformerhuvudtankens tak fungerar konservatorn som en isolerande oljeförråd. Den rymmer oljeexpansion under fullbelastning, vilket förhindrar tryckbyggning när temperaturen fluktuerar.

Andningsorgan

Fungerar som "hjärtat" i transformer reglerar andningsorganet luftintag under oljeexpansion/kontraktion. Silikagel inuti absorberar fukt från inkommande luft, vilket bevarar oljekvaliteten: frisk blå gel blir rosa när den mättas, med torr gel kapabel att sänka luftens daggpunkt under -40°C.

Explosionsventil

En tunn aluminiumrör installerat vid båda transformerändar, explosionsventilen lätter överdriven interntryck orsakat av plötsliga temperatursteg, skyddar transformer från skada.

Radiator

Avmonterbara radiatorenheter kyltransformerolja via naturlig konvektion: uppvärmad olja stiger in i radiatoren, kyls och återvänder till tanken genom ventiler, vilket upprätthåller en kontinuerlig kylningscykel.

Bushingar

Isolerande enheter som tillåter elektriska ledare att passera genom tanken, bushingar tål höga spänningsfält. Små transformer använder fasta porcelainsbushingar, medan stora enheter använder olje-fyllda kondensortyper. Fuktinträngning är den primära felmodellen, detekterbar via spänningsfaktortester (t.ex. Doble Spänningsfaktortest) som övervakar isoleringsförbättring.