การสร้างหม้อแปลงไฟฟ้า

การสร้างหม้อแปลงและส่วนประกอบหลัก

หม้อแปลงประกอบด้วยวงจรแม่เหล็ก วงจรไฟฟ้า วงจรฉนวน เครื่องมือบรรจุ และอุปกรณ์เสริม ส่วนประกอบสำคัญคือขดลวดหลัก/ขดลวดรองและแกนเหล็ก ซึ่งแกนถูกสร้างจากเหล็กซิลิคอนเพื่อสร้างทางเดินแม่เหล็กที่ต่อเนื่อง แกนหม้อแปลงโดยทั่วไปจะเป็นแผ่นเรียงซ้อนเพื่อลดการสูญเสียกระแสวน

วงจรแม่เหล็ก

วงจรแม่เหล็กประกอบด้วยแกนและยอก ให้ทางเดินสำหรับฟลักซ์แม่เหล็ก มีแกนเหล็กเรียงซ้อนกับสองขดลวดฉนวน (ขดลวดหลักและขดลวดรอง) ทั้งหมดแยกออกจากกันและจากแกน

• วัสดุแกน: เหล็กแผ่นเรียงซ้อนหรือแผ่นเหล็กซิลิคอน เลือกใช้เนื่องจากมีการสูญเสียฮิสเตอรีสิสต่ำที่ความหนาแน่นฟลักซ์มาตรฐาน

• คำศัพท์โครงสร้าง:

• แขน: ส่วนแนวตั้งที่ขดลวดถูกพัน

• ยอก: ส่วนแนวนอนเชื่อมแขนเพื่อทำให้ทางเดินแม่เหล็กสมบูรณ์

วงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยขดลวดหลักและขดลวดรอง โดยทั่วไปทำจากทองแดง:

• ประเภทของผู้นำไฟฟ้า:

• ผู้นำไฟฟ้ารูปสี่เหลี่ยม: ใช้สำหรับขดลวดแรงดันต่ำและขดลวดแรงดันสูงในหม้อแปลงขนาดใหญ่

• ผู้นำไฟฟ้ารูปวงกลม: ใช้ในขดลวดแรงดันสูงของหม้อแปลงขนาดเล็ก

หม้อแปลงแบ่งตามการสร้างแกนและการวางขดลวดเป็น:

การสร้างหม้อแปลงแบบแกน

ในการออกแบบหม้อแปลงแบบแกน แกนถูกสร้างจากการเรียงซ้อนโครงสร้างรูปสี่เหลี่ยม แผ่นเรียงซ้อนโดยทั่วไปจะตัดเป็นแผ่นรูป L ตามภาพด้านล่าง เพื่อลดความต้านทานแม่เหล็กที่รอยต่อของแผ่นเรียงซ้อน ชั้นสลับกันจะถูกจัดเรียงอย่างสลับกัน เพื่อไม่ให้มีเส้นต่อเนื่องและทำให้ทางเดินแม่เหล็กราบรื่น

ขดลวดหลักและขดลวดรองถูกวางสลับกันเพื่อลดฟลักซ์รั่ว ครึ่งหนึ่งของแต่ละขดลวดถูกวางขนานหรือรอบ ๆ บนแขนแกนแต่ละข้าง ระหว่างการวาง ฉนวน Bakelite จะถูกใส่ระหว่างแกนและขดลวดแรงดันต่ำ (LV) ระหว่าง LV และขดลวดแรงดันสูง (HV) ระหว่างขดลวดและยอก และระหว่างแขน HV และยอก ตามภาพด้านล่าง ขดลวด LV ถูกวางใกล้แกนเพื่อลดความต้องการฉนวน ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้วัสดุและความปลอดภัยทางไฟฟ้า

การสร้างหม้อแปลงแบบเปลือก

ในการออกแบบหม้อแปลงแบบเปลือก แผ่นเรียงซ้อนแต่ละแผ่นถูกตัดเป็นแผ่นรูป E และ I ยาว (ตามภาพด้านล่าง) สร้างวงจรแม่เหล็กสองวงจรด้วยแกนสามแขน แขนกลางกว้างสองเท่าของแขนด้านนอก นำฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด ในขณะที่แขนด้านนอกนำฟลักซ์ครึ่งหนึ่ง ปรับปรุงประสิทธิภาพแม่เหล็กและลดฟลักซ์รั่ว

การออกแบบหม้อแปลงแบบเปลือกและส่วนประกอบหม้อแปลง

โครงสร้างขดลวดและแกนหม้อแปลงแบบเปลือก

ฟลักซ์รั่วในหม้อแปลงแบบเปลือกถูกลดลงโดยการแบ่งขดลวด ลดปฏิกิริยา ขดลวดหลักและขดลวดรองถูกวางร่วมกันบนแขนกลาง: ขดลวดแรงดันต่ำ (LV) วางใกล้แกน พร้อมขดลวดแรงดันสูง (HV) ห่อรอบ ในการลดค่าใช้จ่ายของแผ่นเรียงซ้อน ขดลวดถูกเตรียมเป็นรูปทรงกระบอก แล้วแทรกแผ่นเรียงซ้อนเข้าไปภายหลัง

วงจรฉนวน

วงจรฉนวนประกอบด้วยวัสดุฉนวนที่แยกส่วนที่นำไฟฟ้า แผ่นเรียงซ้อนของแกน (หนา 0.35-0.5 มม. สำหรับระบบ 50 Hz) ถูกเคลือบด้วย vanish หรือชั้นออกไซด์เพื่อลดการสูญเสียกระแสวนและรับประกันการแยกทางไฟฟ้าระหว่างชั้น

เครื่องมือบรรจุและอุปกรณ์เสริม

คอนเซอร์เวเตอร์

ถังทรงกระบอกที่ติดตั้งบนหลังคาถังหลักของหม้อแปลง คอนเซอร์เวเตอร์ทำงานเป็นที่เก็บน้ำมันฉนวน รองรับการขยายตัวของน้ำมันในระหว่างการทำงานที่โหลดเต็ม ป้องกันการสะสมแรงดันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

เบรเธอร์

ทำงานเป็น "หัวใจ" ของหม้อแปลง เบรเธอร์ควบคุมการดูดอากาศในระหว่างการขยายตัว/หดตัวของน้ำมัน สารซิลิก้าเจลภายในดูดความชื้นจากอากาศที่เข้ามา รักษาคุณภาพน้ำมัน: เจลสีฟ้าสดใหม่จะกลายเป็นสีชมพูเมื่ออิ่มตัว เจลแห้งสามารถลดจุดจืดของอากาศต่ำกว่า -40°C

วาล์วระบายแรงดัน

ท่ออะลูมิเนียมบางที่ติดตั้งที่ทั้งสองปลายของหม้อแปลง วาล์วระบายแรงดันช่วยลดแรงดันภายในที่เกิดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน ป้องกันความเสียหายของหม้อแปลง

รังสี

หน่วยรังสีที่ถอดออกได้ช่วยให้น้ำมันหม้อแปลงเย็นลงโดยการพาความร้อนตามธรรมชาติ: น้ำมันที่ร้อนขึ้นจะขึ้นไปในรังสี แล้วเย็นลงและกลับไปยังถังผ่านวาล์ว รักษาวงจรทำความเย็นต่อเนื่อง

บุชชิง

อุปกรณ์ฉนวนที่อนุญาตให้ผู้นำไฟฟ้าผ่านถัง บุชชิงทนต่อสนามไฟฟ้าแรงสูง หม้อแปลงขนาดเล็กใช้บุชชิงพอร์ซเลนแข็ง ในขณะที่หม้อแปลงขนาดใหญ่ใช้บุชชิงแบบคอนเดนเซอร์ที่บรรจุน้ำมัน การเข้าของความชื้นเป็นสาเหตุการชำรุดหลัก ตรวจพบได้โดยการทดสอบแฟคเตอร์กำลัง (เช่น ทดสอบแฟคเตอร์กำลัง Doble) ที่ตรวจสอบการเสื่อมสภาพของฉนวน