Quali sono i Tipi di Avvolgimenti dei Trasformatori

Quali sono i tipi di avvolgimenti dei trasformatori?

Tipi di trasformatori

• I trasformatori a nucleo hanno gli avvolgimenti sulle estremità esterne

• I trasformatori a guscio hanno gli avvolgimenti sulle estremità interne

Ci sono principalmente due tipi di trasformatore

• Trasformatore a nucleo

• Trasformatore a guscio

Tipi di avvolgimento utilizzati per i trasformatori a nucleo

Avvolgimenti cilindrici

Questi avvolgimenti sono a strati e utilizzano un conduttore rettangolare o rotondo come mostrato nella Fig.(a) e (b). I conduttori sono avvolti sui lati piatti come mostrato nella Fig.(c) e sul lato a costole nella Fig.(d).

Utilizzo degli avvolgimenti cilindrici

Gli avvolgimenti cilindrici sono avvolgimenti a bassa tensione utilizzati fino a 6,6 kV per kVA fino a 600-750, con una corrente compresa tra 10 e 600 A.

Avvolgimenti elicoidali

Utilizziamo avvolgimenti elicoidali per trasformatori a bassa tensione e alta capacità, dove la corrente è più elevata, ma il numero di spire è minore. La potenza del trasformatore varia da 160 a 1000 kVA, da 0,23 a 15 kV. Per garantire una resistenza meccanica adeguata, la sezione trasversale della striscia non deve essere inferiore a 75-100 mm quadrati. Il numero massimo di strisce utilizzate in parallelo per formare un conduttore è 16.

Esistono tre tipi

• Avvolgimento elicoidale singolo

• Avvolgimento elicoidale doppio

• Avvolgimento disco-elicoidale

Gli avvolgimenti elicoidali singoli consistono in un avvolgimento in direzione assiale lungo una linea elicoidale con un'inclinazione. C'è solo uno strato di spire in ogni avvolgimento. Il vantaggio dell'avvolgimento elicoidale doppio è che riduce le perdite per correnti indotte nei conduttori. Questo è dovuto al numero ridotto di conduttori paralleli situati nella direzione radiale.

Negli avvolgimenti disco-elicoidali, le strisce parallele sono posizionate l'una accanto all'altra nella direzione radiale per coprire l'intera profondità radiale dell'avvolgimento.

Avvolgimento elicoidale a più strati

Lo utilizziamo comunemente per tensioni elevate superiori a 110 kV. Questi tipi di avvolgimento consistono in diversi strati cilindrici avvolti concentricamente e collegati in serie.

Rendiamo gli strati esterni più corti rispetto a quelli interni per distribuire uniformemente la capacità. Questi avvolgimenti migliorano principalmente il comportamento dei trasformatori durante le sovratensioni.

Avvolgimento incrociato

Questi avvolgimenti sono utilizzati negli avvolgimenti ad alta tensione dei piccoli trasformatori. I conduttori sono fili tondi rivestiti di carta o strisce. Gli avvolgimenti sono divisi in diverse spire per ridurre la tensione tra strati adiacenti. Queste spire sono separate assialmente da 0,5 a 1 mm, con la tensione tra spire adiacenti mantenuta entro 800-1000 V.

L'estremità interna di una spira è collegata all'estremità di uscita della spira adiacente, come mostrato nella figura sopra. La lunghezza assiale effettiva di ciascuna spira è di circa 50 mm, mentre lo spazio tra due spire è di circa 6 mm per ospitare blocchi di materiale isolante.

La larghezza della spira è di 25-50 mm. L'avvolgimento incrociato ha una maggiore resistenza rispetto all'avvolgimento cilindrico in condizioni normali. Tuttavia, l'avvolgimento incrociato ha una resistenza impulso inferiore rispetto a quello cilindrico. Questo tipo ha anche costi di manodopera più elevati.

Avvolgimento a disco e avvolgimento continuo a disco

Utilizzato principalmente per trasformatori ad alta capacità. L'avvolgimento consiste in una serie o parallelo di bobine o dischi piani. Le bobine sono formate con strisce rettangolari avvolte spiralmente dal centro verso l'esterno nella direzione radiale, come mostrato nella figura sottostante.

I conduttori possono essere una singola striscia o multiple strisce avvolte in parallelo sul lato piatto. Questo rende costruzioni robuste per questo tipo di avvolgimenti. I dischi sono separati tra loro con settori di press-board attaccati a strisce verticali.

Gli spaziatrici verticali e orizzontali forniscono canali radiali e assiali per la circolazione libera dell'olio, che entra in contatto con ogni spira. L'area del conduttore varia da 4 a 50 mm quadrati e i limiti di corrente sono 12-600 A. La larghezza minima del canale dell'olio è di 6 mm per 35 kV. Il vantaggio degli avvolgimenti a disco e continui è la maggiore resistenza assiale e la convenienza.

Avvolgimenti per trasformatori a guscio

Avvolgimento a sandwich

Permette un facile controllo sulla reattività: quanto più vicini sono due avvolgimenti sullo stesso asse magnetico, tanto maggiore è la proporzione di flusso reciproco e tanto minore è il flusso di dispersione.

Il flusso di dispersione può essere ridotto suddividendo le sezioni a bassa e alta tensione. Le sezioni a bassa tensione esterne, note come mezze spire, contengono metà delle spire delle sezioni a bassa tensione normali.

Per bilanciare le forze magnetomotive delle sezioni adiacenti, ogni sezione normale, sia a bassa che ad alta tensione, porta lo stesso numero di ampere-spire. Più alto è il grado di suddivisione, minore è la reattività.

Vantaggi degli avvolgimenti a guscio nei trasformatori

• Alta capacità di resistenza ai cortocircuiti

• Alta resistenza meccanica

• Alta resistenza dielettrica

• Ottimo controllo del flusso magnetico di dispersione

• Efficiente capacità di raffreddamento

• Design flessibile

• Dimensioni compatte

• Design altamente affidabile