Обмотки трансформаторов

Конструкция обмоток трансформаторов должна удовлетворять условиям высокой электрической и механической прочности, а также нагревостой-кости. Кроме того, технология изготовления обмоток должна быть по возможности простой и недорогой, а электрические потери в обмотках должны находиться в установленных пределах. Конструкции обмоток в зависимости от номинального тока и номинального напряжения обмотки весьма разнообразны.

Обмотки изготовляются из медного, а в последнее время часто также из алюминиевого провода. Плотность тока в медных обмотках масляных трансформаторов находится в пределах 2—4,5 а/мм², а в сухих трансформаторах 1,2—3,0 а/мм². Верхние пределы относятся к более мощным трансформаторам. В алюминиевых обмотках плотность тока на 40—45% меньше. Для изготовления обмоток применяются круглые провода сечением 0,02—10 мм² и прямоугольные сечением 6—60 мм². Во многих случаях витки и катушки обмоток наматываются из определенного количества параллельных проводников.

Обмотки масляных трансформаторов изготовляются из проводов с эмалевой и хлопчатобумажной изоляцией (круглые сечения)

Рис. 12-15. Концентрические (а) и чередующиеся-(б) обмотки

и из проводов, изолированных двумя слоями кабельной бумаги и хлопчатобумажной пряжей (прямоугольные сечения). В сухих силовых трансформаторах применяются провода с нагревостойкой изоляцией из стекловолокна.

По способу расположения на стержнях и по взаимному расположению обмоток высшего напряжения ВН и низшего напряжения НН обмотки разделяются на концентрические (рис. 12-15, а) и чередующиеся (рис. 12-15, б). В первом случае обмотки ВН и НН

расположены относительно друг друга и вокруг стержня концентрически, причем ближе к стержню обычно находится обмотка НН, так как изоляция обмотки от стержня при этом облегчается. В чередующихся обмотках катушки ВН и НН чередуются вдоль стержня по высоте. Чередующиеся обмотки имеют более полную электромагнитную связь, однако они сложнее в изготовлении и в случае высоких напряжений изоляция обмоток друг от друг усложняется. Поэтому в силовых трансформаторах обычно применяются концеЁтрические обмотки, разновидности которых кратко рассматриваются ниже.

Многослойные цилиндрические обмотки (рис. 12-16) изготовляются из круглых или прямоугольных проводников, которые размещаются вдоль стержня в несколько слоев, причем между слоями прокладывается изоляция из кабельной бумаги. При большом количестве слоев обмотка подразделяется на две концентрические катушки, между которыми оставляется канал для охлаждения. Эти обмотки применяются при мощностях на стержень 5_СТ «g; 200 т -а, при токе на обмотку стержня /_ст =^ 135 а и напряжения (/_л „ ==^ 35 кв,

Многослойные цилиндрические катушечные обмотки (рис, 12-17) наматываются из круглого провода и состоят из многослойных дисковых катушек, расположенных вдоль стержня. Между катушками (через каждую катушку или через две-три катушки) могут быть оставлены радиальные каналы для охлаждения. Такие обмотки применяются на стороне высшего напряжения при 5_СТ ^ 335 кв -а, /_ст =sc 45 а и и_{я- н} «^ 35 кв.

Однослойные и двухслойные цилиндрические обмотки (рис. 12-18) наматываются из одного или нескольких (до четырех) параллельных

Рис 12-16. Многослойная цилиндрическая обмотка

Рис. 12-17. Многослойная цилиндрическая катушечная обмотка

прямоугольных проводников и применяются при S_CT«s200 ква, /_ст < 800 а и и_я н =s£ 6 кв.

Винтовые обмотки (рис. 12-19) наматываются из ряда параллельных прямоугольных проводников (от 4 до 20), прилегающих друг к другу в радиальном направлении. При большом количестве параллельные проводники могут располагаться также в каждом витке в несколько слоев в аксиальном направлении или же обмотка выполняется многоходовой, т. е. параллельные проводники разбиваются на 2—4 группы и каждая группа образует самостоятельный винтовой ход обмотки.

Когда в радиальном направлении рядом располагается несколько параллельных проводников, то ток распределяется между ними Неравномерно, что вызывает увеличение потерь. Причиной неравномерного распределения тока является то, что такие элементарные витки, состоящие из одного параллельного проводника, сцепляются с разными по величине магнитными потоками и в них индуктируются разные э, д. с. Такая разница в потокосцеплениях

обусловлена магнитными потоками рассеяния (см. § 14-1 и 14-4), которые проходят в пространстве, занимаемом обмотками. Иными словами, можно сказать, что причиной увеличения потерь являются вихревые токи, индуктируемые магнитным полем в про-

Рис 12-18 Двухслойная цилиндрическая обмотка

Рис 12-19 Винтовая обмотка

водниках обмотки и вызывающие явление поверхностного эффекта. Вследствие этого активное сопротивление обмотки увеличивается.

Для обеспечения достаточно равномерного распределения тока между проводниками необходимо произрести транспозицию (перекладку) параллельных проводников, образующих виток (рис. 12-20). При полной транспозиции каждый проводник занимает в радиальном направлении поочередно все положения воз- _Рис,_{т Схемы ц}_ можные в пределах одного витка. Часто _{ной тра}нспозиции парал-производится только частичная транс- дельных проводников позиция проводников. Транспозиция осуществляется в нескольких местах по высоте стержня.

Винтовыми выполняются обмотки низшего напряжения при S_CT ^ 45 кв -а и /_ст Ss 300 а.

Непрерывная спиральная катушечная обмотка (рис. 12-21) выполняется из прямоугольного провода и состоит из нескольких десятков дискообразных катушек, причем катушки наматываются по спирали и соединяются друг с другом без пайки. Если виток состоит из нескольких параллельных, проводников, то производится их транспозиция. Такие обмотки применяются при S_CT Ss 60 к» -а, /_ст S& 20 а, £/_л._н Sa 2 кв. Последние два типа обмоток являются в механическом отношении наиболее устойчивыми и способны выдерживать значительные осевые усилия, так как состоят из дискообразных элементов, имеющих в радиальном направлении достаточные размеры.

Радиальные и аксиальные каналы между катушками и слоями обмотки образовываются путем установки прокладок и реек, склеенных и спрессованных из электротехнического картона. При небольших мощностях и невысоких напряжениях цилиндриче-, ские обмотки надеваются на стержень сердечника и крепятся относительно его деревян* ными клиньями и планками, которые играют также роль изоляции. В остальных случаях применяются мягкие изоляционныегцилиндры' из листов электротехнического картона или жесткие цилиндры из рулонного электротехнического картона на бакелитовом лаке. Наружная и внутренняя обмотки также крепятся относительно друг друга с помощью реек. Изоляция между обмоткой и ярмом выполняется из колец, шайб и прокладок, изготовляемых из электротехнического картона. При высоких напряжениях в случае надобности между обмотками и баком трансформатора ставятся изоляционные барьеры из электротехнического картона.

В весьма мощных трансформаторах применяются также более сложные виды обмоток.

Дата добавления: 2015-07-18