Конструкция трансформаторов

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В зависимости от способа изготовления магнитопроводы трансформаторов разделяют на пластинчатые и ленточные.

Пластинчатые магнитопроводы (рис. 1.2, а, б, в) собирают из отдельных пластин, полученных путем штамповки или резки листовой электротехнической стали. Для уменьшения вихревых токов пластины изолируют друг от друга слоем изоляционного лака, бумаги или оксидной пленкой.

Рис. 1.2. Конструкция магнитопровода трансформаторов

Ленточные магнитопроводы применяют обычно в трансформаторах малой мощности. Эти магнитопроводы изготавливаются из лент рулонной электротехнической стали (рис. 1.2, г, д, е). Лента предварительно покрывается изолирующим и склеивающим составом.

Как пластинчатые, так и ленточные магнитопроводы по своему конструктивному исполнению делятся на три основных типа: стержневые, броневые и тороидальные.

Стержневые пластинчатые магнитопроводы (рис. 1.2, а) собираются из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитопроводов, на которые надевают обмотки, называются стержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стержни между собой, называется ярмом. Часто для уменьшения магнитного сопротивления в месте соединения стержня с ярмом пластины собирают в «перекрышку», т.е. так, чтобы места стыков пластин каждого ряда перекрывались пластинами следующего ряда. Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо посредством шпилек, электрически изолированных от пластин магнитопровода, либо с помощью специальных токонепроводящих бандажей из капроновых ниток (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Изоляция шпильки

Броневые пластинчатые магнитопроводы (рис. 1.2, б) собираются из пластин Ш-образной формы. Они имеют лишь один стержень, на котором располагаются все обмотки трансформатора.

Тороидальные пластинчатые магнитопроводы (рис. 1.2, в) собирают из отдельных штампованных колец.

Ленточные магнитопроводы стержневого и броневого типов состоят из отдельных сердечников подковообразной формы (рис. 1.2, г,д), собранных встык.

Тороидальные ленточные магнитопроводы (рис. 1.2, е) изготавливаются путем навивки ленты на оправку заданного типа.

В трехфазных трансформаторах используются магнитопроводы трехстержневой конструкции (рис. 1.4).

Обмотки трансформаторов (рис. 1.5) выполняются из медных или алюминиевых изолированных проводов круглого или прямоугольного сечения. Первичную (1) и вторичную (4) обмотки располагаются на гильзе (6) или каркасе, изготавливаемых из электротехнического картона или другого изоляционного материала. Гильзу или каркас вместе с обмотками укрепляют на стержне магнитопровода. Каркас предохраняет обмотку от «рассыпания» и изолирует ее от магнитопровода. Обмотки трансформатора содержат: межвитковую, междуслойную, междуобмоточную (2) и внешнюю (3) изоляции. Междуслойная изоляция (5) служит для изоляции отдельных слоев обмотки друг от друга. Она применяется лишь в обмотках, между смежными слоями которой имеется значительное напряжение. Междуобмоточная изоляция (2) электрически изолирует обмотки друг от друга. Внешняя изоляция (3) обмотки накладывается на последний слой и служит для предохранения обмотки от пробоя на корпус трансформатора и механических повреждений.

Рис. 1.4. Трехстержневой магнитопровод трехфазного трансформатора	Рис. 1.5. расположение обмоток на гильзе

В трансформаторах средней и большой мощности ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения. Это позволяет несколько уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а также создает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которой протекает больший ток. В низковольтных трансформаторах малой мощности ближе к стержню помещают обмотку высшего напряжения, так как радиус кривизны витков, близких к стержню, очень мал, и наматывать их тонким проводом значительно легче и безопасней в смысле возможности повреждения изоляции.

На рис. 1.6 показано расположение обмоток на магнитопроводах трансформаторов.

Рис. 1.6. Расположение обмоток на магниитопроводах трансформаторов

Раздельное расположение обмоток на стержнях магнитопровода (рис. 1.6, а) применяется в высоковольтных трансформаторах, так как это позволяет лучше изолировать обмотку высокого напряжения от обмотки низкого напряжения. Однако в этом случае наблюдается увеличение магнитного потока рассеивания.

Расположение обмоток (рис. 1.6, б) является наиболее распространенным в низковольтных трансформаторах. Достоинства такого расположения обмоток – незначительная величина магнитного потока рассеивания из-за меньшей толщины намотки и небольшой расход обмоточных проводов, так как снижение толщины обмотки ведет к уменьшению средней длины витка. Кроме того, в этом случае увеличивается поверхность охлаждения обмоток.

В броневом трансформаторе (рис. 1.6, в) все обмотки располагаются на одном стержне. При этом магнитопровод частично защищает обмотки от механического повреждения.

На рис. 1.6, г показано расположение обмоток трехфазного трансформатора на трехстержневом магнитопроводе.

В тороидальнцых трансформаторах обмотки располагаются по всей длине магнитопровода. Особенность намотки тороидальных трансформаторов обусловлена различием в величинах внешнего и внутреннего диаметров сердечника. Если витки укладывать вплотную к друг другу по внешней поверхности тороида, то по внутренней поверхности тороида, периметр которого значительно меньше, эти же витки не уложатся в один слой. В результате толщина намотки по внутреннему диаметру тороида увеличивается (рис. 1.7). т

Рис. 1.7. Расположение обмоток на тороидальном сердечнике