Вивчення конструкції трансформаторів

Трансформатором називається статичний електромагнітний пристрій, який призначений для перетворення змінного струму з одними параметрами струму і напруги (U₁, І₁) в інші значення цих параметрів (U₂, І₂) при незмінній частоті f. Іншими словами, трансформатор передає одну і ту ж повну потужність (S) з різними параметрами струму і напруги.

S = І₁· U₁ ≈ І₂· U₂.

Трансформатор складається з замкненого магнітопроводу (осердя) і обмоток (рис. 11.1).

Рис. 11.1. Однофазний трансформатор: 1- осердя, 2 – первинна обмотка,

3 – вторинна обмотка

Магнітопровід трансформатора призначений для здійснення електромагнітного зв'язку між первинною та вторинною обмотками. Його шихтують із тонких листів електротехнічної сталі, на кожний з яких наносять захисну ізолюючу плівку. Це дає можливість значно зменшити вихрові струми та втрати від них. Та частина магнітопроводу, на якій розміщують обмотки, називається стержнем. Частина магнітопроводу, що поєднує стержні між собою, називається ярмом.

Осердя трансформаторів загального призначення бувають стержньовими, броньовими та стрічковими (тороїдальними) (рис. 11.2).

а) б) в)

Рис. 11. 2. Види трансформаторів: а) броньовий, б) стержньовий,

в) стрічковий

Стержньова конструкція (рис. 11.3) більш розповсюджена, особливо в трансформаторах великої та середньої потужності. Її переваги – менший клас ізоляції обмоток, кращі умови охолодження, простота ремонту.

а) б)

Рис. 11.3. Стержньові магнітопроводи: а) трифазного трансформатора,

б) однофазного трансформатора: 1 – стержень, 2 – ярмо

а) б)

Рис. 11.4. Броньові магнітопроводи: а) однофазний трансформатор; б) трифазний бронестержньовий трансформатор:

1 – стержень, 2 – ярмо, 3- броня

Існують також стрічкові осердя, які широко використовують у трансформаторах малої потужності (рис. 11.5), а для високочастотних трансформаторів застосовують феритні магнітопроводи, які пресують з феромагнітного порошку.

По способу з'єднання стержнів з ярмами існують магнітопроводи стикові та шихтовані. В стикових осердях стержні та ярма збирають окремо, а потім з'єднують за допомогою кріпильних частин. Така конструкція полегшує посадку обмоток на стержні, але збільшує магнітний опір в місцях з'єднання.

Рис. 11. 5. Види стрічкових магнітопроводів

В трансформаторі відрізняють обмотки вищої напруги (ВН) та обмотки нижчої напруги (НН). Вони відрізняються кількістю витків та діаметром проводу обмотки. Основним елементом обмотки являється виток – електричний провідник, або ряд паралельно з'єднаних таких провідників (багатопровідна жила), який однократно охвачує частину магнітної системи трансформатора, електричний струм якого створює магнітне поле. Під дією останнього наводиться електрорушійна сила. Обмотка – це сукупність витків, які створюють електричне коло, де складаються ЕРС, що наводяться у витках.

Рис. 11.6. Однослойна (а) та двослойна (б) обмотки трансформатора

Відрізняють обмотки циліндричні, які розміщуються на стержні концентрично, та дискові, що розміщуються на стержні почергово (рис. 11.7). Можливі два варіанти розміщення обмоток. При роздільному розміщенні обмотка ВН та обмотка НН знаходяться на різних стержнях. Такий варіант використовується тільки для високовольтних трансформаторів, оскільки в цьому випадку обмотки краще ізольовані одна від одної. Але при цьому зростає потік розсіювання. Найбільш розповсюдженим є циліндричне розміщення обмоток, коли обмотки ВН і НН знаходяться на одному стержні. Ближче до стержня розміщують обмотку НН, оскільки для неї вимоги до ізоляції обмотки від стержня менш жорсткі.

а)

б)

Рис. 11.7. Обмотки трансформаторів: а) - дискова; б) – концентрична

(1 – стержень, 2 – ярмо)