Krafttransformator design
En transformator er en elektrisk maskin som konverterer vekselstrøm av en spenning til vekselstrøm av en annen spenning.
De viktigste strukturelle elementene til krafttransformatorer: kropp, kjerne, viklinger, kjøleanordning, foringer og beskyttelsesanordninger (ekspander, eksosrør og gassrelé).
Transformatorens viklinger er arrangert slik at den magnetiske fluksen skapt av primærviklingen trenger gjennom de fleste sekundærviklingene. Dette kravet sikres ved konstruksjonen av stålkjernen, som er en lukket magnetisk krets. Avhengig av det gjensidige arrangementet av viklingene og det magnetiske systemet, er det to hovedtyper av transformatorer: stang og armatur.
I en stavtransformator er viklingene plassert på kjernestengene, som er forbundet med åk som lukker magnetkretsen. Stangtypen brukes til strømforsyninger og en rekke spesialtransformatorer. En pansret transformator bruker en forgrenet magnetisk krets som dekker viklingen, som om den "panser".Den panserlignende kjernestrukturen brukes spesielt for små enfasede transformatorer.
Trefase stangtransformator:
Den magnetiske kretsen til transformatoren, kalt kjernen, er satt sammen av plater av legert stål. For ikke å lukke arkene, er de forhåndsbelagt med et tynt lag lakk eller limt med papir.
Kjernen består av stenger som bærer spoler og et åk som lukker magnetkretsen. Tverrsnittet av kjernen bør være så nær formen på spolene som mulig.
I rektangulære viklinger er tverrsnittet av kjernen laget rektangulært. Med rund — kjernen har en flernivåseksjon. Hvis kjernen har et stort tverrsnitt, lages langsgående luftkanaler for å fjerne varme, og deler kjernen i separate pakker.
Ark trekkes sammen med pinner eller nagler. Enkeltark må ikke kobles til hverandre, da det kan oppstå virvelstrømmer i kontaktplanet. For å forhindre at arkene lukker seg gjennom pinnene og naglerne, plasseres isolasjonsrør på dem. Mutterne og naglehodene er isolert fra kjernepressplatene med elektriske pappskiver.
To typer viklinger brukes i transformatorer: skive og sylindrisk.
Med en skiveformet viklingsdesign er primær- og sekundærviklingene delt inn i en serie flate skiveformede viklinger som veksler i serie på transformatorkjernen.
I en sylindrisk vikling er primær- og sekundærviklingene anordnet konsentrisk til hverandre. Lavspenningsviklingen er vanligvis plassert nærmere kjernen da det er lettere å isolere den fra stålet.
Ved fremstilling av viklinger må det skilles mellom isolasjonen av individuelle ledninger, isolasjonen mellom lag og viklinger, isolasjonen mellom primær- og sekundær (sekundær) viklinger og isolasjonen av viklingene i forhold til kjernen.
Viklingene til transformatoren er laget av kobbertråd dekket med isolasjon. For å isolere viklingstrådene brukes papir, noen ganger bomullssilkegarn, lakk(emalje)folie eller flere lag isolasjon, for eksempel et lag med lakk og et lag silkegarn, et lag papir og et lag med bomullsgarn , etc.
Papirskillere brukes som isolasjon mellom lagene. Viklingene er isolert med skiver eller elektriske papppakninger pakket inn med olje-gjennomvåt tape, papir eller klut.
Endene av transformatorviklingene bringes ut ved hjelp av bøssinger, som isolerer dem fra den jordede kroppen (tanken).
Transformatorenhet:
Det er to grunnleggende måter å koble viklingene til en trefasetransformator på: deltatilkobling og stjernetilkobling. Når viklingene er deltakoblet, er fasespenningen lik linjespenningen, og fasestrømmen er 1,73 ganger mindre enn linjestrømmen. Når viklingene er stjernekoblet, er fasespenningen 1,73 ganger mindre enn linjespenningen, og fasestrømmen er lik linjen.
Metoden for å koble viklingene i en trefasetransformator er av stor betydning, siden fasevinkelen til sekundærspenningen i forhold til primæren avhenger av den. Faseforskyvningen mellom primær- og sekundærviklingsspenningen avhenger også av viklingsretningen til spolene. For mer detaljer se her: Ordninger og grupper for tilkobling av viklinger av krafttransformatorer
Hvor transformatorer er designet for felles parallellarbeid, er det nødvendig at de øyeblikkelige potensialene til fasene til disse transformatorene er de samme. Transformatorer som har samme faseforskyvning mellom linjespenningene til høy- og lavspenningsviklingene tilordnes samme gruppe viklingsforbindelser, som tildeles et nummer i henhold til timebetegnelsen.
For å isolere viklingen fra kjernen og for å isolere høyspentviklingen fra lavspentviklingen, brukes harde sylindre presset fra bakt papir eller sylindre laget av elektrisk papp, såkalte myke sylindre.
I transformatorkonstruksjon er en spesiell mineralolje (petroleum) mye brukt, som kalles transformator… Tankene er fylt med transformatorolje og en kjerne med viklinger er senket ned i den. Denne utformingen er brukt for transformatorer med høy effekt, for likerettertransformatorer med høy effekt, for pulstransformatorer med høy effekt.
Transformatorolje, som fuktighet og urenheter er fjernet fra, det vil si tørket og renset, er en god isolator mellom viklingene og metallhuset. I tillegg leder transformatorolje, som har høyere varmeledningsevne enn luft, varme godt fra de aktive delene av transformatoren til tankens ytre overflater.
Når kraften til transformatoren øker, vokser tapene raskere enn dens geometriske dimensjoner, noe som fører til behovet for å øke kjøleoverflaten. Se detaljene her: Kjølesystemer for krafttransformatorer
I praksis brukes enheter som konverterer vekselspenning, der primær- og sekundærviklingene er elektrisk koblet. Disse enhetene kalles autotransformatorer.
En autotransformator skiller seg fra en konvensjonell transformator ved at dens primære og sekundære viklinger er koblet ikke bare induktivt (som i en konvensjonell transformator), men også elektrisk.