§ 82. Principiul funcționării și aranjării transformatorului
Efectul transformatorului se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică.
Dacă bobina primară a transformatorului este inclusă în rețeaua sursei de curent alternativ, atunci (cu o înfășurare secundară deschisă) va curge un curent alternativ I0 (curent fără sarcină) care va induce un flux magnetic alternativ în miezul transformatorului. Fluxul magnetic penetrante bobinelor transformatorului înfășurarea secundară va induce în e înfășurarea. etc cu. Dacă înfășurării secundar scurtcircuit la un receptor de putere (Figura 101 -. Lămpi cu incandescență), apoi sub influența e induse. etc cu. E2 acestei înfășurare și prin intermediul receptorului de alimentare I2 curent va curge. În același timp, crește curentul I1 a înfășurării primare. Astfel, energia electrică fiind transformată va fi transmis de la primar la rețeaua secundară, dar la o tensiune diferită, care se calculează pe receptorul energiei incluse într-o rețea secundară.
Pentru îmbunătățirea cuplării magnetice dintre înfășurările primare și secundare, ele sunt plasate pe un circuit magnetic din oțel.
Pentru a reduce pierderile datorate curenților turbionari miezurile magnetice ale transformatoarelor sunt asamblate din plăci subțiri (grosime 0,5 și 0,35 mm) din oțel acoperit cu transformator de izolare (lac rezistent la căldură). Oțelul transformator poate fi laminat la cald și laminat la rece.
oțel laminat la rece are o permeabilitate magnetică ridicată (mai mult cald) într-o direcție ce coincide cu direcția de rulare, în timp ce permeabilitatea magnetică rostogolit pe relativ scăzut. Prin urmare, din jugurile de oțel laminate la rece fac astfel încât fluxurile magnetice au devenit izolate din oțel direcția de laminare. Ca material pentru miezurile magnetice ale transformatoarelor de putere este mică bandă de oțel laminat la rece.
În prezent, miezurile magnetice ale transformatoarelor sunt realizate după cum urmează: jumătate din circuitele magnetice sunt fabricate din benzi de oțel laminate la rece de diferite lungimi, astfel încât fâșiile sunt stivuite în trepte. În forme speciale, pungile de pe presă se îndoaie (fac jumătățile superioare și inferioare ale miezului magnetic) și se recuperează pentru a elimina solicitările mecanice reziduale. După impregnarea în compoziția adezivă (pentru lipirea foilor individuale), circuitele semi-magnetice sunt prelucrate (pentru frezarea rosturilor) și trimise la ansamblu.
La montarea transformatorului montat pe miezul magnetic miezuri magnetice jumătate (superioară și inferioară) și întărește, pre-acoperite cu compoziția rosturilor speciale loc adeziv.
În transformatoare de mare putere, miezurile magnetice sunt asamblate din benzi din oțel. Oțelul laminat la rece se taie astfel încât direcția liniilor magnetice din circuitul magnetic asamblat coincide cu direcția de rulare a oțelului. În oțelul laminat la cald, permeabilitatea magnetică este aceeași în toate direcțiile, iar la puterile reduse, miezurile magnetice sunt asamblate din plăci de formă în formă de lățime sau lățime, care sunt ștanțate din oțel.
În funcție de forma circuitului magnetic și localizarea înfășurărilor pe acesta, transformatoarele pot fi tijate și blindate. Miezul magnetic al unui transformator cu bare monofazice are două tije, pe care sunt amplasate înfășurările (figura 102, a). Aceste tije sunt legate de un jug de ambele părți, astfel încât fluxul magnetic se închide prin oțel. Circuitul magnetic al transformatorului monofazat armat (figura 102, b) are o tija, pe care sunt amplasate complet înfășurările transformatorului. Tija de pe ambele părți este acoperită (armată) de jug, astfel încât bobina este parțial protejată de miez de deteriorarea mecanică.
Miezurile magnetice de bandă din oțel laminat la rece, precum și din oțel laminat la cald pot fi tijă (Figura 102, c) sau armate (Figura 102, d).
Transformatoarele de înaltă putere sunt fabricate în prezent exclusiv prin tip de tija, deoarece sunt mai ușor de izolat înfășurările de înaltă tensiune de la miez decât cele blindate. La transformatoarele cu putere redusă, tensiunea înfășurărilor este mică și, prin urmare, izolația lor de la miez este mult simplificată. De aceea, transformatoarele cu putere redusă sunt adesea fabricate cu un miez magnetic magnetic blindat, care are doar un set cu două înfășurări, în timp ce cel de bază are două seturi.
Fluxul magnetic în circuitul magnetic armura, lăsând crengile tija în două părți egale, astfel încât fluxul magnetic este închis prin jugul este de două ori mai mică decât în tulpina, făcând astfel secțiunea jug de două ori mai mică decât secțiunea de tijă.
Adesea se folosesc miezuri de transformatoare cu un jug extins, în care secțiunea transversală a jugului este mai mare decât secțiunea transversală a tijei. Acest lucru face posibilă reducerea inducției magnetice în jug, reducerea pierderilor de oțel și reducerea consumului de curenți de magnetizare reactivă de către transformatori din rețea.
Înfășurările transformatorului sunt, de preferință, sub formă de bobine (rotunde) cilindrice, filetate concentric pe miezul circuitului magnetic. Înfășurările acestei forme sunt mai bine opuse forțelor radiodinamice radiale care apar atunci când transformatorul funcționează. În unele cazuri se folosesc bobine de o formă mai complexă - dreptunghiulară, ovală etc. La curenții mici, înfășurările sunt realizate dintr-un fir izolat din cupru sau din aluminiu cu secțiune circulară. La curenții mari, utilizați un fir de secțiune transversală dreptunghiulară, înfășurat în una sau mai multe paralele.
Aranjamentul înfășurărilor cilindrice este prezentat în Fig. 103. Mai aproape de miezul miezului magnetic este plasat înfășurarea tensiunii inferioare a VL. deoarece este mai ușor de izolat de circuitul magnetic decât de înfășurarea VN de tensiune mai mare. Bobina de joasă tensiune este izolată de circuitul magnetic prin garnituri, șipci, șaibe de orice material izolant (cel mai adesea dintr-un carton electrocardan). Înfășurarea de înaltă tensiune este, de asemenea, izolată de înfășurarea de joasă tensiune.
Cu înfășurările cilindrice, ar fi de dorit să se dea o formă circulară secțiunii transversale a circuitului magnetic, deoarece în acest caz zona închisă de înfășurările nu ar avea goluri care nu sunt umplute cu oțel. Cu cât sunt mai mici golurile, cu atât lungimea înfășurării este mai mică și, prin urmare, greutatea firului de înfășurare pentru o anumită zonă a secțiunii transversale a circuitului magnetic. Cu toate acestea, nucleele magnetice ale secțiunii circulare nu sunt realizate. Pentru fabricarea unui miez circular magnetic, acesta trebuie asamblat din tablă de oțel cu diferite lățimi, ceea ce va necesita un număr mare de matrițe. Prin urmare, într-un transformator de putere mare, circuitul magnetic are o secțiune transversală cu un număr de trepte de cel mult 9 până la 10. Numărul de trepte ale secțiunii miezului este determinat de numărul de unghiuri dintr-un sfert din cerc. În Fig. 103 prezintă trei etape ale secțiunii transversale a circuitului magnetic.
Pentru o răcire mai bună a miezurilor magnetice ale transformatoarelor de mare putere, canalele de răcire sunt dispuse în planuri paralele și perpendiculare pe planul foilor de oțel. Canalele de răcire sunt, de asemenea, aranjate în bobine.
În cazul transformatoarelor cu putere redusă, secțiunea transversală a circuitului magnetic este rectangulară, iar înfășurările sunt în formă de bobine dreptunghiulare.
Miezurile magnetice ale transformatoarelor sunt asamblate la cap sau în buzunar. La asamblarea capătului cap la cap, în primul rând, toate părțile circuitului magnetic sunt colectate separat de benzi sau plăci individuale și apoi împreună.
Cu această ansamblu, transformatorul este ușor montat și demontat. Dar atunci când jugul este instalat, plăcile sale nu coincid exact cu plăcile de tijă, ca urmare, plăcile jugului și tija vor fi închise în articulații. Această închidere a plăcilor conduce la o creștere a curenților turbionari, ceea ce poate cauza o încălzire inacceptabil de mare a oțelului la joncțiune. Încălzirea poate deveni atât de mare încât plăcile de oțel se vor uni într-o masă solidă ("foc" în oțel), iar transformatorul va eșua. Prin urmare, la punctul de joncțiune este necesar să se plaseze un tampon izolator care mărește rezistența magnetică.
La asamblarea unei suprapuneri, plăcile de oțel sunt așezate astfel încât tăieturile din apropierea benzilor să fie în locuri diferite, iar circuitul magnetic este asamblat în totalitate. Cu această ansamblu, instalarea și demontarea transformatorului devine mai complicată, dar rezistența magnetică scade considerabil, deoarece plăcile se pot monta unul pe altul.
Transformatorul pașaport indicat nominal de putere S aparentă în volți-amperi (VA) sau kilovolt-Amperi (kVA), U1 și U2 tensiunea în volți (c) sau kilovolți (kV) și curenții I1 și I2 în amperi (a) primar și înfășurările secundare la încărcare completă (nominală).
Puterea nominală a transformatorului este puterea totală dată de înfășurarea secundară la sarcină nominală (nominală). Puterea nominală este exprimată în termeni de putere totală, adică în volt-amperi sau în kilovolt-amperi.
În puteri și kilowați, se măsoară puterea activă a transformatorului, adică puterea care poate fi transformată de la electric la mecanică, termică, chimică, lumină etc.
Secțiunile transversale ale firelor de înfășurări și ale tuturor părților mașinii sau ale oricărui aparat electric sunt determinate de componenta curentă inactivă sau puterea activă, dar de curentul total care curge prin conductor și, prin urmare, de puterea totală.
Transformatoarele cu putere redusă au o suprafață mare de răcire specifică, iar răcirea naturală a aerului este suficientă pentru ele.
Transformatoarele cu putere mare sunt aranjate cu răcire cu ulei, pentru care sunt plasate în rezervoare metalice umplute cu ulei mineral (ulei). Cea mai comună este răcirea naturală a pereților rezervorului de transformator.
Pentru a mări suprafața de răcire, țevile din oțel sau radiatoarele sunt sudate în pereții rezervoarelor.
Uleiul din rezervorul transformatorului în timpul funcționării este în contact cu aerul înconjurător și supus oxidării, umezelii și contaminării, reducând astfel rezistența electrică.
Pentru a asigura funcționarea normală a transformatoarelor, este necesar să monitorizați temperatura uleiului, să îl monitorizați, să îl uscați periodic și să îl curățați sau să îl înlocuiți cu unul nou.
Schimbarea temperaturii transformatorului duce la o modificare a nivelului de ulei. În acest sens, rezervoarele de transformatoare sunt livrate cu expandere.
Extensorul, care este un vas cilindric din oțel, este instalat peste capacul rezervorului și este conectat la acesta printr-o conductă de ramificație. Volumul expanderului este de 10% din volumul de ulei din rezervor. Când temperatura se schimbă, nivelul uleiului se schimbă numai în expandator. Ca urmare, suprafața uleiului care vine în contact cu aerul este redusă, iar uleiul este în mare măsură împiedicat să devină contaminat și umezit.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: