1. Історія розвитку трансформатора.
2. Основні поняття.
3. Класифікація трансформаторів.
4. Основні параметри.
5. Конструктивні особливості трансформаторів.
6. Маркування трансформаторів.
7. Список літератури.
1. Історія розвитку трансформатора
Винахідником трансформатора є російський вчений П.Н.Яблочков. У 1876р. Яблочков використовував індукційну котушку з двома обмотками як трансформатора для харчування винайдених їм електричних свічок. Трансформатор Яблочкова мав незамкнений сердечник. Трансформатори з замкнутим сердечником, подібні застосовуваним в даний час, з'явилися значно пізніше, в 1884 р. З винаходом трансформатора виник технічний інтерес до змінного струму, який до цього часу не застосовувався.
Надалі почали застосовувати масляні трансформатори, так як було встановлено, що масло є не тільки гарною ізоляцією, а й хорошою охолоджувальної середовищем для трансформаторів.
2. Основні поняття
Трансформатор являє собою статичний електромагнітний апарат з двома (або більше) обмотками, призначений найчастіше для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги. Перетворення енергії в трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатори широко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані, розподілі її між приймачами, а також в різних випрямних, підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.
При виготовленні трансформаторів побутового та промислового призначення застосовують
стандартизовані терміни та визначення, обов'язкові для застосування в документації всіх видів, науково-технічної та довідкової літератури.
Нижче наведено кілька таких термінів і їх визначень.
Трансформатор - статична електромагнітне пристрій, що має дві або більше індуктивно пов'язані обмотки і призначений для перетворення посредст-вом електромагнітної індукції однієї або декількох систем змінного струму в одну або кілька інших систем змінного струму.
Силовий трансформатор - трансформатор, предназ-чення для перетворення електричної енергії в електричних мережах і установках, призначених для прийому і використання електричної енергії. До сило-вим трансформаторів відносяться трансформатори трехфаз Цінні та багатофазні потужністю 6,3 кВ * А і більше, одне-фазні потужністю 5 кВ * А і більше.
Підвищуючий трансформатор - трансформатор, у якого первинної обмоткою є обмотка нижчої напруги.
Понижуючий трансформатор - трансформатор, у якого первинної обмоткою є обмотка вищої напруги.
Сигнальний трансформатор - трансформатор малої потужності, призначений для передачі, перетворення, запам'ятовування електричних сигналів.
Автотрансформатор - трансформатор, дві або більше обмотки якого гальванічно пов'язані так, що мають загальну частину.
Імпульсний сигнальний трансформатор - сигнальний трансформатор, призначений для передачі, формування, перетворення і запам'ятовування імпульсних сигналів.
Коефіцієнт трансформації трансформатора малої потужності - відношення числа витків вторинної обмотки до числа витків первинної обмотки.
Магнітна індукція - векторна величина, характе-різующая магнітне поле і визначає силу, дію-ють на рухому заряджену частинку з боку магнітного поля.
Магнітний потік - потік магнітної індукції.
Напруженість магнітного поля - векторна величина, дорівнює геометричній різниці магнітної індукції, поділеній на магнітну постійну, і намагні-ченности.
Індуктивна зв'язок - зв'язок електричних ланцюгів за допомогою магнітного поля.
3. Класифікація трансформаторів
Трансформатори можна класифікувати:
За ознакою функціонального призначення
Розглянемо трансформатори харчування, їх можна класифікувати
1. По напрузі:
5. Конструктивні особливості трансформаторів.
Основними частинами трансформатора є магнітопровід і котушка з обмотками.
Матеріалом для муздрамтеатру трансформаторів слу-жит листова електротехнічна сталь різних марок і товщини, гарячої прокатки і холоднокатана; від содер-жания кремнію, яке відбито в марці стали, а також від товщини листа залежать втрати потужності в магнітопроводі від вихрових струмів. Товщину листа застосовуваної стали вибирають залежно від частоти мережі, яка живить транс-форматор: зі збільшенням частоти товщину аркуша треба зменшувати. Стрічкові (кручені) магнітопроводи через готавлівают зі стрічок рулонної стали; попередньо льон-та покривається ізолюючим і склеює складом.
Стрижневі магнітопроводи збирають з прямокутних пластин однакової ширини. Частини муздрамтеатру, на яких знаходяться обмотки, називаються стрижнями. Частина муздрамтеатру, що з'єднує стерж-ні між собою, називається ярмом.
Збірка частин муздрамтеатру може проводитися встик і вперекришку, причому в по-останньому випадку збільшується механічна міцність і зменшується магнітне опір муздрамтеатру. При складанні встик пластини збирають в єдиний пакет і передбачають ізоляційну прокладку між паку-тами для запобігання від замикання між окремими листами муздрамтеатру. Збірка встик спрощує монтаж і демонтаж трансформатора.
Пластини муздрамтеатру скріплюють в пакет або за допомогою ізольованих від муздрамтеатру шпильок або за допомогою спеціальних бандажів з капрону-вих ниток.
Броньові магнітопроводи збирають з пластин Ш-подібної форми і прямокутних пластин, замикаючих Ш-подібну пластину. Ці магнітопроводи мають один стрижень, на якому розташовують все обмотки трансформатора. Збірка броньового муздрамтеатру вироб-водиться так само, як і муздрамтеатру стрижневого типу, описаного вище.
Оскільки в броньовий магнітопроводі обмотка разме-ється на середньому стрижні, магнітний потік розгалужена-ється на праву і ліву частини і, таким чином, в крайніх стрижнях його значення буде в 2 рази менше, ніж в цент-рального; це дозволяє зменшити перетин крайніх стерж-ній в 2 рази в порівнянні з центральним. збирають з окремих штампованих кілець, вкритих ізолюючим лаком; збірка вироби водиться за допомогою намотування на па-кет пластин стрічкової лакоткани. Цей муздрамтеатр має най-кращими магнітними властивостями:
найменше магнітне опираючись-ня, мінімальні індуктивність розсіювання і чутливість до зовнішніх магнітних полів, проте виготовлення обмоток в даному слу-чаї може проводитися тільки на спеціальних верстатах човникового типу чи вручну.
Стрічкові магнітопроводи стрижневого і броньового типу збираються з окремих, що з'єднуються встик, магнитопроводов підковоподібної форми, а потім стягуються спеці-альних накладками (хомутами). Така конструкція маг-нітопровода значно спрощує збірку трансформатор-ра. Стрічкові магнітопроводи в порівнянні з пластінча-тими допускають магнітну індукцію на 20-30% вище, втрат в них менше, заповнення обсягу муздрамтеатру і ККД трансформатора вище. З цих причин стрічко-ні магнітопроводи знаходять все більш широке примі-ня.
Тороїдальні стрічкові магнітопроводи виготовляють шляхом навивки стрічки на оправлення заданого розміру. Обмотки трансформатора виробляються на намо-точних верстатах човникового типу.
Мал. 1.1 Конструкція магнитопроводов трансформаторів
Обмотки трансформатора виконують з мед-ного або алюмінієвого ізольованого проводу. При виготовленні котушки з обмотками передбачаються ізолюючі прокладки: межобмоточ-ва. межслойная і зовнішня.
При діаметрі дроту понад 1 мм каркас виконується з електрокартону, а окремі шари обмотки перев'язуючи-ються бавовняної стрічкою.
Обмотувальні дроти маркуються по діаметру, виду ізоляції і нагревостойкости.
Для підвищення електричної міцності трансформа-тори після складання просочують електроізоляційними лаками, а іноді заливають спеціальними компаундами.
У трансформаторах середньої потужності ближче до стерж-ню розташовують обмотку нижчої напруги. Це позво-ляет зменшити шар ізоляції між обмоткою і стрижнем, а також створює кращі умови охолодження обмотки нижчої напруги, по якій протікає більший струм.
У низьковольтних трансформаторах (до 100 В) малої потужності ближче до стрижня поміщають обмотку вищої напруги. Цей захід дозволяє зменшити вартість трансформатора, так як середня довжина витка обмотки вис-шего напруги, виконуваної з дорогого дроти малого перерізу, виходить в цьому випадку менше.
У високовольтних трансформаторах (понад 1000 В) застосовується роздільне розташування обмо-ток на стрижнях муздрамтеатру.
У низьковольтних трансформаторах обмотки розташовуючись-ються відповідно до рис.1.2, б
Мал. 1.2 Розташування обмоток на каркасі:
а - в високовольтному трансформаторі; б - в низьковольтному; в - в броньовий
Гідність такого рас-положення обмоток-невелике значення магнітного по-струму розсіювання через меншою товщини намотування і невеликих шой витрата обмотувальних проводів, так як зниження товщини намотування веде до зменшення середньої довжини віт-ка обмотки.
У трансформаторах з броньовими магнитопроводами обмотки розташовуються на одному стрижні.
У трифазному трансформаторі на кожному зі стрижнів розташовуються первинна і вторинна обмотки даної фази.
У тороїдальних трансформаторах обмотки розташовуючись-ються по всій довжині муздрамтеатру.
Стрижневі й броньові магнітопроводи з знахо-мися на них обмотками збирають в вузол за допомогою шпі-лек і накладок або шляхом запресовування в ско-бу.
Тороїдальні магнітопроводи з розташованими на них обмотками збирають в вузол і кріплять до шасі за допомогою кріпильних шайб і гвинта з гайкою.
У конструкції трансформатора повинна бути передбачена панель, до якої припаиваются висновки обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обойми, скоби) елек-тричних з'єднується з магнітопроводом і заземлюється. Цей захід необхідний з міркувань техніки безпечно-сти на випадок пробою одній з обмоток.
6. Маркування трансформаторів
Кожен трансформатор забезпечений щитком з матеріалу, який не піддається атмосферних впливів. Щиток прикріплений до бака трансформатора на видному місці і містить його номінальні дані, які нанесені травленням, гравіюванням, вибиванням або іншим способом, що забезпечує довговічність знаків. На щитку трансформатора згідно ГОСТ 11677-65 вказані такі дані:
1. Марка заводу-виготовлювача.
3. Заводський номер.
4. Позначення типу.
5. Номер стандарту, якому відповідає виготовлений трансформатор.
6. Номінальна потужність. (Для триобмоткових трансформаторів вказують потужність кожної обмотки).
7. Номінальні напруги і напруги відгалужень обмоток.
8. Номінальні струми кожної обмотки.
10. Частота струму.
11. Схема і група з'єднання обмоток трансформатора.
12. Напруга короткого замикання.
13. Рід установки (внутрішня або зовнішня).
14. Спосіб охолодження.
15. Повна маса трансформатора.
17. Маса активної частини.
18. Положення перемикача, позначені на його приводі.
Для трансформатора з штучним повітряним охолодженням додатково зазначена потужність його при відключеному охолодженні. Заводський номер трансформатора вибитий також на баку під щитком, на кришці близько введення ВН фази А і на лівому кінці верхньої полиці ярмова балки муздрамтеатру.
Умовне позначення трансформатора складається з буквеної і цифрової частин. Букви означають наступне: Т - трифазний трансформатор, О - однофазний, М - природне масляне охолодження, Д - масляне охолодження з дуттям (штучне повітряне і з природною циркуляцією масла), Ц - масляне охолодження з примусовою циркуляцією масла через водяний охолоджувач, ДЦ - масляне з дуттям і примусової циркуляцією масла, Г - грозоупорний трансформатор, Н - в кінці позначення - трансформатор з регулюванням напруги під навантаженням, Н - на другому місці - заповнений негорючим рідким діелектриком, Т на третину м місці - триобмотковий трансформатор.
Перше число, що стоїть після буквеного позначення трансформатора, показує номінальну потужність (кВ · А), друге число - номінальна напруга обмотки ВН (кВ · А). Так, тип ТМ 6300/35 означає трифазний двохобмотувальні трансформатор з природним масляним охолодженням потужністю 6300 кВ · А і напругою обмотки ВН 35 кВ · А; тип ТЦТНГ-6300/220 означає трифазний триобмотковий трансформатор з примусової циркуляцією масла при масло-водяному охолодженні, з регулюванням напруги під навантаженням, грозоупорний, потужністю 63000 кВ · А і напругою обмотки ВН 220 кВ.
Буква А в позначенні типу трансформатора означає автотрансформатор. В позначенні триобмоткових автотрансформаторів букву А ставлять або першої, або останньої. Якщо АВТОТРАНСФОРМАТОРНЕ схема є основною (обмотки ВН і СН утворюють автотрансформатор, а обмотка НН додаткова). Букву А ставлять першої, якщо трансформаторна схема є додаткової, букву А ставлять останньої.