Конструкции трансформаторов

Магнитная система представляет собой комплект пластин из электротехнической стали, собранных в определенной геометрической форме. Как правило, это три вертикальных стержня, на которых располагают основные обмотки трансформаторов, служащие непосредственно для преобразования электроэнергии, и ярма — части, необходимые для замыкания магнитной цепи. На магнитной системе или остове трансформатора устанавливают обмотки и крепят отводы, т.е. проводники, предназначенные для соединения обмоток трансформаторов с переключателями, вводами и другими токоведущими частями. Обмотки, обычно круглой формы, выполняют из медного или алюминиевого провода. Их надежно изолируют одну от другой и от всех заземленных частей конструкции трансформатора — магнитной системы и деталей крепления остова, стенок бака, в котором установлен трансформатор, или защитного кожуха и др.

При выборе проектируемой конструкции трансформатора следует учесть, что:

Повышение температуры нагрева вызывает снижение вероятности безотказной работы трансформатора. Для обеспечения требуемой надежности при высокой рабочей температуре необходимо использовать более качественные изоляционные материалы, что вызывает увеличение стоимости трансформатора. Расчет оптимальных значений Втах и / подробно рассмотрен в [1]. Так как температура нагрева трансформатора не может расти безгранично, то существует ее предельное значение, которому соответствуют критические значения магнитной индукции, плотности тока, а следовательно, и мощности трансформатора. Последняя увеличивается с ростом температуры нагрева, удельных коэффициентов теплоотдачи элементов конструкции трансформатора, при применении изоляционных материалов с более высокими рабочими температурами и уменьшается с ростом рабочей частоты, тока холостого хода, падения напряжения в обмотках, удельных потерь в материале сердечника. Для тороидальных трансформаторов при частоте 400 Гц критическая мощность составляет 100—200 В-А.

35. Для своевременного изменения конструкции трансформатора, замены выбранных материалов и принятых допущений выполняют вероятностный анализ полученных результатов (методика выполнения подробно изложена в [1]).

Наиболее удачным креплением считают крепление в трех точках, так как они всегда находятся в плоскости крепления. Следовательно, три винта располагают на плоскости основания конструкции трансформатора по окружности под углом 120° относительно друг друга.

жается; с — коэффициент, зависящий от конструкции трансформатора печи; для однофазного броневого трансформатора с да 0,34, для стержневого с да 0,3, для трехфазных трансформаторов с да 0,2.

В установках с большими токами короткого замыкания при недостаточно надежной конструкции трансформатора возможны его механические и термические повреждения. Механические повреждения получаются вследствие электродинамического взаимодействия проводников с токами.

Величина Т является вполне определенной для данной конструкции трансформатора и называется «постоянной времени». Превышение температуры в любой момент времени можно определить:

основном зависит от схемы соединения и конструкций магнитопровода питающего трансформатора, причем это касается, главным образом, индуктивной составляющей полного сопротивления. Влияние активного сопротивления невелико и им с достаточной для практических расчетов точностью можно пренебречь. Индуктивное сопротивление нулевой последовательности трансформатора с соединением обмоток треугольник — звезда с нулем принимается равным его индуктивному сопротивлению прямой последовательности, т. е. хй = х\. Для трехфазных трехстержневых трансформаторов с соединением обмоток звезда — звезда с нулем сопротивление нулевой последовательности определяется сопротивлением намагничивающего шунта х^0, величина -которого зависит от конструкции трансформатора.

В заключение сравним броневую и двухкатушечную стержневую конструкции трансформатора. На V.12 показаны оба трансформатора в разрезе. Предполагается, что объем стали обоих трансформаторов одинаковый, так как лента стержневого сердечника взята шириной 26, где Ь — ширина ленты броневого сердечника. Считая, что сечение витка намотанного провода представляет собою прямоугольник, получим для длины среднего витка броневой конструкции / = 6а + 26, а для стержневой — /ср = За + 46 (принято, что a f=> с), обозначения ясны из V.11, в. При условии, что 6= 1,5а, расход меди в обеих конструкциях одинаков. Так как типоразмерами на трансформаторы предусмотрено: Ь от а до 2а для броневых и Ь = 2а для стержневых, то можно считать, что затраты активных материалов (меди и стали) практически одинаковы для того и другого трансформатора. Однако броневая конструкция технологичнее, так как у нее только одна катушка, вместо двух при стержневой.

Такая компенсация отсутствует в броневой конструкции трансформатора, так как у него только одна катушка. Поэтому если нужно обеспечить высокую помехозащищенность устройства, то, несмотря на ббльшую трудоемкость, целесообразно применять двухкатушечный стержневой трансформатор, приняв меры для уменьшения величины индукции В_, путем рациональной конструкции самого трансформатора и электропитающего устройства в целом.

В § 3.6 было отмечено, что в основе работы трансформаторов находится явление электромагнитной индукции. При одинаковом принципе действия конструкции трансформаторов различны в зависимости от назначения, номинальных величин мощности и напряжения, способа охлаждения.

Таким образом, необходимо оптимизировать конструкции трансформаторов, режимы их работы и применение типоразмеров маг-нитопроводов в соответствии со стандартизованными рядами [1].

На средней частоте используются трансформаторы с замкнутой магнитной цепью броневого типа. Особенностью трансформаторов является высокая концентрация электромагнитной энергии и малые габариты, что позволяет встраивать их в закалочные станки и технологические линии. В некоторых многопозиционных станках, например в станках для закалки коленчатых валов, требование малых размеров трансформаторов является одним из основных. Трансформаторы универсальных закалочных установок и регулировочные автотрансформаторы кузнечных нагревателей должны иметь переменный коэффициент трансформации. Закалочные трансформаторы работают на нагрузку с коэффициентом мощности 0,2—0,4, часто в повторно-кратковременном режиме. Все трансформаторы имеют водяное охлаждение обмоток и магнитной цепи. Имеются три основные конструкции трансформаторов. Трансформаторы с цилиндрическими обмотками (ВТО-500, ВТО-1000) имеют одновитковую вторичную обмотку и помещенную внутрь нее много-витковую первичную. Магнитная система охлаждается радиаторными листами с припаянными к ним трубками охлаждения. Трансформаторы просты и экономичны, но для изменения коэффициента трансформации (&гр) требуют смены первичной обмотки. Серийно такие трансформаторы не выпускаются, но изготавливаются многими заводами для своих потребностей. Мощность трансформаторов 500 и 1000 кВ-А, частота 2,5 и 8 кГц. Трансформатор ТВД-3 имеет дисковые первичные и вторичные обмотки, что обеспечивает хорошее использование меди. Трансформатор имеет 44 ступени трансформации за счет переключения первичных и вторичных витков. Мощность 2000 кВ-А, частота 2,5-8 кГц [41].

Схема нулевой последовательности (п. 1в) резко отличается от предыдущих схем. Распределение токов нулевой последовательности зависит от схемы соединения обмоток, режима нейтралей и конструкции трансформаторов. Если трансформатор имеет обмотку, соединенную «треугольником», то ток нулевой последовательности протекает по обмотке, соединенной в «звезду», трансформируясь и замыкаясь в обмотке, соединенной «треугольником».

V.10. Конструкции трансформаторов выпрямителей, при которых возникает вынужденное намагничивание сердечника и режим его работы:

V.11. Конструкции трансформаторов выпрямителей, при которых не возникает вынужденное намагничивание сердечника:

2.7. КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Конструкции трансформаторов весьма многообразны, но их объединяет общность физических процессов и математического описания электромагнитного преобразования энергии. Термин «специальные трансформаторы» условен, так как многие специальные трансформаторы выпускаются сериями в больших количествах (реакторы, печные и сварочные трансформаторы), а другие хотя и выпускаются мелкими сериями, имеют важные применения. Рассмотрим некоторые специальные трансформаторы.

Трансформаторы ОРЦ-417000/750 и ОРЦ-135000/500 предназначены для работы в блоке с генераторами в качестве повышающих трансформаторов на атомных и тепловых электростанциях. В конструкции трансформаторов применена усовершенствованная система шунтирования магнитного потока рассеяния; благодаря новым конструктивным решениям уменьшены главная и продольная изоляции. Применены фильтры тонкой очистки масла.

2.7. Конструкции трансформаторов . 98

С увеличением мощности трансформатора возникает необходимость все более интенсивного его охлаждения. Трансформаторы с системой охлаждения С, получившие название «сухих трансформаторов», выпускаются на мощность до 1600 кВ-А. Трансформаторы с системой охлаждения М, в которых магнитопровод и обмотки помещены в бак, заполненный маслом, выпускаются на мощность до 16 MB -А. Трансформаторы этого типа мощностью до 32 кВ-А имеют гладкие бак и крышку, трансформаторы мощностью от 50 до 250 кВ-А — бак с ребрами, мощностью до 1000 кВ-А — бак с охлаждающими трубами, а мощностью 1600 — 16000 кВ-А — бак с трубчатыми радиаторами. Изменение конструкции трансформаторов при увеличении их мощности вызвано несоответствием между коэффициентом теплоотдачи от масла к стенке бака ам-б и коэффициентом теплоотдачи от стенки бака к воздуху ао-в-