Фото и видео

Новости (архив)


Контакты

contact@forca.ru

Содержание материала

Обмотки трансформаторов

Проводник, который однократно охватывает стержень магнитной системы и в котором наводится эдс под действием магнитного поля трансформатора, называют витком. Виток является основным элементом обмотки и состоит из одного или нескольких параллельных проводов.
Совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются эдс, наведенные в отдельных витках, называют обмоткой трансформатора. Обмотка состоит из витков и изоляционных деталей, защищающих их от электрического пробоя, препятствующих их смещению под действием электромагнитных сил и создающих каналы для охлаждения.
Обмотки трансформаторов отличаются взаимным расположением на стержне, направлением и способом намотки, числом витков, классом напряжения, схемой соединения концов обмоток между собой. Начала и концы обмоток НН трехфазных трансформаторов обозначают буквами а, в, с (начала) и х, у, 2 (концы), обмоток ВН — соответственно А, В, С и X, У, X, обмотки СН — соответственно Ат, Вт, Ст И Хт, Ут, Хт.
По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся.
К концентрическим относят обмотки, изготовленные в виде цилиндров и расположенные одна в другой на стержне (рис. 20, а). В чередующихся обмотках их отдельные части ВН и НН расположены поочередно одна под другой в осевом направлении на стержне (рис. 26,6). Чередующаяся обмотка обычно подразделяется на симметричные группы, каждая из которых состоит из одной или нескольких частей обмотки ВН и расположенных по обе стороны от них частей обмотки НН. Из отдельных групп при больших токах могут быть легко образованы параллельные цепи. Чередующиеся обмотки применяют только в специальных (например, электропечных, испытательных) трансформаторах.
Наиболее распространены концентрические обмотки. Обычно первой на стержне располагают обмотку НН, но возможны и другие варианты, когда первой размещают обмотку СН, регулировочную РО или даже ВН.
По конструкции и способу намотки различают обмотки цилиндрические (одно- или многослойные), катушечные и винтовые. Существуют также одно- или двухвитковые листовые и шинные обмотки, используемые в специальных трансформаторах с большими вторичными токами.

Концентрические и чередующиеся обмотки трансформатора
Рис. 26. Концентрические (а) и чередующиеся (б) обмотки

Ряд витков, намотанных на цилиндрической поверхности, называют слоем обмотки. В одном слое может быть от одного до нескольких десятков витков, а в витке — до шести — восьми и более параллельных проводов.
Обмотку, состоящую из расположенного на цилиндрической поверхности слоя витков без интервалов, т. е. вплотную друг к другу, называют однослойной цилиндрической (рис. 27, а), а состоящую из двух (или более) концентрически расположенных слоев — двухслойной (многослойной) цилиндрической (рис. 27, б, в).
Витки двух- и многослойных обмоток имеют одинаковые развернутую длину и положение по отношению к полю рассеяния трансформатора. Переход из слоя в слой выполняют без обрыва провода в конце каждого слоя, при этом направление намотки слоев меняется. Двухслойную обмотку обычно наматывают из прямоугольного провода плашмя, но можно и на ребро. Для выравнивания винтовой поверхности к крайним виткам прикрепляют разрезные бумажно-бакелитовые кольца (в виде «клина»), которые придают обмотке форму цилиндра. Кольца 2 (рис. 27, а) предохраняют витки от механических повреждений и создают опорную поверхность обмотки. Между слоями двухслойной обмотки (рис. 27, б) устанавливают изоляцию из бумаги (электрокартона) или размещают равномерно по окружности несколько реек (клиньев) 5, образующих вертикальный охлаждающий канал.
Одно- и двухслойные цилиндрические обмотки применяют в качестве обмоток НН в трансформаторах мощностью менее 630 кВ-А. Многослойная цилиндрическая обмотка (рис. 27, в) наматывается, как правило, из провода круглого сечения.

Цилиндрические обмотки трансформатора
Рис. 27. Цилиндрические обмотки:
а — однослойная, б — двухслойная, в — многослойная из провода круглого сечения; 1 — витки прямоугольного провода, 2 — разрезные выравнивающие кольца, 3 — бумажно-бакелитовый цилиндр, 4 — конец внутреннего слоя обмотки, 5 — вертикальные рейки, 6 — внутренние ответвления обмотки

Витки обмотки плотно укладывают друг к другу с переходами из слоя в слой. Первый слой наматывают на бумажно-бакелитовый цилиндр 3. Между последующими слоями размещают кабельную бумагу. Для улучшения охлаждения между некоторыми слоями обмотки делают осевой канал с помощью дистанцирующих прокладок из электрокартона или бука. Такие многослойные цилиндрические обмотки применяют в качестве обмоток ВН для масляных трансформаторов мощностью до 400 кВ-А при напряжении до 35 кВ.
По направлению намотки, подобно резьбе винта, различают обмотки левые и правые. Это относится к цилиндрическим, катушечным и винтовым обмоткам.
В многослойных слоевых обмотках направление всей обмотки считается по направлению ее первого внутреннего слоя (рис. 28, а, б).
Группу последовательно соединенных витков, наматываемую в виде плоской спирали и отделенную от других таких же групп, называют катушкой, а обмотку, состоящую из ряда катушек, расположенных в осевом направлении, - катушечной. Катушечные обмотки могут быть дисковыми и непрерывными.
Дисковая обмотка набирается из отдельно намотанных катушек, которые затем соединяют друг с другом электропайкой или другим способом.
Направление намотки обмоток трансформатора
Рис. 28. Направление намотки обмоток:
а — однослойной цилиндрической, б — многослойной цилиндрической, в — непрерывной

Катушки считаются левыми, если провод от верхнего наружного конца укладывается против часовой стрелки, и правыми, если провод укладывается по часовой стрелке (рис. 28, в).
Непрерывная обмотка (рис. 29, а) наматывается без разрывов, т. е. переход из одной катушки в другую производится без паек (рис. 29, в). Для этого при намотке перекладывают витки каждой нечетной катушки так, чтобы один переход 5 (из катушки в катушку) был снаружи обмотки, а другой 8 — внутри. Катушки непрерывной обмотки наматывают на рейки 2, образующие вертикальный канал вдоль внутренней поверхности обмотки. На рейках закрепляют прокладки 4, создающие горизонтальные каналы между катушками (рис. 29,б). Иногда рейки 7 ставят и вдоль наружной поверхности обмотки.
В витках обмотки может быть несколько (от одного до шести) параллельных проводов. При двух и более проводах приходится выравнивать их длины и положение в магнитном поле рассеяния, для чего провода меняют местами, т. е. делают их транспозицию (перестановку). Транспозиция параллельных проводов в непрерывной обмотке выполняется в процессе намотки на каждом переходе из катушки в катушку. Как правило, в одном пролете между двумя соседними прокладками (в одном «поле») делают переход одним параллельным проводом. В местах перехода провод изгибается на ребро, и его изоляция в этом месте нередко повреждается. После изгиба ее обязательно восстанавливают, а сам провод надежно изолируют от соседних катушек (рис. 29, г).
Непрерывные обмотки могут изготовляться с ответвлениями для регулирования напряжения. Обычно ответвления делают от наружных витков, чтобы между двумя соседними ответвлениями заключались витки, соответствующие одной ступени регулирования.
Непрерывная катушечная обмотка
Рис. 29. Непрерывная катушечная обмотка:
а — общий вид, б — прокладки и рейки в обмотке, в — переходы, г — изоляция перехода; 1 — цилиндр, 2, 7 — внутренняя и наружная рейки, 3 — провод, 4 — прокладки, 5, 8 — наружные и внутренние переходы проводов, 6 — изоляция провода, 9 — провод верхней катушки, 10 — коробка из электрокартона, 11 — киперная лента

Преимуществом непрерывной катушечной обмотки (кроме отсутствия разрывов при намотке) является ее большая опорная поверхность и, следовательно, устойчивость к осевым усилиям при коротком замыкании. Другое преимущество — относительно свободный проход масла как вдоль поверхности, так и поперек (в горизонтальные каналы между катушками). Хорошее охлаждение позволяет увеличивать мощность обмотки, не опасаясь теплового нарушения ее изоляции. Благодаря указанным преимуществам непрерывные обмотки широко применяют в трансформаторах различных мощностей и напряжений.
Винтовые обмотки (рис. 30, а—г) могут быть одноходовыми и двухходовыми (многоходовыми). Одноходовая винтовая обмотка (рис. 30, а) состоит из ряда витков, которые следуют один за другим по винтовой линии с каналами между ними.
а)
Винтовая обмотка
Рис. 30. Винтовая обмотка: а — общий вид, б — одноходовая из одного провода в витке, в — одноходовая из четырех проводов в витке, г — двухходовая

В каждый виток входит один или несколько параллельных проводов, укладываемых в один ряд вплотную друг к другу в радиальном направлении (рис. 30,б, в).
Двухходовая (многоходовая) винтовая обмотка состоит из двух (или более) одноходовых обмоток, намотанных одна в другую (рис. 30, г). Каждый такой «ход» может включать до 40 параллельных проводов. Вертикальный канал вдоль внутренней поверхности обмотки и каналы между ее витками образуются такими же рейками и прокладками, как и у непрерывной обмотки.
Витки винтовой обмотки состоят, как правило, из большого числа параллельных проводов, расположенных концентрически и на разном расстоянии от ее оси, поэтому провода, находящиеся ближе к оси, будут короче, а более удаленные — длиннее. Разница в длине и положении проводов в поле рассеяния вызывает неравенство их электрических и индуктивных сопротивлений. Разные сопротивления приводят к неравномерному распределению тока между ними, т. е. к перегрузке по току и увеличению потерь в одних и недогрузке в других проводниках.
Схема транспозиции одноходовой обмотки из шести проводов
Рис. 31. Схема транспозиции одноходовой обмотки из шести проводов:
а — общий вид, б и в — групповая и общая транспозиции

Для выравнивания распределения тока и, следовательно, снижения добавочных потерь в винтовых обмотках выполняют различные виды транспозиций.
В одноходовой обмотке (обычно с числом проводов в витке до 12) используют комбинацию из двух транспозиций (рис. 31, а): групповой, когда провода в витке разделяют на две группы и обе группы меняют местами (рис. 31,б), и общей, когда изменяется взаимное расположение всех параллельных проводов (рис. 31, в). Если в одноходовой обмотке имеется 12, 16 и более параллельных проводов, то применяют равномерно распределенную транспозицию (Бюда), позволяющую еще больше снизить добавочные потери.
В двухходовой винтовой обмотке (см. рис. 30, г) все, провода обмотки оказываются одинаково расположенными по отношению к продольному (осевому) полю рассеяния.
Торцовая поверхность винтовой обмотки обладает устойчивостью к осевым усилиям при коротком замыкании, хорошей механической прочностью и достаточной поверхностью охлаждения. Ее широко применяют для обмоток НН с небольшим числом витков и значительными вторичными токами в трансформаторах мощностью 1000 кВ-А и более.