Обмотки силовых трансформаторов

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Обмотки трансформатора представляют собой его электрические цепи, по которым проходит электрический ток. Вместе с магнитопроводом они составляют основные элементы трансформатора. Обмотки трансформатора состоят из обмоточного провода и изоляционных деталей, которые образуют изоляцию обмоток, закрепляют части обмоток в положении, предусмотренном расчетом и конструкцией, препятствуют их смещению под действием электромагнитных сил, а также создают каналы для охлаждения. Конструкция обмоток включает их выводные концы и регулировочные ответвления, емкостные кольца и экраны емкостной защиты (рис. 1-1).

Обмотки трансформаторов различных мощностей и напряжений отличаются друг от друга типом обмотки, количеством витков и параллельных проводов, поперечным сечением провода, направлением намотки, изоляцией и схемой соединения отдельных элементов обмотки.

В зависимости от назначения трансформатора, его типа, мощности и напряжения обмотки трансформатора выполняются самых различных конструкций [Л. 1, 4].

По взаимному расположению на стержне магнито-провода обмотки делятся на:

а) концентрические, располагаемые одна внутри другой (рис. 1-2,а);

б) чередующиеся, в которых части обмоток ВН и НН попеременно следуют друг за другом по высоте стержня (рис. 1-2,6).

Как концентрические, так и чередующиеся обмотки выполняются круглой и прямоугольной формы. В силовых трансформаторах стержневого типа применяют концентрические обмотки круглой формы, как более надежные в эксплуатации и более простые в изготовлении. В трансформаторах броневого типа широко применяются чередующиеся обмотки прямоугольной формы.

Так как в отечественном трансформаторостроении для мощных силовых трансформаторов в подавляющем большинстве принята стержневая конструкция с концентрическим расположением обмоток, в дальнейшем в книге рассматривается производство обмоток и изоляции только трансформаторов стержневого типа, со ступенчатым, вписанным в окружность, сечением стержней магнитопровода и концентрическим расположением обмоток на стержне..

Концентрические обмотки имеют форму цилиндров. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения (ВН, СН, НН) имеют примерно одинаковую высоту. Обмотка ВН обычно располагается снаружи, а остальные — непосредственно на стержне или между обмотками в зависимости от назначения трансформатора.

Общие требования, предъявляемые к обмоткам трансформаторов, можно подразделить на эксплуатационные и производственные.

Основным эксплуатационным требованием является электрическая и механическая прочность, а также нагревостойкость обмоток. Изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений как рабочее напряжение, так и коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые могут возникнуть в сети.

Механическая прочность обмоток должна гарантировать их от деформаций при токах короткого замыкания и других механических воздействий.

Необходимая нагревостойкость обмоток обеспечивается достаточно большой поверхностью соприкосновения обмотки с охлаждающей средой.

При выборе типа и конструкции обмотки проектировщик руководствуется соблюдением перечисленных эксплуатационных требований, а также созданием технологичной и дешевой конструкции.

Задачей технологов и производственников является создание технологии и выполнение обмоток, отвечающих всем требованиям эксплуатации с наименьшей затратой материалов и труда.

Рис. 1-1. Строение обмотки трехфазного трансформатора 1800 ква, 35 000±5%/6 300 в.

1 и 2 —деревянные стержни крепления; 3 — магнитопровод; 4 — скругленная деревянная планка расклинивания; 5 — бумажно-бакелитовый цилиндр обмотки НН; 6 — непрерывная обмотка НН; 7 — бумажно-бакелитовый цилиндр обмотки BH; 8 — непрерывная обмотка BH; 9 — междуфазная перегородка; 10 — щиток, закрывающий ярмо; 11 — опорные кольца обмотки ВН; 12 — ярмовая изоляция; 13 — рейка обмотки ВН; 14 — опорные кольца обмотки НН; 15 — рейка обмотки НН; 16 — прокладка обмотки ВИ; 17 — электрокартонная шайба; 18 — вертикальная стальная шпилька, изолированная бакелитовой трубкой; 19 — ярмовая балка; 20 — планка уравнительной изоляции; 21, 22

При разработке технологии, выборе оборудования и оснащения необходимо руководствоваться следующим: при изготовлении обмоток и изоляционных деталей должны выдерживаться геометрические размеры, заданные чертежом в указанных допусках.

Рис. 1-2. Расположение обмоток на стержне магнитопровода. а — концентрическое; б — чередующееся-, 1— стержень магнитопровода; 2 — обмотка НН; 3—обмотка ВИ; 4—ярмо.

Технологический процесс должен гарантировать сохранение выполненных размеров изделий, а также надежность соединений в течение всего времени эксплуатации трансформатора.

Технологический процесс также должен гарантировать использование и сохранение основных свойств материалов.