Расчёт трансформатора

1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКТИВНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Основными элементами конструкций масляных трансформаторов и автотрансформаторов являются: магнитопровод, обмотки с отводами и элементами изоляции, бак с расширителем. Кроме того, трансформаторы снабжаются различными вспомогательными устройствами: охлаждения, переключения ответвлений, защиты масла от воздействий внешней среды, контроля и сигнализации, а также вводами.

Магнитопровод трансформатора выполняет функции магнитной системы и одновременно его конструктивной и механической основы. В конструкции магнитопровода различают активную часть, непосредственно проводящую магнитный поток, и неактивную часть, придающую магнитопроводу необходимую жесткость и являющуюся остовом для установки и крепления на нем различных деталей.

Активная часть трансформаторов старых конструкций собиралась из отдельных листов горячекатаной кремнистой электротехнической стали марок 1511, 1512, 1513. В современных трансформаторах применяется холоднокатаная электротехническая сталь марок 3413, 3416, обладающая более низкими удельными потерями и повышенной проницаемостью, что позволило увеличить индукцию в стали и уменьшить в несколько раз потери и ток XX.

Для снижения потерь от вихревых токов листы стали, толщина которых выбирается в пределах 0,35—0,5 мм, изолируются друг от друга жаростойкими покрытиями, или лаковыми пленками, или тем и другим одновременно. Толщина электроизоляционных покрытий 4—5 мкм вместо 20—30 мкм в прошлом, когда поверхность пластин оклеивалась бумагой.

Магнитная цепь магнитопровода состоит из вертикальных стержней и перекрывающих их сверху и снизу ярм. При изготовлении магнитопровода прямоугольные пластины (обычно из двух-трех листов стали каждая) собирают (шихтуют) таким образом, чтобы пластины одного слоя перекрывали стыки пластин смежного с ним слоя (рис. 7.1,а). В магнитопроводе из холоднокатаной стали вместо прямоугольных пластин применяют пластины, одна из сторон которых срезана под углом. Шихтовка пластин в «косой стык» (см. рис. 7.1, б) приводит к снижению потерь в углах магнитопровода, так как при этом уменьшается длина пути магнитного потока, не совпадающего с направлением прокатки листа (рис. 7.2).

Неактивная часть магнитопровода состоит из деталей и узлов, обеспечивающих в процессе работы трансформатора плотное прилегание листов стали друг к другу и разгружающих активную часть от внешних механических нагрузок.

Рис. 7.1. Чередование пластин стержней и ярм из прямоугольных пластин (а) и из пластин со срезанными углами (б):

1—8 — пластины

Рис. 7.2. Длина пути S магнитного потока, не совпадающего с направлением прокатки листов стали, при шихтовке магнитопровода из прямоугольных пластин (а) и из пластин со срезанными углами (б):

1 — направление прокатки листов стали До недавнего времени стержни магнитопроводов стягивали (прессовали) при помощи специальных шпилек (рис. 7.3, а), которые тщательно изолировали от пластин, чтобы избежать замыкания пластин. Способ прессовки шпильками трудоемок и ненадежен. Кроме того, проштампованные в активной стали отверстия для шпилек уменьшают площади поперечных сечений стали, что ведет к местным сгущениям магнитного потока и увеличению потерь. При применении холоднокатаной стали эти потери возрастают в несколько раз-. Поэтому магнитопроводы большинства трансформаторов (а крупные все без исключения) прессуются без применения шпилек, при помощи бандажей (рис. 73, б и в). Во время сборки магнитопровода на сборочном стенде листы стали стержней и ярм сперва сжимают гидравлическим прессом, а потом на стержни накладывают стальные бандажи 16, концы которых крепят к разделительной пряжке 17 из изоляционного материала, чтобы не образовался замкнутый контур по бандажу. Ярма стягивают стальными полубандажами 21, проходящими поверх ярма и через окно магнитопровода. Равномерность опрессовки достигается за счет установки специальных ярмовых балок 3. Ярмовые балки изолируются от активной

Рис. 7.3. Способы прессовки магнитопровода сквозными шпилисами (а), ярм — внешними шпильками, стержней — бандажами (б), ярм — полубандажами (в):

/ — ярмо; 2 — картонная изоляция; 3 — ярмовая балка; 4 и 11 — бумажно-бакелитовые трубки; 5 и 10 — изоляционные шайбы; 6 и 12 — сквозные стяжные шпильки; 7 и 1В — гайки; 8 и 14 — стальные шайбы; 9— стержень магнитопровода; 15 — картонная подбандажная изоляция; 16 — стальной бандаж; 17 — замок бандажа (изоляция); 18 — внешняя шпилька; 19 — скоба; 20 — картонная изоляция полубандажа, 21 — стальной полубандаж, 22 — изоляционная прокладка (стеклотекстолит) стали. Современным способом прессовки стержней является стягивание их бандажами из стеклоленты.

Для разгрузки активной части от внешних механических нагрузок верхние и нижние ярмовые балки связываются между собой шпильками или пластинами. Благодаря этим шпилькам (пластинам) механические нагрузки, например, при подъеме и транспортировке магнитопровода воспринимаются ярмовыми балками и не воздействуют на активную часть магнитопровода.

При работе трансформатора на металлических частях его магнитопровода наводятся электрические заряды. Чтобы избежать разрядов внутри бака, активная сталь и ярмовые балки заземляются при помощи медной ленты, соединяющей крайний пакет активной стали с ярмовой балкой и проходящей далее к заземленному баку.

Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняются из медного провода прямоугольного сечения, изолированного кабельной бумагой. Они имеют цилиндрическую форму и располагаются на стержнях магнитопровода концентрически (рис. 7.4).

Обмотки трансформаторов долж;