Основними типами конструкцій трансформаторів є броньовий і стрижнева У однофазном виконанні вони наведені на Рис 76

Рис 76 Трансформаторивразрезе

Броньова конструкція більше підходить для великих і високовольтних трансформаторів Секції обмоток в них мають пласку форму і набираються в стопку перед монтажем з сердечником У цій конструкції сердечник оточує більшу частину обмоток, за винятком зони розташування їх висновків Секції первинної та вторинної обмоток зазвичай чергують між собою для зменшення індуктивності розсіювання З урахуванням можливості протікання великих струмів при аваріях секції повинні бути надійно закріплені Майже завжди трансформатори броньовий конструкції роблять з масляним наповненням, а їх потужність досягає 500 MBA

У трансформаторах стрижневий конструкції котушки надіті на сердечник у формі стрижня, зібраний з пластин трансформаторного заліза У цій конструкції по суті котушки оточують сердечник У поперечному перерізі котушки бувають прямокутними і круглими Ця конструкція частіше використовується для невеликих трансформаторів сухого типу, зазвичай в діапазоні потужностей від 10 кВА до 20 MBA Причина, по якій стрижнева конструкція трансформаторів не застосовується при великих потужностях, складається в труднощі забезпечення механічної міцності їх обмоток при аваріях з коротким замиканням Так як механічна сила пропорційна квадрату струму, то при струмі короткого замикання, в 20 разів більшому, ніж номінальний робочий струм, розвиваються сили, в 400 разів більші, ніж при нормальній роботі В основному механічні сили спрямовані радіально Внутрішні обмотки при цьому стискаються, а зовнішні прагнуть розширитися Для захисту внутрішніх обмоток від механічних пошкоджень при аваріях сердечник (або принаймні його кути) покривають склопластиком Зовні обмотки також найчастіше закривають стеклопластиковой захистом Існують також механічні сили, які прагнуть виштовхнути краю обмоток назовні в аксіальному напрямку Але як би там не було, через того, що виробництво стрижневих трансформаторів дешевше, ніж броньових, в області середніх напруг і потужностей їх безліч

Два варіанти конструкцій стрижневих трансформаторів заслуговують згадки Обмотки можуть бути покриті захисним діелектриком, часто епоксидною смолою При використанні повітряного охолодження між первинною та вторинної обмотками роблять повітряні зазори Ці трансформатори зазвичай мають дуже великі габарити для своїх потужностей Інший варіант конструкції передбачає використання в обмотках пустотілих провідників з рідинним охолодженням Таке пряме охолодження набуло популярності в останні роки для трансформаторів класу до 15 кВ, при цьому для виключення електролізу застосовувалися деионизирован холодоагенти Для забезпечення стійкості до замерзання використовують суміш пропіленгліколю з водою Незважаючи на те що системи з рідинним охолодженням вимагають застосування деіонізатор, насосів і теплообмінників, вони також часто використовуються в силовій електроніці і для охолодження потужних напівпровідникових приладів Трансформатори, напівпровідникові прилади та шини можуть охолоджуватися загальної рідинної системою Ця конструкція особливо зручна, якщо недоступний повітря для охолодження потрібної якості Прикладами таких умов можуть бути ливарні цехи, скляні заводи, металургійні підприємства і подібні їм виробництва, де використання рідинного охолодження електрообладнання дозволяє відмовитися від дорогих фільтрів і громіздкої системи повітропроводів Теплообмінники бувають рідинно-повітряними і рідинно-водяними і можуть бути частиною заводської системи охолодження При використанні рідинного охолодження треба дотримуватися деяких заходів Якщо використовується суміш води з гликолем, то останній повинен бути хімічно чистим

Наявні в продажі антифризи на основі гліколю містять інгібітори іржі та інші присадки, що збільшують їх провідність

Основні характеристики трансформаторів з масляним наповненням і сухого типу наведено в Табл 71 Мітральної олію, що використовується в першу, служить як для забезпечення електричної ізоляції, так і для відводу тепла Крім того, для ізоляції застосовується картон або папір, просочені маслом Діелектричні постійні цих матеріалів дуже близькі до діелектричної постійної масла, так що не виникає неоднорідностей електричного поля, повязаних з ізоляцією При виготовленні гаряче масло закачується в нагріту конструкцію трансформатора під вакуумом, з тим щоб виключити навіть найдрібніші бульбашки повітря в ізоляції і маслі Нагрівання масла зменшує його вязкість і збільшує проникаючу здатність Ізоляція повинна бути повністю просякнута маслом, щоб у ній не залишилося повітряних пустот, в яких при роботі може виникнути коронний розряд, що веде до пошкодження ізоляції Слід зазначити, що діелектричні властивості масла дозволяють зазори між струмоведучими частинами в трансформаторах робити набагато менше, ніж на повітрі Робоча температура масла обмежується погіршенням його ізоляційних властивостей внаслідок утворення вуглеводнів, ускоряющегося при високій температурі

Таблиця 71 Основні характеристики трансформаторів

Трансформатори з масляним наповненням

Трансформатори сухого типу

Необмежена напруга

Напруга до 345 кВ

Ізоляційний матеріал – картон

Тверді ізоляційні матеріали

Зварений корпус

Повітряне або рідинне охолодження

Зазвичай броньовий конструкція

Зазвичай стрижнева конструкція

Температура масла максимум 65 ° С

Температурадо 180 ° С і вище

Граматичні прохідні ізолятори

Відкриті висновки

Корпуси для трансформаторів з масляним наповненням роблять зварними, зі сталі, при цьому їх конструкцію розраховують так, щоб звести до мінімуму нагрівання вихровими струмами Висновки зазвичай розраховані на струм до 2500 А, а при великих токах їх зєднують паралельно Для охолодження до зовнішніх стінок корпусу прилаштовують трубчасті радіатори, а всередині трансформатора масло циркулює зазвичай за рахунок конвекції

Трансформатори сухого типу зазвичай використовують всередині приміщень, хоча іноді застосовують їх і зовні Для зменшення розмірів обладнання ці трансформатори можуть бути вбудовані в ту чи іншу установку Для охолодження використовуються як природна конвекція повітря, так і вентилятори Велике число трансформаторів сухого типу застосовуються в будівлях для харчування локальної мережі 120/208 В від високовольтної розподільної мережі Ще одним привабливим якістю цих трансформаторів є простота їх підключення до мережі

У процесі виготовлення зібрану конструкцію з сердечника і котушок піддають декільком циклам вакуумного пресування, що дозволяє видалити повітряні бульбашки з ізоляції Обмотки зазвичай забезпечені вентиляційними каналами, виконаними з склопластику або рифленого алюмінію Для трансформаторів сухого типу дуже важливо, щоб пил або які-небудь проводять забруднення не потрапляли в їх систему вентиляції

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)