Принцип работы и характеристика трансформаторов со средней точкой, подключение

ООО «ПТК «Запчастьэнерго» производит и реализует различные обмотки для масляных силовых трансформаторов. Обмотки как правило используются в качестве зап.частей для ремонта масляных силовых ТМ.

Обмотка трансформатора представляет собой совокупность витков, которая образует электрическую цепь, в которой образуется электродвижущая сила, индуктированная в отдельных витках. Обмотка трансформатора содержит обмоточный провод, изоляционные детали, предусмотренные конструкцией; изоляция создает необходимые каналы для охлаждения, препятствует их смещению под действием электромагнитных сил, защищает от электрического пробоя. Обмотки трансформаторов отличаются количеством витков, типом и направлением намотки, количеством параллельных проводов в витке, схемой присоединения отдельных частей обмотки между собой.

Алюминиевый и медный провод прямоугольного и круглого сечений по ГОСТ 6324:52, ГОСТ 9761:61 применяют для обмоток силовых трансформаторов. Медные и алюминиевые трансформаторные обмотки применяются для трансформаторов мощностью 20-1000 кВА. Медь, в отличии от алюминия, наделена более высокой теплопроводностью, большей эластичностью, повышенной механической прочностью. Предел прочности при растяжении медных проводов в 3,5 раза больше, чем алюминиевых, поэтому в трансформаторах с высокой мощностью не рекомендуется применять алюминиевую обмотку.

Так как трансформаторы бывают различными по напряжению, то и обмотки будут отличаться. У них может отличаться тип намотки и ее направление, количество витков и параллельных проводов них, а также схемой соединения отдельных частей в целую систему. Чтобы сделать обмотку масляного трансформатора используют провода с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией. В силовых трансформаторах используют провода из стекловолокна, которое устойчиво к перепаду температур.

По тому, как располагается обмотка, выделяют следующие ее виды:

• Концентрическая. Они имеют цилиндрическую форму и располагаются на магнитном проводе. В этом случае обмотки НН (низкого напряжения) и ВН (высокого напряжения) располагаются напротив друг друга. Как правило, ближе к проводу расположена НН обмотка.
• Чередующаяся – это обмотка НН и ВН трансформатора. Они меняются местами вверх по оси стержня. При сильном напряжении изолировать обмотки бывает трудно. Именно поэтому чаще всего прибегают к первому варианту.

Цилиндрическая обмотка из двух слоев

Принцип намотки в данном случае такой же, как и в первом варианте, только провод располагается двумя слоями. Оба вида не должны превышать количество 4-х проводов на одном витке. Данный вид используют для напряжения низшего (НН). Мощность трансформатора с обмоткой из двух слоев не должна превышать более 550 киловатт.

Трансформатор СН

Трансформатор СН

Трансформатор среднего напряжения
принимает до 128 еЭ/т и отдает 512 еЭ/т «тройником» (повышающий режим), либо до 512 еЭ/т с «тройника» и отдаёт 128 еЭ/т с любой другой стороны (понижающий режим).

Получение

Крафт

Рецепт до версии 1.96 (версия игры 1.6.4 и ниже). В IC2 Experimental этот рецепт снова актуален.
(В игре, возможен другой, «неправильный крафт» из одного медного изолированного провода.)

Рецепт с версии 1.96:

Обмотка трансформатора из алюминиевого провода (основные типоразмеры):

Трансформатор НН

Трансформатор НН

Трансформатор низкого напряжения
принимает до 32 еЭ/т и отдает 128 еЭ/т «тройником» (повышающий режим), либо до 128 еЭ/т с «тройника» и отдаёт 32 еЭ/т с любой другой стороны (понижающий режим). Если проверить напряжение в проводе до и после трансформатора, то оно будет одинаково 128 еЭ/т. Отличие в том, что до трансформатора идет один поток 128 еЭ/т, а после 4х32 еЭ/т.

Получение

Крафт

Старая версия:

Трансформаторы мощностью 160—1600 кВ А.

На рис. 98, б показана конструктивная схема отводов ВН трансформатора мощностью 630 кВ-А с реечным переключателем. Сборку начинают с установки на верхние ярмовые балки 8 макета переключателя 2 (собственно переключатель ставят после сушки активной части). С помощью болтов и гаек закрепляют планки 5 и 6 и присоединяют регулировочные отводы 4. Отводы по месту выгибают и пофазно укладывают в вырезы планки 5. Чтобы не повредить изоляцию, изгибы отводов (обычно это круглые провода 11В) выполняют радиусом, равным 6—10- кратному диаметру провода. Концы отводов подводят к соответствующим ответвлениям обмоток, отмеряют по месту и отрезают лишнюю длину. С концов отводов снимают изоляцию (на 40—50 мм) и закрепляют оставшуюся часть, предохраняя их от разматывания. На концы линейных отводов 3 снизу надевают бумажно-бакелитовые трубки 12 и предварительно зажимают их между планками 5 и 6. Одновременно закрепляются и пучки регулировочных отводов каждой фазы. Изгибают и подводят друг к другу нижние концы X, У и 1 обмоток ВН, собирая схему «звезда». Обмотки соединяют с отводами электропайкой (обмотки из меди) или аргонно-дуговой сваркой (обмотки из алюминия), В обоих случаях перед пайкой (сваркой) на изоляцию концов накладывают мокрый асбест, который предохраняет ее от повреждения. Готовые соединения зачищают от острых углов и остатков припоя, изолируют по чертежу; регулировочные отводы пофазно бандажируют киперной лентой 14. В местах закрепления в планках отводы изолируют полосками электрокартона шириной на 15—20 мм больше высоты планок. Со стороны обмотки ставят пластину 13 из электрокартона и окончательно закрепляют отводы в планках.

Основные характеристики трансформатора

На рис.1.3 изображен внешний вид трансформатора ТРДН-40000/110.

Рисунок 1.3 – Внешний вид трансформатора ТРДН-40000/110

В соответствии с принятой системой обозначений аббревиатура трансформатора ТРДН-40000/110-У1 расшифровывается так: Т – трехфазный трансформатор; Р – наличие ращепленной обмотки низкого напряжения; Д – охлаждение производится с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха; Н – регулирование напряжения производится под нагрузкой РПН; 40000 – номинальная мощность трансформатора, кВ•А; 110 – класс напряжения обмотки высокого напряжения, кВ; У1 – климатическое исполнение, категория размещения по ГОСТу 15150. Основные параметры этого трансформатора приведены в табл.1.1 [].

Таблица 1.1 – Технические параметры ТРДН-40000/110-У1

В требованиях для силовых трансформаторов [, 6.4] сказано, что для обеспечения продолжительной и надежной эксплуатации трансформаторов необходимо обеспечить:

• соблюдение необходимых нагрузочных, температурных режимов и уровня напряжений;
• соблюдение характеристик трансформаторного масла и изоляции в пределах установленных норм;
• содержание в исправном состоянии устройств охлаждения трансформатора, защиты масла, регулирования напряжения и т. д.

Трансформатор СВН

Трансформатор СВН

Трансформатор сверхвысокого напряжения
принимает до 2 048 еЭ/т и отдает 8 192 еЭ/т «тройником» (повышающий режим), либо до 8 192 еЭ/т с «тройника» и отдаёт 2 048 еЭ/т с любой другой стороны (понижающий режим). Заметьте: если трансформатор СВH перевести в повышающий режим и через него пустить ток, он будет подавать 8 192 еЭ/т, а максимальное напряжение при приёме энергии в энергохранителях — 512 еЭ/т (если присоединить трансформатор
в любом режиме
к любому энергохранителю, то энергохранитель взорвётся). P.S. В экспериментальной версии максимальное напряжение при приёме энергии в энергохранителях — 2 048 еЭ/т.

Получение

Трансформаторы мощностью 1600—6300 кВ-А.

Известно немало конструктивных схем трансформаторов указанной мощности; существуют трансформаторы ПБВ и РПН с различным расположением переключателей и избирателей, с разными схемами регулирования и числом ответвлений обмоток и т. п., и это в большой степени определяет особенности сборки отводов. Для примера на рис. 99, а показана монтажная схема отводов ВН трансформатора ПБВ мощностью 1600 кВ-А. Переключатели ПБВ обычно закрепляют на крышке трансформатора, поэтому при установке отводов приходится использовать макет переключателя или строго следить за указанными в чертеже размерами до его контактов. Сборку отводов начинают с установки на ярмовых балках связанных между собой вертикальных и горизонтальных планок 7—10. Деревянные планки соединяют с яромовыми балками и между собой стальными болтами 11 и гайками 13 (рис. 99, в). Различают планки основные и накладные. Основные планки связаны с балками; они создают несущий каркас, к которому накладные планки прижимают отводы и фиксируют их положение на активной части. Для надежного закрепления предусмотрены вырезы в планках — овальные, круглые или прямоугольные (рис. 99, б).

Размеры планок выбраны так, чтобы после затяжки болтов между планками оставался небольшой промежуток. Если основная и накладная планки соприкасаются, накладную необходимо снять и дополнительно намотать на отвод изоляцию 14. Отводы из провода ПБ нередко пропускают в изоляционные трубки. Если отвод по чертежу должен иметь несколько изгибов (см. рис. 99, а), вначале надевают трубку на ту его часть, которая занимает горизонтальное положение. Затем отвод изгибают и оставшуюся часть пропускают в другую трубку, вновь изгибают и, наконец, надевают трубку на вертикальную часть, закрепляемую в каркасе из деревянных планок. Отводы устанавливают так, чтобы выдерживались размеры для присоединения к вводам трансформатора или контактам переключателя. Базой для отсчета служит одна из основных планок или полка ярмовой балки. На рис. 99, а показано расстояние (размер К) от балки до линейного ввода (все размеры указываются в сборочном чертеже).

Концы обмоточных проводов и отводов выгибают, подводят друг к другу, отрезают лишнюю длину, снимают изоляцию и припаивают с помощью электропаяльных щипцов. На время пайки обмотки и изоляцию закрывают листами электрокартона, защищая их от попадания капель и брызг расплавленного припоя. Концы обмоток ВН X, У и 1 соединяют проводом самих обмоток. К концу У подводят очищенные от бумажной изоляции и лака провода последнего витка обмоток фаз А и С. Лишнюю длину концов отрезают, затем скрепляют их между собой и производят электропайку. Все места пайки после зачистки тщательно изолируют бумагой или лакотканью.

• Назад
• Вперед

Ремонт трансформаторов и низковольтных аппаратов — Обмотки трансформаторов

Страница 17 из 38

ОБМОТКИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Основным элементом обмотки является виток, т. е, электрический проводник, или ряд параллельно соединенных проводников, который охватывает часть магнитной системы трансформатора и в котором под действием магнитного потока этой части наводится ЭДС. Обмоткой называют совокупность витков образующих электрическую цепь, где суммируются ЭДС, наведенные в витках (с целью получения высшего, среднего или низшего напряжения трансформатора). В трехфазном трансформаторе под обмоткой обычно подразумевают совокупность обмоток ВН и НН всех трех фаз. Рис. 35. направления намотки обмоток: а — однослойной, б — многослойно и, в — дисковых спиральных одинарных катушек, г — дисковых спиральных парных катушек Выбор конструкции обмотки производится с учетом мощности -трансформатора, отнесенной к одному стержню, металла проводника обмотки (меди или алюминия), тока обмотки- одного стержня, номинального напряжения обмотки и сечения витка. Обмотки трансформатора состоят из обмоточного провода и предусмотренных конструкцией изоляционных деталей, предназначенных для защиты битков обмотки от электрического пробоя и предотвращения их смещения под действием электромагнитных сил, а также создания охлаждающих каналов, необходимых для отвода тепла от обмоток работающего трансформатора. Обмотки различают, по направлению намотки, расположению на стержнях магнитопровода, схеме соединения отдельных элементов обмотки между собой и числу параллельных проводов. По направлению намотки подобно резьбе винта различают правые и левые обмотки. Это относится к однослойным цилиндрическими винтовым обмоткам (рис. 35,а). Направление многослойной цилиндрической обмотки считается по направлению намотки первого внутреннего слоя (рис. 35,6). Отдельные катушки, выполненные в виде плоской спирали, не имеют направления намотки. Парные дисковые катушки считаются правыми, если провод от верхнего наружного конца идет по часовой стрелке, и левыми, если направление провода — против часовой стрелки (рис. 35, в). Это же определение распространяется и на непрерывные обмотки (рис. 35, г). Большинство обмоток трансформаторов выполняется с левой намоткой для удобства их изготовления.

Например, если на одном стержне расположены две обмотки с одинаковым направлением намотки, направления ЭДС в обмотках совпадут, при разном направлении намотки — будут противоположны. Поэтому во избежание ошибочной сборки и соединений схем обмоток трансформаторов используется, как указывалось ранее, деление намотки обмоток на левые и правые. При одних и тех же схемах можно образовать различные группы соединений обмоток. Возможные группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов при схеме, широко распространенной в трансформаторах общего применения, звезда — звезда с выведенной нейтралью на стороне НН (У/Уо) показаны на рис. 38. Получение той или иной группы соединения обмоток по схеме У/Уо можно проследить, пользуясь векторными диаграммами напряжений, где условно показаны обмотки ВН и НН с одинаковыми (левыми) направлениями намотки их витков (рис. 38, а, б) и разными (рис. 38, в).

Для придания большей механической прочности на обмотку накладывают бандаж из стеклоленты, наматываемой с полуперекрытием поверх выравнивающих колец и крайних витков. Коробочка 2 из электрокартона толщиной 0,5 мм прикрепляется к крайнему витку одним слоем хлопчатобумажной ленты, накладываемой о полуперекрытием. Ленту приклеивают, предварительно покрыв ее тонким слоем бакелитового лака. Двухслойная цилиндрическая обмотка (рис. 39,6) состоит из витков, намотанных в два слоя медным или алюминиевым проводом прямоугольного или круглого сечения. Витки каждого слоя обмотки укладывают так же, как в однослойной обмотке. Они переходят из слоя в слой в нижней части обмотки. Начало и конец витков выведены к верхнему торцу обмотки. Между слоями обмотки имеются вертикальные масляные каналы, образуемые вертикально — установленными буковыми планками и полосами электрокартона и используемые для улучшения “условий охлаждения обмотки за счет циркуляции масла по этим каналам. Для выравнивания торцевой части обмотки устанавливают по торцам каждого слоя разрезные клинообразные кольца из электрокартона. Двухслойная обмотка применяется в основном в качестве обмотки НН силовых трансформаторов мощностью до 630 кВ-А, напряжением до 690 В. Многослойная цилиндрическая обмотка (рис. 39, в) бывает намотана, как правило, из провода круглого сечения. Намотка осуществляется плотной укладкой витков одного к другому с переходами из- слоя в слой. Намотка первого слоя производится на бумакно-бакелитовом цилиндре. Между последующими слоями укладывается несколько слоев кабельной бумаги. Для увеличения поверхности охлаждения между некоторыми слоями обмотки создают осевой канал, образованный планками из бука или рейками из клееного электрокартона. Для защиты от механических повреждений и повышения уровня изоляции обмотки под крайние витки каждого слоя укладывают «бортик», представляющий собой узкую полосу электрокартона толщиной до 2 мм, приклеенную к более широкой ленте телефонной бумаги. В процессе намотки каждого слоя обмотки бумажная лента бортика зажимается крайними витками, а полоса картона служит опорой готовой обмотки. Многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода применяют в качестве обмоток ВН (реже НН) масляных трансформаторов мощностью до 630 кВ-А при напряжении — 35 кВ и других трансформаторов более высоких классов напряжений. Непрерывная обмотка (рис. 39, г) состоит из ряда катушек, намотанных непрерывно, т. е. без обрыва провода при переходе от одной катушки к другой. В непрерывной обмотке половина катушек (чаще нечетные) — перекладные. Число катушек, приходящихся на стержень, колеблется от 40 до 120; каждая катушка состоит из нескольких витков, намотанных плашмя, — один виток на другой; число витков в катушке от 2 до 40. Катушки непрерывной обмотки трансформаторов I —III габаритов намотаны на рейки из электрокартона, уложенные на бумажно-бакелитовый цилиндр, которые образуют вертикальный канал вдоль внутренней поверхности обмотки. Для создания горизонтальных каналов между катушками на рейках закрепляют прокладки из электрокартона. Виток катушки непрерывной обмотки может состоять из одного или нескольких параллельных проводов (обычно не более четырех). При использовании нескольких параллельных проводов вместо одного провода большого сечения снижаются потери от вихревых токов в обмотке. При двух (и более) параллельных проводах в витке для выравнивания их длины и сопротивления, а также положения каждого из них в магнитном поле рассеяния при переходе из катушек в катушку применяют транспонирование (перестановку) проводов, осуществляемую в процессе намотки на каждом переходе из катушки в катушку. При выполнении транспозиции перекладка каждого провода, как правило, занимает один промежуток между прокладками, таким образом количество промежутков по окружности обмотки, занятых переходами, равно количеству параллельных проводов. Непрерывность намотки достигается перекладыванием витков в катушках, чтобы один переход был снаружи обмотки, а второй — внутри. Переход из катушки в катушку (внутренний и наружный) осуществляется на уровне крайнего (соответственно внутреннего или наружного) витка изгибом провода на ребро. Число катушек непрерывной обмотки чаще всего четное, при этом начало и конец обмотки расположены либо оба снаружи, либо оба внутри обмотки. В каждой катушке может быть целое или дробное число витков. Непрерывные обмотки выполняют с ответвлениями для регулирования напряжения или без них. Регулировочные ответвлений выводят от наружных (реже от внутренних) витков таким образом, чтобы число витков между соседними ответвлениями соответствовало одной ступени регулирования. Непрерывные обмотки силовых трансформаторов I и II габаритов намотаны чаще всего алюминиевыми проводами АПБ, а более мощных на напряжение 35 кВ — медным проводом ПБ. Входные катушки обмотки ВН на 110-кВ имеют частичную емкостную защиту (от перенапряжений) в виде емкостных колец и экранирующих витков. Емкостное кольцо представляет собой прессованную из электрокартона шайбу, обернутую металлической фольгой с разрывами для предотвращения образования короткозамкнутого витка; шайба изолирована несколькими слоями кабельной бумаги. Экранирующие витки выполняются из проводов с усиленной изоляцией и служат для выравнивания электрического поля во входных катушках. Непрерывные обмотки из-за своих преимуществ распространены в трансформаторах широкого диапазона мощностей и напряжений. К ним относят: сравнительно простую конструкцию, высокую технологичность изготовления, большую поверхность охлаждения и большую опорную поверхность, делающую обмотку очень устойчивой по отношению к осевым усилиям, возникающим при коротких замыканиях. Винтовая обмотка (рис. 39д) состоит из ряда витков, намотанных прямоугольными проводами по винтовой линии, откуда и ее название. В отличие от многослойной винтовая обмотка является однослойной с расположением проводов в радиальном направлении один на другом по спирали. Каждый виток обмотки состоит из нескольких одинаковых параллельных проводов. Между витками проводов установлены прокладки из электрокартона, образующие масляные каналы для отвода тепла от обмотки. Винтовую обмотку называют также многопараллельной, поскольку общее число параллельных проводников в обмотке может достигать нескольких десятков. В зависимости от числа параллельных проводов и витков винтовая обмотка выполняется одноходовой или многоходовой, т. е. состоит из одной, двух или более отдельных винтовых обмоток, вмотанных одна в другую в процессе изготовления. Поскольку параллельные провода винтовой обмотки расположены концентрически и поэтому находятся на разном расстоянии от ее оси, то, если не произвести их транспонирование, обмотки, расположенные ближе к оси, будут меньшего диаметра и, следовательно, короче, а более удаленные от оси — большего диаметра и длиннее. Разница в длине и положении в магнитном поле рассеяния параллельных проводов вызовет неравенство их активных и индуктивных сопротивлений, а следовательно, неравномерное распределение тока между ними и повышенный нагрев нижних по сечению витка проводов. В винтовых обмотках применяют различные виды транспозиций. В одноходовой обмотке обычно используют комбинацию двух видов транспозиций: групповую, когда параллельные провода делятся на две группы и обе меняются местами, и общую, когда изменяется взаимное расположение всех параллельных проводов. Кроме того, применяют транспозицию Бюда, состоящую из двух групповых транспозиций и одной общей. В двухходовой винтовой обмотке используют равномерно распределенную транспозицию, называемую транспозицией Хобарта. При этом виде транспозиции перестановка проводов из одной группы в другую производится через равные промежутки по всей длине обмотки. Количество перестановок в обмотке обычно равно числу параллельных проводов. Принципиальные схемы транспозиций проводов в одноходовой и двухходовой обмотках показаны на рис. 40, а, б.

• Назад
• Вперед

Оборудование с отводом от средней точки вторички

Средняя точка силового трансформатора в этом случае располагается между обмотками. Выходные напряжения вычисляются с верхней и нижней половин вторички — это обязательно условие. Важно учитывать число витков, расположенных на трансформаторе. В зависимости от количества определяется входное напряжение на первичке. Согласно расчетам, оно будет V1/Va = Т1/Тa V1/Vb = Т1/Тb. В формуле Т1, Тa и Тb являются количеством колец первичной первой половины и второй половины вторичной обмоток соответственно. По пропорции легко вычисляются искомые характеристики. Значения Тa и Тb идентичные, так как они одинаковы по собственной амплитуде. Отвод выбран из среды вторичной.

Отдельно учитывается, есть ли заземление средней точки. При положительном ответе выходные напряжения, которые возникают на обеих половинах вторички трансформатора, будут находится в полной противофазе. Если же заземления нет, то придется устанавливать дополнительные нагрузки или делать его.