Курсовая работа: Расчет и анализ установившихся режимов работы электрических машин

- по числу трансформируемых фаз – однофазные и трехфазные;

- по форме магнитопровода – стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные;

- по числу обмоток на фазу – двухобмоточные, многообмоточные.

Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и т.д. Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками составляет активную часть трансформатора. Остальные элементы называют неактивными (вспомогательными) частями. Рассмотрим конструкцию основных частей трансформатора.

Магнитопровод выполняет в трансформаторе две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он предназначен для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей.

Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т.е. он состоит из тонких стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующим лаком. Такая конструкция магнитопровода обусловлена стремлением ослабить вихревые токи, наводимые в нем переменным магнитным потоком, а следовательно, уменьшить величину потерь энергии в трансформаторе.

Рис. 1.3. Магнитопровод трехфазного трансформатора стержневого типа с обмотками.

В магнитопроводе стержневого типа (рис.1.2, а) вертикальные стержни 1, на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами 3. На каждом стержне расположены обмотки соответствующей фазы и проходит магнитный крайних стержнях – потоки Фа и Фс, а в среднем стержне Фв. На рис. 1.2, б показан внешний вид магнитопровода.

Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы, обеспечивающие обмотке механическую и электрическую прочность. По взаимному расположению на стержне, обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся.

Концентрические обмотки выполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню располагают обмотку НН, а с наружи – обмотку ВН (рис. 1.3, а). Чередующиеся (дисковые) обмотки выполняют в виде отдельных секций (дисков) НН и ВН и располагают на стержне в чередующемся порядке (рис. 1.3, б). Они применяются в трансформаторах специального назначения.

Рис. 1.4. Концентрическая (а) и дисковая (б) обмотки трансформатора.

Концентрические обмотки в конструктивном отношении разделяются на несколько типов:

- цилиндрические однослойные или двухслойные обмотки (рис. 1.4, а);

- винтовые одно- и многоходовые обмотки (рис. 1.4, б);

- непрерывные обмотки (рис.1.4,в).

Рис. 1.5. Конструкция концентрических обмоток.

1.1.2 Устройство масляного трансформатора

В трансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом (рис. 1.5.). Трансформаторное масло, омывая обмотки 2 и 3 и магнитопровод 1, отбирает от них теплоту и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака 4 и трубы радиатора 5 отдает ее в окружающую среду. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более надежную работу высоковольтных трансформаторов, так как электрическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.

В трансформаторах мощностью до 20—30 кВА применяют баки с гладкими стенками. У более мощных трансформаторов для увеличения охлаждаемой поверхности стенки бака делают ребристыми или же применяют трубчатые баки. Масло, нагреваясь, поднимается вверх, а охлаждаясь, опускается вниз. При этом масло циркулирует в трубах, что способствует более быстрому его охлаждению.

Для компенсации объема масла при изменении температуры, а также для защиты масла от окисления и увлажнения при контакте с воздухом в трансформаторах применяют расширитель 9, представляющий собой цилиндрический сосуд, установленный на крышке бака и сообщающийся с ним. Колебания уровня масла с изменением его температуры происходят не в баке, который всегда заполнен маслом, а в расширителе, сообщающемся с атмосферой.

В процессе работы трансформаторов не исключена возможность возникновения в них явлений, сопровождающихся бурным выделением газов, что ведет к значительному увеличению давления внутри бака, поэтому во избежание повреждения баков трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше снабжают выхлопной трубой, которую устанавливают на крышке бака. Нижним концом труба сообщается с баком, а ее верхний конец заканчивается фланцем, на котором укреплен стеклянный диск. При давлении, превышающем безопасное для бака, стеклянный диск лопается и газы выходят наружу.

В трубопровод, соединяющий бак масляного трансформатора расширителем, помещено газовое реле. При возникновении в трансформаторе значительных повреждений, сопровождаемых большим выделением газов (например, при КЗ между витками обмоток), газовое реле срабатывает и замыкает контакты цепи управления выключателя, который отключает трансформатор от сети.

Рис. 1.6. Устройство трансформатора с масляным охлаждением

Обмотки трансформатора с внешней цепью соединяют вводами 7 и 8. В масляных трансформаторах для вводов используют проходные фарфоровые изоляторы. Такой ввод снабжен металлическим фланцем, посредством которого он крепится к крышке или стенке бака. К дну бака прикреплена тележка, позволяющая перемещать трансформатор в пределах подстанции. На крышке бака расположена рукоятка переключателя напряжения 6.