TRANSFORMATOARE ELECTRICE - mircea-gogu.ro

1 1 Capitolul IITRANSFORMATOARE GENERALIT I. CONSTRUC IA TRANSFORMATOARELORT ransformatorul electric este un aparat static ce func ioneaz pe principiul induc iei electromagnetice, n urma conversiei modific ndu-se anumi i parametri ai puterii ELECTRICE (tensiune, curent), n timp ce frecven ase men ine constant .Un transformator este construit dintr-un miez feromagnetic pe care sunt dispuse dou sau mai multe n-f ur ri izolate ntre ele i fa de miez. nf urarea care prime te energie se nume te nf urare primar ( i secomport ca un receptor) iar nf urarea care furnizeaz energie unui circuit exterior se nume te nf urare se-cundar (are comportament de generator).

2 Dac valoarea efectiv a tensiunii nf ur rii secundare este mai mi-c dec t cea a nf ur rii primare transformatorul se nume te cobor tor iar n caz contrar transformatorul senume te ridic transformatoarelor se face dup mai multe criterii:- a). din punct de vedere al utiliz rii:- TRANSFORMATOARE de putere;- TRANSFORMATOARE de construc ie special :- TRANSFORMATOARE pentru sudare,- autotransformatoare,- TRANSFORMATOARE de m sur ,- TRANSFORMATOARE pentru schimbarea num rului de faze,- TRANSFORMATOARE cu mai multe nf ur ri,- TRANSFORMATOARE de mare intensitate,- multiplicatoare de frecven .- b). din punct de vedere al num rului de faze:- monofazate,- polifazate ( cele mai r sp ndite sunt trifazate ),- c).

3 Din punct de vedere al r cirii:- r cire cu aer,- r cire cu ulei:- natural ,- for at .Pe l ng principalele elemente constructiveprincipale (miez i nf ur ri) transformatoarele sunt pre-v zute cu izolatoare de trecere, cuv cu ulei, conservator idispozitive auxiliare (prize de reglaj a tensiunii, releu de gaze,termometru, filtru cu silicagel, robinet de golire).Miezul feromagnetic reprezint calea de nchidere afluxului principal al transformatorului, produs de solena ia demagnetizare a nf ur rii primare i care nl n uie spirelecelorlalte nf ur ri. Miezul magnetic este format din coloane(pe care sunt dispuse nf ur rile) i juguri care sunt elementeconstructive de leg tur ntre coloane.

4 Circuitul magnetic altransformatoarelor se realizeaz n dou varianteconstructive: n coloane i n manta. n figura sunt prezentate dou solu ii, una pentru Fig. Variante constructive de monofazate cu dou coloane i a doua cu trei coloane pentru transformatoarele trifazate. nfigura este prezentat varianta n manta pentru cazul monofazat i trifazat. Aceast variant asigur nfunc ionare un cuplaj magnetic mai mareMiezul feromagnetic este realizat din tole de o el aliat cu siliciu cu grosimea de mm i mai rar mm, izolate ntre ele cu lac izolant n vederea reducerii pierderilor prin curen i turbionari.

5 Asamblarea tolelor se face prin suprapunere i prin esere. La asamblarea prin suprapunere (Fig. ) seconfec ioneaz coloanele i jugurile separat i apoi se realizeaz configura ia final a miezului cu ajutorul sche-lajului metalic. Fig. mbinarea miezului prin suprapunere. Fig. mbinarea miezului prin prin esere se utilizeaz cel mai des deoarece se mic oreaz ntrefierul mbin rii (Fig. ). n figura i b sunt prezentate dou straturi succesive ale miezului transformatorului pentru cazul monofa-zat i trifazat. La aceste variante s-a adoptat solu ia asambl rii la 90o iar n figura asamblarea la 45o i la30o/60o. n figura este figurat spectrul liniilor c mpului magnetic din zona de mbinare a Sec iuni transversale prin iunea transversal a coloanelor este p trat (pentru TRANSFORMATOARE de mic putere) sau n treptesub forma unui poligon nscris n cerc (Fig.)

6 Pe m sur ce puterea transformatoarelor se m re te, cre te idiametrul coloanei nc t pentru umplerea unei suprafe e mai mari din aria cercului este necesar s se aleag unnum r anumit de trepte. La unit ile de mare putere se prev d de-a lungul circuitului magnetic canale de r cireaxiale (Fig. ,c). Fig. Sec iuni n juguri. Fig. Transformator cu cinci au sec iuni de forma indicat n figura Pentru jugurile din figurile a, b, c treptele juguluisunt aliniate la nivelul ferestrei la aceea i cot , presarea bobinajului fiind eficient n acest caz. Pentru a u urascoaterea capetelor de bobine se recurge la utilizarea jugurilor cu trepte spre coloane presarea nf ur rilor fiindmai eficient n acest caz.

7 N scopul reducerii dimensiunii jugurilor, la transformatoarele de mare putere se adopt varianta de rea-lizare a miezului cu cinci coloane (Fig. ). nf ur rile transformatorului constituie al turi de circuitul magnetic elemente constructive de baz .Ele trebuie s satisfac o serie de cerin e de exploatare (rigiditate dielectric , mecanic , termic ) i de produc ie3(costuri reduse, tehnologii simple, consumuri reduse de materiale). Izola ia nf ur rilor trebuie s reziste latensiunea de lucru i la supratensiunile atmosferice i de comuta ie. De asemenea nf ur rile trebuie s aib re-zisten mecanic suficient pentru a evita distrugeri sau deform ri permanente, ca urmare a eforturilor electro-dinamice ce apar la de execu ie al nf ur rilor este impus de valoarea puterii i tensiunilor care vor determina nu-m rul de spire i sec iunea acestora.

8 Practica arat c sec iunea unui conductor nu trebuie s dep easc 60 - 80mm2, deci pentru densit i de curent uzuale de 3 - 4 A/mm2 rezult pentru un conductor, valori ale curentului de200 - 300 A. n situa ia n care valoarea curentului prin nf urare dep e te aceste limite se recurge la variantacu mai multe conductoare n paralel sau cu grupe de conductoare n de baz al unei nf ur ri este spira, care poate fi format din unul sau mai multe conductoa-re n paralel. irul de spire, bobinat pe o suprafa cilindric formeaz un strat, nf urarea put nd avea maimulte straturi izolate ntre ele. O grup de spire ale nf ur rii reunite constructiv formeaz o bobin sau un ga-let.

9 Nf urarea de pe o coloan poate fi format dintr-o bobin sau mai multe bobine, fiecare fiind format dintr-un strat sau mai multe straturi de spire. Num rul de spire al unei bobine poate fi ntreg sau frac a ob ine rigiditatea dielectric necesar i a asigura r cirea natural a nf ur rii, ntre spirele i bobineleei se prev d distan e izolante prin care circul fluidul de r cire i izolare (ulei, aer, etc.). Canalele pot filongitudinale (paralele cu axele coloanelor) sau radiale (perpendiculare pe axe). nf ur rile se pot executa cu bobine concentrice (Fig. ) i alternate sau n gale i (Fig. ). De obi-cei este preferat prima solu ie constructiv , a ezarea alternat se nt lne te mai rar la transformatoarele de for.

10 Fig. nf ur ri concentrice. Fig. nf ur ri n gale r ndul lor nf ur rile concentrice se pot executa ca nf ur ri stratificate (cilindrice) sau ca nf u-r ri n gale i; o clas special o formeaz nf ur rile tip folie. nf ur rile cilindrice sau stratificate sunt formate dintr-o singur bobin n care spirele se succed nsens axial form nd un singur strat sau mai multe straturi ( ).Fig. Posibilit i de transpunere a conductoarelor elementare. n situa ia n care se folosesc mai multe conductoare elementare n paralel (deoarece sec iunea spirei arezultat mult prea mare), conductoarele ce formeaz o spir sunt de obicei identice i pot fi dispuse pe direc ieaxial (Fig.)