Конструкция трансформаторов

Трансформаторы используются в радиоэлектронной аппаратуре, работающей в самых разнообразных условиях: в стационарных и наземных подвижных объектах, на борту кораблей, самолетов и ракет, на космических объектах.

Устройство трансформатора

Устройство трансформатора.

В процессе эксплуатации трансформаторы подвергаются различным механическим воздействиям (ускорениям, вибрации, ударам)- они используются в весьма тяжелых климатических условиях: при изменении температуры окружающей среды в широких пределах (от —65 до +250°С), при высокой относительной влажности воздуха (до 98% при температуре до 40°С) и при пониженном атмосферном давлении (до 5 мм рт. ст.).

Конструкция трансформаторов должна обеспечивать их надежную работу в течение всего заданного срока службы.

Поэтому к конструкции предъявляют следующие основные требования: механическая прочность, нагревостойкость, влагостойкость и электрическая прочность.

Схема включения трансформатора

Схема включения трансформатора.

Кроме того, в зависимости от назначения аппаратуры, в которой применяются трансформаторы, последние должны иметь или наименьшую массу, или наименьший объем, или наименьшую стоимость. Эти технико-экономические требования существенно влияют на конструкцию трансформаторов.

И, наконец, еще одно важное требование — технологичность конструкции трансформаторов, т. е. возможность изготовления их с применением наиболее экономичных технологических процессов.

Главные части конструкции, определяющие электромагнитную основу трансформатора, - сердечник (магнитопровод) и обмотки с изоляцией.

Магнитопроводы предназначены для создания замкну­того пути для магнитного потока с возможно меньшим магнитным сопротивлением. Поэтому они изготовляются из материалов, обла­дающих высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях и имеющих малые потери на перемагничивание и вихревые токи.

Для магнитопроводов трансформаторов промышленной и повы­шенной рабочей частоты используются магнитомягкие материалы: электротехнические трансформаторные стали, стали с повышенной магнитной проницаемостью, никелевые и кобальтовые сплавы (пер­маллой, перминвар, пермендюр и др.). Для магнитопроводов высоко­частотных трансформаторов используются магнитодиэлектрики, ферриты различных составов (альсиферы, оксиферы и др.).

Основные размеры магнитопровода зависят от расчетной мощ­ности трансформатора, максимальной индукции и рабочей частоты и определяются в процессе расчета трансформатора.

Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор.

Обмотки предназначены для создания электрических цепей на первичной и вторичной сторонах трансформатора и для преобра­зования совместно с матнитопроводом электрической энергии в электромагнитную (эту функцию выполняет первичная обмотка) и обратно — из электромагнитной в электрическую (это преобразова­ние выполняет вторичная обмотка).

Для изготовления обмоток используется широкая номенклатура обмоточных проводов и большое количество разнообразных изоля­ционных материалов.

Обмоточные провода представляют собой проволоку круг­лого или прямоугольного сечения, покрытую изоляцией, предо­храняющей от межвиткового замыкания, либо тонкую ленту, фольгу.

Основным материалом для изготовления обмоточного провода является медь, так как она имеет малое удельное сопротивление. В последнее время стал применяться алюминий, как менее дефицит­ный и имеющий малый удельный вес. Чтобы уменьшить вес сварочного аппарата, обмотки можно намотать алюминиевым проводом.

Отечественная промышленность выпускает круглую проволоку с эмалевой изоляцией, например: для работы при температуре до 105°С — ПЭЛ, ПЭВ-1, ПЭВ-2 с диаметром по меди от 0,05 до 2,44 мм- для работы при температуре +120°С — ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 с диаметром по меди 0,06 - l,56 и 0,06 - 2,44 мм соответственно- для работы при температуре +220°С — ПНЭТ — имид на основе полиимидов с диаметром по меди от 0,125 до 1,38 мм, Производят также провода с волокнистой (ПСД, ПСДК и др.) и эмалево-волокнистой (ПЭЛШО, ПЭПЛО и др.) изоляцией.

Медную фольгу изготовляют толщиной от 0,015 до 0,05 мм при ширине ленты от 20 до 150 мм. Алюминиевую фольгу изготовляют толщиной от 0,005 до.0,2 мм при ширине ленты от 10 до 600 мм. Медную фольгу покрывают изоляционным лаком, а алюминиевую — оксидируют.

Существует 2 принципиально различных способа изготовления обмоток. Первый способ состоит в том, что провод в виде цельной многослойной обмотки располагают на гильзе или катушке вдоль всей длины стержня магнитопровода или его части. При втором способе обмотку выполняют в виде совокупности отдельных эле­ментов (галет), каждый из которых представляет собой законченную конструкцию. Галеты нанизывают на стержень сердечника одна за другой и соединяют между собой электрически последовательно­параллельно для обеспечения требуемых токов и напряжений. Галеты могут быть изготовлены из фольги, что является весьма перспективным.

Совокупность обмоток и системы изоляции (междувитковой, междуслоевой, междуобмоточной и внешней) представляет собой катушку трансформатора.

Кроме магнитопровода и обмоток, трансформаторы содержат ряд дополнительных элементов: детали для сборки отдельных частей сердечника и крепления собранного трансформатора- детали для подключения трансформатора к схеме- детали для охлаждения маг­нитопровода и катушек- внешняя электроизоляция, влагозащита и механическая защита.

Конструкции этих дополнительных элементов определяются типом магнитопровода и катушек и условиями окружающей среды.

Transformers used in electronic equipment, operating in a variety of conditions: stationary and mobile ground sites or on board ships, aircraft and missiles in space objects.

transformer device

the transformer device.

In operation, the transformers are exposed to various mechanical effects (acceleration, vibration, shock) - they are used in very harsh climatic conditions: ambient temperature changes over a wide range (from -65 to + 250 ? C) and high relative humidity (up to 98% at 40 ? C) and under a reduced atmospheric pressure (5 mm Hg. v.).

transformer design should ensure their reliable operation during the specified service life.

Therefore, the design must meet the following basic requirements: mechanical strength, heat resistance, moisture resistance and dielectric strength.

The scheme of inclusion of the transformer

The scheme of inclusion of the transformer.

Furthermore, depending on the destination equipment, which uses transformers, or the latter must have the smallest mass or volume of the smallest, or lowest cost. These technical and economic requirements significantly influence the design of transformers.

Finally, another important requirement - manufacturability design transformers, ie possibility of making them using the most efficient production processes...

The main part of the structure defining the basis of electromagnetic transformer,?- core (Magnetic) and winding insulation.

Magnetic cores are designed to create a closed path for magnetic flux with the least possible reluctance. Therefore, they are made of materials with high magnetic permeability in strong alternating magnetic fields and have small losses and reversal eddy currents.

For the magnetic cores of transformers, industrial and increased operating frequency used magnetic materials: electrical transformer steel, steel with high magnetic permeability, nickel and cobalt alloys (permalloy, iable, permendur et al.). For high-frequency transformers, magnetic circuits used Magnetodielectrics, ferrites of various compositions (SENDUST, oksifery et al.).

The main dimensions of the magnetic circuit depend on the rated capacity of the transformer, and the maximum operating frequency of the induction and determined in the process of calculating the transformer.

Three-phase transformer

The three-phase transformer.

The windings are designed to provide electrical circuits on the primary and secondary sides of a transformer for converting electric matnitoprovodom conjunction with electromagnetic energy (this function is performed by the primary coil) and the back - of the electromagnetic to electrical (this transformation performs a secondary winding).

For the manufacture of coils used a wide range of winding wires and a wide variety of insulating materials.

Winding wires are wires of circular or rectangular cross section, coated insulation, protected from the inter-track circuit, a thin strip, foil.

The basic material for the manufacture of magnet wire is copper since it has a low resistivity. In recent years, aluminum has been applied, the less scarce and has a low specific weight. To reduce the weight of the welding machine, the winding can be wound aluminum wire.

The domestic industry produces a circular wire with enamel insulation, eg for use at temperatures up to 105 ? C - PEL, SEW-1, SEW-2 with a diameter of copper of 0.05 to 2.44 mm-to operate at a temperature of + 120 ? C - PEVTL PEVTL-1 and-2 with a diameter of copper 0,06 - l, 56, and 0.06 - 2.44 mm sootvetstvenno- to operate at + 220 ? C - PNET - imide polyimides based on copper with a diameter from 0.125 to 1.38 mm, also wires with fibrous (DCPs PSDK et al.) and the enamel-pulp (PELSHO, PEPLO et al.) insulation.

Thick copper foil is manufactured from 0.015 to 0.05 mm at a belt width of 20 to 150 mm. Thick aluminum foil is manufactured from 0.005 mm at do.0,2 tape width of 10 to 600 mm. The copper foil coated with an insulating varnish, and aluminum - oxidized.

There are two fundamentally different ways of producing coils. The first method is that the wire is in the form of a solid multilayer winding or coil on the sleeve along the entire length of the rod of the magnetic circuit or its part. In the second method, winding is performed in a set of individual elements (biscuits), each of which is a complete construction. Biscuits core rod string on one another and electrically interconnected posledovatelnoparallelno to provide the required voltages and currents. Biscuits can be made of foil, which is very promising.

The set of windings and insulation system (mezhduvitkovoy, mezhdusloevoy, mezhduobmotochnoy and external) is a transformer coil.

In addition to the core and coils, transformers contain a number of additional elements: parts for the assembly of the individual parts of the core and securing the assembled transformatora- parts to connect the transformer to the skheme- parts for cooling the core and katushek- external electrical insulation, moisture protection and mechanical protection.

Constructions of these additional elements are determined by the type of core and the coil and the ambient conditions.

Трансформатори використовуються в радіоелектронній апаратурі, що працює в найрізноманітніших умовах: в стаціонарних і наземних рухомих об'єктах, на борту кораблів, літаків і ракет, на космічних об'єктах.

пристрій трансформатора

Пристрій трансформатора.

В процесі експлуатації трансформатори піддаються різним механічним впливам (прискорень, вібрації, ударів) - вони використовуються в дуже важких кліматичних умовах: при зміні температури навколишнього середовища в широких межах (від -65 до + 250 ° С), при високій відносній вологості повітря (до 98% при температурі до 40 ° С) і при зниженому атмосферному тиску (до 5 мм рт. ст.).

Конструкція трансформаторів повинна забезпечувати їх надійну роботу протягом всього заданого терміну служби.

Тому до конструкції висувають такі основні вимоги: механічна міцність, нагревостойкость, вологостійкість і електрична міцність.

Схема включення трансформатора

Схема включення трансформатора.

Крім того, в залежності від призначення апаратури, в якій застосовуються трансформатори, останні повинні мати або найменшу масу, або найменший обсяг, або найменшу вартість. Ці техніко-економічні вимоги істотно впливають на конструкцію трансформаторів.

І, нарешті, ще одна важлива вимога - технологічність конструкції трансформаторів, т. Е. Можливість виготовлення їх із застосуванням найбільш економічних технологічних процесів.

Головні частини конструкції, що визначають електромагнітну основу трансформатора, - сердечник (Магнітопровід) і обмотки з ізоляцією.

Лінії по переробці призначені для створення замкнутого шляху для магнітного потоку з якомога меншою магнітним опором. Тому вони виготовляються з матеріалів, що володіють високою магнітною проникністю в сильних змінних магнітних полях і мають малі втрати на перемагнічування і вихрові струми.

Для магнітопроводів трансформаторів промислової і підвищеної робочої частоти використовуються магнитомягкие матеріали: електротехнічні трансформаторні стали, стали з підвищеною магнітною проникністю, нікелеві і кобальтові сплави (пермаллой, Пермінвар, пермендюр і ін.). Для магнитопроводов високочастотних трансформаторів використовуються магнітодіелектрики, ферити різних складів (альсифера, оксіфери і ін.).

Основні розміри муздрамтеатру залежать від розрахункової потужності трансформатора, максимальної індукції і робочої частоти і визначаються в процесі розрахунку трансформатора.

трифазний трансформатор

Трифазний трансформатор.

Обмотки призначені для створення електричних ланцюгів на первинної та вторинної сторонах трансформатора і для перетворення спільно з матнітопроводом електричної енергії в електромагнітну (цю функцію виконує первинна обмотка) і назад - з електромагнітної в електричну (це перетворення виконує вторинна обмотка).

Для виготовлення обмоток використовується широка номенклатура обмотувальних проводів і велика кількість різноманітних ізоляційних матеріалів.

Обмотувальні дроти є дріт круглого або прямокутного перерізу, покриту ізоляцією, яка захищає від межвиткового замикання, або тонку стрічку, фольгу.

Основним матеріалом для виготовлення обмотувального проводу є мідь, так як вона має малий питомий опір. Останнім часом почали застосовувати алюміній, як менш дефіцитний і має малу питому вагу. Щоб зменшити вагу зварювального апарату, обмотки можна намотати алюмінієвим дротом.

Вітчизняна промисловість випускає круглу дріт з емалевою ізоляцією, наприклад: для роботи при температурі до 105 ° С - ПЕЛ, ПЕВ-1, ПЕВ-2 з діаметром по міді від 0,05 до 2,44 мм-для роботи при температурі + 120 ° з - ПЕВТЛ-1 і ПЕВТЛ-2 з діаметром по міді 0,06 - l, 56 і 0,06 - 2,44 мм відповідно-для роботи при температурі + 220 ° с - ПНЕТ - имид на основі полиимидов з діаметром по міді від 0,125 до 1,38 мм, Проводять також дроти з волокнистої (ПКД, ПСДК і ін.) і емалево-волокнистої (ПЕЛШО, ПЕПЛО і ін.) ізоляцією.

Мідну фольгу виготовляють товщиною від 0,015 до 0,05 мм при ширині стрічки від 20 до 150 мм. Алюмінієву фольгу виготовляють товщиною від 0,005 до.0,2 мм при ширині стрічки від 10 до 600 мм. Мідну фольгу покривають ізоляційним лаком, а алюмінієву - оксидируют.

Існує 2 принципово різних способу виготовлення обмоток. Перший спосіб полягає в тому, що провід у вигляді цільної багатошарової обмотки розташовують на гільзі або котушці уздовж всієї довжини стержня муздрамтеатру або його частини. При другому способі обмотку виконують у вигляді сукупності окремих елементів (галет), кожен з яких представляє собою закінчену конструкцію. Галети нанизують на стрижень сердечника одна за одною і з'єднують між собою електрично последовательнопараллельно для забезпечення необхідних струмів і напруг. Галети можуть бути виготовлені з фольги, що є вельми перспективним.

Сукупність обмоток і системи ізоляції (междувітковой, междуслоевой, междуобмоточной і зовнішньої) являє собою котушку трансформатора.

Крім муздрамтеатру і обмоток, трансформатори містять ряд додаткових елементів: деталі для зборки окремих частин сердечника і кріплення зібраного трансформатора- деталі для підключення трансформатора до схеме- деталі для охолодження муздрамтеатру і катушек- зовнішня електроізоляція, вологозахист і механічний захист.

Конструкції цих додаткових елементів визначаються типом муздрамтеатру і котушок і умовами навколишнього середовища.


» » » Конструкция трансформаторов