Tehomuuntajan suunnittelu

Muuntaja on sähkökone, joka muuntaa yhden jännitteen vaihtovirran toisen jännitteen vaihtovirraksi.

Tehomuuntajien päärakenneosat: runko, sydän, käämit, jäähdytyslaite, holkit ja suojalaitteet (laajennin, pakoputki ja kaasurele).

Muuntajan käämit on järjestetty siten, että ensiökäämin synnyttämä magneettivuo läpäisee suurimman osan toisiokäämeistä. Tämä vaatimus varmistetaan teräsytimen rakenteella, joka on suljettu magneettipiiri. Käämien keskinäisestä järjestelystä ja magneettijärjestelmästä riippuen muuntajia on kahta päätyyppiä: sauva ja ankkuri.

Sauvamuuntajassa käämit sijaitsevat sydäntangoissa, jotka on yhdistetty magneettipiirin sulkevilla ikeillä. Tankotyyppiä käytetään virtalähteissä ja useissa erikoismuuntajissa. Panssaroitu muuntaja käyttää haaroittunutta magneettipiiriä, joka peittää käämin, ikään kuin "panssaroisi" sitä.Panssarimaista ydinrakennetta käytetään erityisesti pienissä yksivaihemuuntajissa.

Kolmivaiheinen sauvamuuntaja:

Muuntajan magneettipiiri, jota kutsutaan ytimeksi, on koottu seosteräslevyistä. Jotta levyt eivät sulkeutuisi, ne on esipäällystetty ohuella lakkakerroksella tai liimattu paperilla.

Ydin koostuu sauvoista, joissa on käämiä ja ikeestä, joka sulkee magneettipiirin. Sydämen poikkileikkauksen tulee olla mahdollisimman lähellä kelojen muotoa.

Suorakaiteen muotoisissa käämeissä sydämen poikkileikkaus tehdään suorakaiteen muotoiseksi. Pyöreällä - ytimessä on monitasoinen osa. Jos sydämellä on suuri poikkileikkaus, tehdään pitkittäiset ilmakanavat lämmön poistamiseksi jakaen ytimen erillisiin pakkauksiin.

Levyt vedetään yhteen tapeilla tai niiteillä. Yksittäisiä levyjä ei saa liittää toisiinsa, koska kosketustasossa voi esiintyä pyörrevirtoja. Jotta levyt eivät sulkeutuisi tappien ja niittien läpi, niihin asetetaan eristävät putket. Mutterit ja niitinpäät on eristetty ytimen puristuslevyistä sähköisillä pahvialuslevyillä.

Muuntajissa käytetään kahden tyyppisiä käämiä: levy- ja sylinterimäisiä.

Levymäisessä käämisuunnittelussa ensiö- ja toisiokäämi on jaettu sarjaan litteitä levyn muotoisia käämejä, jotka vuorottelevat sarjassa muuntajan sydämessä.

Sylinterikäämissä ensiö- ja toisiokäämi on järjestetty samankeskisesti toisiinsa nähden. Pienjännitekäämi sijoitetaan yleensä lähemmäs sydäntä, koska se on helpompi eristää teräksestä.

Käämityksissä on erotettava toisistaan ​​yksittäisten johtojen eristys, kerrosten ja käämien välinen eristys, ensiö- ja toisiokäämien välinen eristys sekä käämien eristys ytimeen nähden.

Muuntajan käämit on valmistettu eristeellä päällystetystä kuparilangasta. Käämilankojen eristämiseen käytetään paperia, joskus puuvillasilkkilankaa, lakkakalvoa (emali) tai useita eristyskerroksia, esimerkiksi kerros lakkaa ja kerros silkkilankaa, kerros paperia ja kerros puuvillalankaa. , jne.

Paperierottimia käytetään kerrosten välisenä eristeenä. Käämit on eristetty aluslevyillä tai sähköpahvitiivisteillä, jotka on kääritty öljyllä kostutetulla teipillä, paperilla tai kankaalla.

Muuntajan käämien päät tuodaan ulos holkkien avulla, jotka eristävät ne maadoitetusta rungosta (säiliöstä).

Muuntaja laite:

Kolmivaiheisen muuntajan käämien kytkemiseen on kaksi perustapaa: kolmioliitäntä ja tähtiliitäntä. Kun käämit on kytketty kolmioon, vaihejännite on yhtä suuri kuin verkkojännite ja vaihevirta on 1,73 kertaa pienempi kuin verkkovirta. Kun käämit on kytketty tähtiin, vaihejännite on 1,73 kertaa pienempi kuin verkkojännite ja vaihevirta on yhtä suuri kuin linja.

Kolmivaiheisen muuntajan käämien kytkentämenetelmällä on suuri merkitys, koska toisiojännitteen vaihekulma ensisijaiseen nähden riippuu siitä. Vaihesiirto ensiökäämin ja toisiokäämin jännitteen välillä riippuu myös käämien käämityksen suunnasta. Katso lisätietoja täältä: Kaaviot ja ryhmät tehomuuntajien käämien kytkentään

Missä muuntajat on suunniteltu yhteiseen rinnakkaistyöskentelyyn, on välttämätöntä, että näiden muuntajien vaiheiden hetkelliset potentiaalit ovat samat. Muuntajat, joilla on sama vaihesiirto korkea- ja matalajännitekäämien linjajännitteiden välillä, on liitetty samaan käämikytkentäryhmään, joille on annettu numero tuntimerkinnän mukaisesti.

Käämityksen eristämiseen ytimestä ja suurjännitekäämin eristämiseen pienjännitekäämistä käytetään paistettua paperia puristettuja kovia sylintereitä tai sähköpahvista valmistettuja sylintereitä, niin sanottuja pehmeitä sylintereitä.

Muuntajan rakentamisessa käytetään laajalti erityistä mineraaliöljyä (maaöljy), jota kutsutaan muuntaja… Säiliöt on täytetty muuntajaöljyllä ja siihen upotetaan käämityssydän. Tämä malli on tarkoitettu suuritehoisille tehomuuntajille, suuritehoisille tasasuuntausmuuntajille, suuritehoisille pulssimuuntajille.

Muuntajaöljy, josta on poistettu kosteus ja epäpuhtaudet eli kuivattu ja puhdistettu, on hyvä eriste käämien ja metallikotelon välillä. Lisäksi muuntajaöljy, jonka lämmönjohtavuus on korkeampi kuin ilma, johtaa hyvin lämpöä muuntajan aktiivisista osista säiliön ulkopinnoille.

Muuntajan tehon kasvaessa häviöt kasvavat nopeammin kuin sen geometriset mitat, mikä johtaa tarpeeseen kasvattaa sen jäähdytyspintaa. Katso yksityiskohdat täältä: Tehomuuntajien jäähdytysjärjestelmät

Käytännössä käytetään vaihtojännitettä muuntavia laitteita, joissa ensiö- ja toisiokäämi on kytketty sähköisesti. Näitä laitteita kutsutaan automuuntajiksi.

Automaattinen muuntaja eroaa tavanomaisesta muuntajasta siinä, että sen ensiö- ja toisiokäämit on kytketty paitsi induktiivisesti (kuten perinteisessä muuntajassa), myös sähköisesti.

Katso myös: Tehomuuntajien suorituskykyominaisuudet