การออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นเครื่องไฟฟ้าที่แปลงกระแสสลับของแรงดันหนึ่งเป็นกระแสสลับของแรงดันอื่น

องค์ประกอบโครงสร้างหลักของหม้อแปลงไฟฟ้า: ตัวเครื่อง แกน ขดลวด อุปกรณ์ระบายความร้อน บุชชิ่ง และอุปกรณ์ป้องกัน (ตัวขยาย ท่อไอเสีย และรีเลย์แก๊ส)

ขดลวดของหม้อแปลงถูกจัดเรียงเพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดปฐมภูมิแทรกซึมเข้าไปในขดลวดทุติยภูมิส่วนใหญ่ ข้อกำหนดนี้ได้รับการรับรองโดยการสร้างแกนเหล็กซึ่งเป็นวงจรแม่เหล็กปิด ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงร่วมกันของขดลวดและระบบแม่เหล็ก มีหม้อแปลงสองประเภทหลัก: แกนและกระดอง

ในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแกน ขดลวดจะอยู่บนแกนแกนซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยแอกที่ปิดวงจรแม่เหล็ก ประเภทก้านใช้สำหรับแหล่งจ่ายไฟและหม้อแปลงพิเศษจำนวนหนึ่ง หม้อแปลงหุ้มเกราะใช้วงจรแม่เหล็กแบบแยกส่วนที่ครอบคลุมขดลวดราวกับ "หุ้มเกราะ"โครงสร้างแกนคล้ายเกราะใช้สำหรับหม้อแปลงเฟสเดียวขนาดเล็กโดยเฉพาะ

หม้อแปลงสามเฟส:

วงจรแม่เหล็กของหม้อแปลงที่เรียกว่าแกนประกอบจากแผ่นโลหะผสมเหล็ก เพื่อไม่ให้ปิดแผ่นให้เคลือบด้วยวานิชบาง ๆ หรือทากาวด้วยกระดาษ

แกนประกอบด้วยแท่งที่มีขดลวดและแอกที่ปิดวงจรแม่เหล็ก ส่วนตัดขวางของแกนควรใกล้เคียงกับรูปร่างของขดลวดมากที่สุด

ในขดลวดสี่เหลี่ยมส่วนตัดขวางของแกนจะทำเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แบบกลม — แกนมีส่วนหลายระดับ หากแกนกลางมีหน้าตัดขนาดใหญ่ ช่องอากาศตามยาวจะถูกสร้างขึ้นเพื่อระบายความร้อนโดยแบ่งแกนออกเป็นแพ็คเกจแยกต่างหาก

แผ่นถูกดึงเข้าด้วยกันโดยใช้หมุดหรือหมุดย้ำ แต่ละแผ่นต้องไม่เชื่อมต่อกัน เนื่องจากอาจเกิดกระแสไหลวนในระนาบหน้าสัมผัส เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นปิดผ่านหมุดและหมุดย้ำจึงวางท่อฉนวนไว้ หัวน็อตและหมุดย้ำแยกออกจากแผ่นกดแกนด้วยแหวนรองกระดาษแข็งไฟฟ้า

ขดลวดสองประเภทใช้ในหม้อแปลง: แผ่นดิสก์และทรงกระบอก

ด้วยการออกแบบขดลวดรูปดิสก์ ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิจะถูกแบ่งออกเป็นชุดของขดลวดรูปจานแบนที่สลับเป็นชุดบนแกนหม้อแปลง

ในขดลวดทรงกระบอก ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิจะถูกจัดเรียงให้อยู่กึ่งกลางซึ่งกันและกัน ขดลวดแรงดันต่ำมักจะถูกวางไว้ใกล้กับแกนกลางเนื่องจากง่ายต่อการป้องกันเหล็กจากเหล็ก

เมื่อทำการพันขดลวด จะต้องแยกความแตกต่างระหว่างฉนวนของสายไฟแต่ละเส้น ฉนวนระหว่างชั้นและขดลวด ฉนวนระหว่างขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ (ทุติยภูมิ) และฉนวนของขดลวดที่สัมพันธ์กับแกนกลาง

ขดลวดของหม้อแปลงทำด้วยลวดทองแดงหุ้มด้วยฉนวน เพื่อป้องกันสายไฟที่คดเคี้ยว, กระดาษ, บางครั้งใช้เส้นด้ายไหมฝ้าย, ฟอยล์เคลือบเงา (เคลือบฟัน) หรือฉนวนหลายชั้นเช่นชั้นของสารเคลือบเงาและชั้นของเส้นด้ายไหม, ชั้นของกระดาษและชั้นของเส้นด้ายฝ้าย ฯลฯ

กระดาษคั่นใช้เป็นฉนวนระหว่างชั้น ขดลวดจะหุ้มฉนวนด้วยแหวนรองหรือปะเก็นกระดาษแข็งไฟฟ้าที่พันด้วยเทป กระดาษ หรือผ้าที่ชุ่มน้ำมัน

ปลายของขดลวดหม้อแปลงถูกดึงออกมาโดยใช้บูชซึ่งแยกออกจากตัวถัง (ถัง)

อุปกรณ์หม้อแปลง:

มีสองวิธีพื้นฐานในการเชื่อมต่อขดลวดของหม้อแปลงสามเฟส: การเชื่อมต่อแบบเดลต้าและการเชื่อมต่อแบบดาว เมื่อขดลวดเชื่อมต่อกับเดลต้า แรงดันเฟสจะเท่ากับแรงดันไลน์ และกระแสเฟสจะน้อยกว่ากระแสไลน์ 1.73 เท่า เมื่อขดลวดเชื่อมต่อแบบสตาร์ แรงดันเฟสจะน้อยกว่าแรงดันสาย 1.73 เท่า และกระแสเฟสจะเท่ากับสาย

วิธีการเชื่อมต่อขดลวดในหม้อแปลงสามเฟสมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากขึ้นอยู่กับมุมเฟสของแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิที่สัมพันธ์กับหลัก การเปลี่ยนเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้าของขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิยังขึ้นอยู่กับทิศทางของขดลวดด้วย สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมดูที่นี่: แบบแผนและกลุ่มสำหรับเชื่อมต่อขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า

ที่ออกแบบหม้อแปลง เพื่อการทำงานคู่ขนานร่วมกันมีความจำเป็นที่ศักยภาพของเฟสของหม้อแปลงเหล่านี้จะต้องเหมือนกัน หม้อแปลงที่มีการเลื่อนเฟสเดียวกันระหว่างแรงดันสายของขดลวดแรงสูงและแรงต่ำถูกกำหนดให้กับกลุ่มของการเชื่อมต่อที่คดเคี้ยวเดียวกัน ซึ่งกำหนดเป็นตัวเลขตามการกำหนดชั่วโมง

ในการแยกขดลวดออกจากแกนกลางและเพื่อแยกขดลวดไฟฟ้าแรงสูงออกจากขดลวดไฟฟ้าแรงต่ำ จะใช้กระบอกสูบแข็งที่กดจากกระดาษอบหรือกระบอกสูบที่ทำจากกระดาษแข็งไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่ากระบอกสูบอ่อน

ในการก่อสร้างหม้อแปลงมีการใช้น้ำมันแร่พิเศษ (ปิโตรเลียม) ซึ่งเรียกว่า หม้อแปลง… ถังเต็มไปด้วยน้ำมันหม้อแปลงและแกนที่มีขดลวดแช่อยู่ในนั้น การออกแบบนี้นำมาใช้กับหม้อแปลงกำลังสูง, สำหรับหม้อแปลงเรียงกระแสกำลังสูง, สำหรับหม้อแปลงพัลส์กำลังสูง

น้ำมันหม้อแปลงซึ่งขจัดความชื้นและสิ่งสกปรกออกไป ซึ่งก็คือการทำให้แห้งและทำให้บริสุทธิ์ เป็นฉนวนที่ดีระหว่างขดลวดและตัวเรือนโลหะ นอกจากนี้ น้ำมันหม้อแปลงซึ่งมีค่าการนำความร้อนสูงกว่าอากาศ นำความร้อนได้ดีจากส่วนที่ใช้งานของหม้อแปลงไปยังพื้นผิวภายนอกของถัง

เมื่อกำลังของหม้อแปลงเพิ่มขึ้น ความสูญเสียจะเติบโตเร็วกว่าขนาดทางเรขาคณิต ซึ่งนำไปสู่ความจำเป็นในการเพิ่มพื้นผิวระบายความร้อน ดูรายละเอียดที่นี่: ระบบระบายความร้อนสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า

ในทางปฏิบัติมีการใช้อุปกรณ์ที่แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ อุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่า autotransformers

autotransformer แตกต่างจากหม้อแปลงทั่วไปตรงที่ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิไม่เพียงเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำเท่านั้น (เช่นเดียวกับในหม้อแปลงทั่วไป) แต่ยังเชื่อมต่อทางไฟฟ้าด้วย

ดูสิ่งนี้ด้วย: ลักษณะการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า