Avvolgimenti del trasformatore: tipi concentrici e sovrapposti
Nei trasformatori di potenza, ci sono due configurazioni di avvolgimento primarie: concentriche e sovrapposte. La maggior parte dei trasformatori di potenza prodotti in Cina utilizza una struttura di trasformatore di tipo core e i loro avvolgimenti sono in genere progettati in una configurazione concentrica.
A Avvolgimento concentricosignifica che in qualsiasi sezione trasversale della colonna centrale del trasformatore, l'avvolgimento forma una forma cilindrica attorno al nucleo. In genere, l'avvolgimento a bassa tensione è posizionato più vicino al nucleo, mentre l'avvolgimento ad alta tensione si trova all'esterno. Un divario di isolamento, così come un canale di raffreddamento (condotto dell'olio), deve essere mantenuto tra gli avvolgimenti ad alta tensione e a bassa tensione e tra l'avvolgimento a bassa tensione e la colonna del nucleo. Questo divario è necessario per l'isolamento e per consentire una corretta dissipazione del calore. La dimensione di questa distanza di isolamento è determinata dal livello di tensione dell'avvolgimento e dallo spazio richiesto per la dissipazione del calore.
Quando l'avvolgimento a bassa tensione è posizionato più vicino al nucleo, richiede meno spazio di isolamento, permettendo che la dimensione dell'avvolgimento sia più piccola, il che a sua volta riduce la dimensione complessiva del trasformatore. L'avvolgimento concentrico è disponibile in diverse forme:
Cilindrico a strato singolo
Cilindrico a doppio strato
Avvolgimenti cilindrici
Un avvolgimento cilindrico è una spirale formata da un filo piatto avvolgente strettamente insieme. Può essere avvolto in un singolo strato o doppio strato. Generalmente, gli avvolgimenti a doppio strato sono preferiti dagli avvolgimenti a strato singolo. Questo perché gli avvolgimenti a strato singolo, a causa della loro deformazione elastica, tendono ad allentare, causando le bobine alle estremità non essere ben confezionate. Un avvolgimento a doppio strato è molto più stabile e meno probabilità di allentarsi.
Quando sono coinvolte grandi correnti, ogni bobina di avvolgimento può essere formata da diversi conduttori disposti in parallelo lungo l'asse. Tuttavia, il numero di conduttori paralleli non è in genere più di 4 a 5. Gli avvolgimenti cilindrici forniscono la più grande superficie per il raffreddamento, il che migliora le prestazioni di raffreddamento. Tuttavia, sono meccanicamente più deboli e sono generalmente utilizzati in avvolgimenti a bassa tensione di trasformatori a piccola capacità.
Avvolgimenti a spirale
Per i trasformatori con una capacità leggermente maggiore, l'avvolgimento a bassa tensione può essere costituito da pochi giri (20-30 turni), ma la corrente è molto più alta, quindi è necessaria un'area trasversale più ampia per gli avvolgimenti. Ciò richiede l'utilizzo di più conduttori (6 o più) feriti in parallelo. Negli avvolgimenti cilindrici, non è adatto a utilizzare molti conduttori in parallelo perché i conduttori sono strettamente imballati in un unico strato, il che porta a grandi piatti a spirale e rende instabile la bobina. Per affrontare questo problema,Avvolgimenti a spiralesono usati. Gli avvolgimenti a spirale sono feriti radialmente con un conduttore premuto contro un altro, lasciando uno spazio tra ogni turno.
Quando vengono utilizzati più conduttori in parallelo, i conduttori possono essere divisi in due gruppi, formando aAvvolgimento a spirale a doppio strato. Quando le condizioni di aumento della temperatura e isolamento consentono, l'avvolgimento a spirale può essere progettato con una combinazione di dotti di olio normali e più piccoli, creando unAvvolgimento semi-spirale. Un singolo avvolgimento semi-spirale viene definitoSingle semi-spirale, mentre un avvolgimento a doppia spirale viene definitadoppio semi-spirale. Gli avvolgimenti semi-spirali sono ampiamente utilizzati nei trasformatori medi e grandi a causa del loro elevato utilizzo dello spazio.
Avvolgimenti del conduttore commutato
Per ridurre al minimo ulteriori perdite aggiuntive negli avvolgimenti a spirale non altamente spostati,Conduttori commutatisono usati. I conduttori commutati si formano ruotando più fili di filo in uno schema specifico, risultando in un singolo conduttore più spesso che è isolato con carta. Questo tipo di avvolgimento viene utilizzato principalmente negli avvolgimenti a media e bassa tensione di trasformatori ad alta capacità.
Quando si utilizzano conduttori commutati, i fili devono essere un numero dispari e se l'altezza del conduttore (a) è maggiore o uguale a 12 mm, è necessario inserire uno strato di carta cavo (0. 12 mm di spessore) tra i fili. Inoltre, il conduttore utilizzato deve essere continuo, senza giunti. La lunghezza del conduttore commutato deve essere di 3-5 metri più lunga della lunghezza richiesta per la bobina.
Il diametro interno minimo di una bobina con conduttori commutati è regolato dalla seguente formula:
D _ min maggiore o uguale a n * pitch / π
Dove:
D _ minè il diametro interno minimo della bobina,
nè il numero di conduttori utilizzati nello switch.
pecesi riferisce alla distanza tra i conduttori.
Questa formula garantisce che tutti i conduttori debbano spostare le posizioni almeno una volta all'interno di una singola svolta della bobina, che impedisce al diametro della bobina di essere troppo piccolo.
Avvolgimenti continui
Gli avvolgimenti continui non hanno giunti saldati e possono essere avvolti solo usando un filo piatto. La disposizione del conduttore, mostrata nel diagramma, è appositamente ferita in modo che le articolazioni si alternino tra l'interno e l'esterno della bobina. Il vantaggio chiave degli avvolgimenti continui è che non richiedono la saldatura, poiché i conduttori sono naturalmente collegati durante il processo di avvolgimento.
Se l'area trasversale del conduttore è grande, più conduttori possono essere avvolti in parallelo, ma non vengono generalmente utilizzati più di 4 conduttori. I conduttori vengono alternativamente commutati man mano che l'avvolgimento avanza.