Намотаји трансформатора и изолација трансформатора

Намотаји трансформатора су компоненте кола трансформатора и главни су делови за конверзију електромагнетне енергије. Направљене су од изолованих жица (обично бакарних или алуминијумских) намотаних по одређеном узорку и преносе енергију по принципу електромагнетне индукције.

1. Главне функције

• Стварање магнетног поља: Када се примарни намотај напаја наизменичном струјом, успоставља се наизменично магнетно поље.
• Индукујућа електромоторна сила: Ово наизменично магнетно поље пролази кроз секундарни намотај, индукујући електромоторну силу (напон) у секундарном намотају.
• Промена напона: Подешавањем односа завоја примарног и секундарног намотаја, напон се може повећати или смањити.

2. Типови намотаја (класификовани према нивоу напона и релативном положају)

• Високо{0}}намотај: Намотај који издржава већи напон. Обично има мањи пресек жице-(пошто је струја релативно мала), али захтева високу изолацију.
• Ниско{0}}намотај: Намотај који издржава нижи напон. Обично има већи пресек жице-(пошто је струја релативно велика) и има релативно ниже захтеве за изолацијом.

Структурно, на основу њиховог распореда на језгру, углавном се деле на два типа:

(1) Концентрични намотај:

• Структура: Високо-и нисконапонски-намотаји су намотани у цилиндричне облике различитих пречника и концентрично постављени на крак језгра.
• Уобичајени распоред: Да би се олакшала изолација, нисконапонски-намотај се обично поставља изнутра (ближе језгру), а високо-намотај споља. То је зато што је изолација између нисконапонског-намотаја и језгра (уземљеног) лакша за руковање.
• Примена: Већина енергетских трансформатора (посебно оних са већим капацитетима) користи ову структуру. Процес производње је релативно једноставан, а структура је робусна.

(2) Испреплетени намотај:

• Структура: И високо{0}}и нисконапонски-намотаји су направљени у облику диска и наизменично наслагани дуж висине крака језгра.
• Предности: Смањен проток цурења између намотаја, висока механичка чврстоћа и јака отпорност на кратко{0}}спој.
• Примена: Углавном се користи за специјалне трансформаторе, као што су трансформатори електричних пећи и трансформатори за заваривање, који морају да издрже велике електромагнетне силе.

3. Главни захтеви за намотаје
Електричне перформансе: Мора да издржи-дуготрајни радни напон и пролазни пренапон (као што су удари грома).
Механичке перформансе: Структура мора бити довољно јака да издржи огромне електромагнетне силе настале током кратких спојева без деформације.
Топлотне перформансе: Требало би да има добро расипање топлоте како би се осигурало да пораст температуре под дуготрајним-оптерећењем не прелази границу.
Перформансе процеса: Процес намотавања треба да буде једноставан, економичан и поуздан.

То је систем материјала који изолује различите делове намотаја један од другог и одваја намотај од уземљених делова (као што су језгро и резервоар за уље). Он није-део трансформатора, али одређује безбедност и животни век трансформатора.
1. Главне функције

• Изолација потенцијала: Поуздано одваја проводне делове са различитим потенцијалима (као што су намотаји високог и ниског напона и намотаји од језгра) како би се спречили кратки спојеви.
• Канал за дисипацију топлоте: Изолациони материјали (као што је трансформаторско уље) често служе као расхладни медији, преносећи топлоту коју стварају намотај и језгро.
• Механичка подршка: Изолациони материјали (као што је изолациона плоча) такође помажу у фиксирању и подршци намотаја.

2. Класификација изолације (по локацији и функцији)
Систем изолације трансформатора се обично дели у две главне категорије:

• Унутрашња изолација: Налази се унутар резервоара за уље трансформатора, није у директном контакту са спољним ваздухом.
• Главна изолација: Односи се на изолацију између намотаја и уземљених делова (као што су језгро и резервоар за уље), и између намотаја различитих нивоа напона (као што је између намотаја високог{0}}и ниског напона-намотаја). Ово је језгро система изолације трансформатора и одређује ниво напона трансформатора.
• Уздужна изолација: Односи се на изолацију унутар истог намотаја, као што је изолација између завоја (окретање-до-окретање изолације), између слојева намотаја (слој-до-слоја изолације) и између делова намотаја (одељак-до-секција).
• Спољна изолација: Односи се на делове изолације изложене ваздуху изван трансформатора, углавном изолацију на врху чаура (изван резервоара за уље). Његова изолациона снага углавном зависи од услова ваздуха и пузне стазе.

3. Главни изолациони материјали
Изолација трансформатора (нарочито трансформатора{0}}уроњених у уље) је композитни систем. Уобичајени материјали укључују:
(1) Течни изолациони материјали:

• Минерално трансформаторско уље: најчешће коришћено. Функције укључују: изолацију (много већа диелектрична чврстоћа од ваздуха), расипање топлоте (уклања топлоту конвекцијом), заштиту (изолује кисеоник, одлаже старење материјала).
• Синтетичко или природно естарско изолационо уље: као што је силиконско уље или биљно изолационо уље, које се обично користи на местима са високим захтевима за отпорност на ватру.

(2) Чврсти изолациони материјали:

• Изолациони папир, изолациона плоча: Користи се за изолацију окрета, изолацију слојева, сепараторе између намотаја и изолационе цилиндре. Уљни{1}}папирни композитни изолациони систем је најкласичнији и најпоузданији тип изолације трансформатора.
• Епоксидна смола: Широко се користи у трансформаторима сувог{0}}типа, формирајући чврсту укупну изолацију путем ливења.
• НОМЕКС® папир: Папир од ароматичног полиамида високих{0}}перформанси са високом топлотном отпорношћу, који се обично користи у сувим-типама или специјалним трансформаторима.

Намотаји трансформатора су 'канали кола' за постизање електромагнетне конверзије енергије, док је изолација трансформатора 'систем заштите' који безбедно раздваја компоненте са различитим потенцијалима; изолација делује као „оклоп“ за намотаје, обезбеђујући безбедност за њихов нормалан рад и спречавајући незгоде са кратким{0}}спојем. Ова два се међусобно допуњују и заједно одређују перформансе трансформатора, ниво напона и оперативну поузданост.