Desain transformator daya

Trafo adalah mesin listrik yang mengubah arus bolak-balik dari satu tegangan menjadi arus bolak-balik dari tegangan lain.

Elemen struktural utama transformator daya: bodi, inti, belitan, perangkat pendingin, busing, dan perangkat pelindung (expander, pipa knalpot, dan relai gas).

Belitan transformator diatur sedemikian rupa sehingga fluks magnet yang diciptakan oleh belitan primer menembus sebagian besar belitan sekunder. Persyaratan ini dipastikan dengan konstruksi inti baja, yang merupakan sirkuit magnetik tertutup. Bergantung pada susunan belitan dan sistem magnetik, ada dua jenis transformator utama: batang dan angker.

Pada trafo batang, belitan terletak pada batang inti, yang dihubungkan oleh kuk yang menutup sirkuit magnet. Jenis batang digunakan untuk catu daya dan sejumlah trafo khusus. Trafo lapis baja menggunakan sirkuit magnet bercabang yang menutupi belitan, seolah-olah "melapisinya".Struktur inti seperti lapis baja terutama digunakan untuk transformator fase tunggal kecil.

Transformator batang tiga fase:

Sirkuit magnetik transformator, yang disebut inti, dirakit dari lembaran baja paduan. Agar tidak menutup lembaran, mereka dilapisi dengan lapisan tipis pernis atau direkatkan dengan kertas.

Inti terdiri dari batang yang membawa kumparan dan kuk yang menutup sirkuit magnetik. Penampang inti harus sedekat mungkin dengan bentuk kumparan.

Pada belitan persegi panjang, penampang inti dibuat persegi panjang. Dengan putaran — inti memiliki bagian multi-level. Jika inti memiliki penampang besar, saluran udara longitudinal dibuat untuk menghilangkan panas, membagi inti menjadi paket terpisah.

Seprai ditarik bersama dengan pin atau paku keling. Masing-masing lembaran tidak boleh dihubungkan satu sama lain, karena arus eddy dapat terjadi pada bidang kontak. Untuk mencegah lembaran menutup melalui pin dan paku keling, tabung isolasi ditempatkan di atasnya. Mur dan kepala paku keling diisolasi dari pelat tekan inti dengan ring karton elektrik.

Dua jenis belitan digunakan dalam transformator: cakram dan silinder.

Dengan desain belitan berbentuk cakram, belitan primer dan sekunder dibagi menjadi rangkaian belitan berbentuk cakram datar yang bergantian secara seri pada inti trafo.

Dalam belitan silinder, belitan primer dan sekunder disusun secara konsentris satu sama lain. Belitan tegangan rendah biasanya ditempatkan lebih dekat ke inti karena lebih mudah untuk mengisolasinya dari baja.

Saat membuat belitan, perbedaan harus dibuat antara insulasi kabel individual, insulasi antara lapisan dan belitan, insulasi antara belitan primer dan sekunder (sekunder), dan insulasi belitan relatif terhadap inti.

Belitan transformator terbuat dari kawat tembaga yang dilapisi isolasi. Untuk mengisolasi kabel yang berkelok-kelok, kertas, terkadang benang sutera katun, pernis (enamel) foil atau beberapa lapis insulasi digunakan, misalnya, lapisan pernis dan lapisan benang sutera, lapisan kertas dan lapisan benang kapas. , dll.

Pemisah kertas digunakan sebagai isolasi antar lapisan. Gulungan diisolasi dengan mesin cuci atau gasket karton listrik yang dibungkus dengan selotip, kertas atau kain yang dibasahi minyak.

Ujung belitan transformator dibawa keluar dengan bantuan busing, yang mengisolasinya dari badan (tangki) yang diarde.

Perangkat transformator:

Ada dua cara dasar untuk menghubungkan belitan transformator tiga fase: koneksi delta dan koneksi bintang. Ketika belitan terhubung delta, tegangan fasa sama dengan tegangan saluran, dan arus fasa 1,73 kali lebih kecil dari arus saluran. Ketika belitan dihubungkan bintang, tegangan fasa 1,73 kali lebih kecil dari tegangan saluran, dan arus fasa sama dengan saluran.

Metode menghubungkan belitan dalam transformator tiga fasa sangat penting, karena sudut fasa tegangan sekunder relatif terhadap primer bergantung padanya. Pergeseran fasa antara tegangan belitan primer dan sekunder juga tergantung pada arah belitan kumparan. Untuk lebih jelasnya lihat di sini: Skema dan grup untuk menghubungkan belitan transformator daya

Di mana transformator dirancang untuk pekerjaan paralel bersama, potensi sesaat dari fase transformator ini harus sama. Transformator yang memiliki pergeseran fasa yang sama antara tegangan saluran dari belitan tegangan tinggi dan rendah ditugaskan ke grup sambungan belitan yang sama, yang diberi nomor sesuai dengan penunjukan jam.

Untuk mengisolasi belitan dari inti dan untuk mengisolasi belitan tegangan tinggi dari belitan tegangan rendah, digunakan silinder keras yang ditekan dari kertas yang dipanggang atau silinder yang terbuat dari karton listrik, yang disebut silinder lunak.

Dalam konstruksi trafo, minyak mineral (minyak bumi) khusus banyak digunakan, yang disebut transformator… Tangki diisi dengan minyak trafo dan inti dengan belitan dibenamkan di dalamnya. Desain ini diadopsi untuk transformator daya daya tinggi, untuk transformator penyearah daya tinggi, untuk transformator pulsa daya tinggi.

Minyak transformator, yang menghilangkan kelembapan dan kotoran, yaitu dikeringkan dan dimurnikan, adalah isolator yang baik antara belitan dan selubung logam. Selain itu, oli transformator, yang memiliki konduktivitas termal lebih tinggi daripada udara, menghantarkan panas dengan baik dari bagian aktif transformator ke permukaan luar tangki.

Dengan meningkatnya kekuatan trafo, kerugian tumbuh lebih cepat dari dimensi geometrisnya, yang mengarah pada kebutuhan untuk meningkatkan permukaan pendinginnya. Lihat detailnya di sini: Sistem pendingin untuk transformator daya

Dalam praktiknya, perangkat digunakan yang mengubah tegangan bolak-balik, di mana belitan primer dan sekunder dihubungkan secara elektrik. Perangkat ini disebut autotransformer.

Autotransformator berbeda dari trafo konvensional karena belitan primer dan sekundernya terhubung tidak hanya secara induktif (seperti pada trafo konvensional), tetapi juga secara elektrik.

Lihat juga: Karakteristik kinerja transformator daya