電源トランスの設計

変圧器は、ある電圧の交流を別の電圧の交流に変換する電気機械です。

電源トランスの主な構造要素：本体、コア、巻線、冷却装置、ブッシング、保護装置（エキスパンダ、排気管、ガスリレー）。

変圧器の巻線は、一次巻線によって生成された磁束が二次巻線の大部分を貫通するように配置されています。この要件は、閉磁路であるスチールコアの構造によって確保されます。巻線と磁気システムの相互配置に応じて、変圧器にはロッド型と電機子の 2 つの主なタイプがあります。

ロッドトランスでは、巻線はコアロッド上に配置され、磁気回路を閉じるヨークによって接続されています。ロッドタイプは電源や多くの特殊なトランスに使用されます。装甲変圧器は、あたかも巻線を「装甲」しているかのように、巻線を覆う分岐磁気回路を使用します。鎧状コア構造は、特に小型の単相変圧器に使用されます。

三相棒形変圧器：

トランスの磁気回路はコアと呼ばれ、合金鋼のシートから組み立てられます。シートが閉じないように、薄いワニスの層で事前にコーティングされるか、紙で接着されます。

コアは、コイルを担持するロッドと、磁気回路を閉じるヨークで構成されます。コアの断面はコイルの形状にできるだけ近づける必要があります。

長方形巻線では、コアの断面は長方形になります。ラウンド付き - コアには複数レベルのセクションがあります。コアの断面が大きい場合は、熱を除去するために縦方向の空気チャネルが作られ、コアが個別のパッケージに分割されます。

シートはピンまたはリベットで固定されます。接触面で渦電流が発生する可能性があるため、個々のシートを互いに接続しないでください。シートがピンやリベットを介して閉じるのを防ぐために、シートの上に断熱チューブが配置されます。ナットとリベットの頭は、電気ボール紙ワッシャーを使用してコア プレス プレートから隔離されています。

変圧器にはディスク巻線と円筒巻線の 2 種類の巻線が使用されます。

ディスク状の巻線設計では、一次巻線と二次巻線が一連の平らなディスク状の巻線に分割され、トランス コア上で交互に直列に配置されます。

円筒形の巻線では、一次巻線と二次巻線が互いに同心円状に配置されます。低電圧巻線は、鋼鉄から絶縁しやすいため、通常、コアの近くに配置されます。

巻線を作成するときは、個々のワイヤの絶縁、層と巻線の間の絶縁、一次巻線と二次（二次）巻線の間の絶縁、およびコアに対する巻線の絶縁を区別する必要があります。

変圧器の巻線は絶縁体で覆われた銅線でできています。巻線を絶縁するには、紙、場合によっては綿絹糸、ワニス（エナメル）箔、またはいくつかの絶縁層が使用されます。たとえば、ワニスの層と絹糸の層、紙の層と綿糸の層などです。 、など。

紙セパレーターは層間の絶縁として使用されます。巻線は、油を染み込ませたテープ、紙、または布で巻いたワッシャーまたは電気ボール紙ガスケットで絶縁されています。

変圧器巻線の端はブッシュの助けを借りて引き出され、接地された本体（タンク）から絶縁されます。

変圧器装置:

三相変圧器の巻線を接続するには、デルタ結線とスター結線という 2 つの基本的な方法があります。巻線がデルタ結線されている場合、相電圧は線間電圧と等しく、相電流は線間電流の 1.73 分の 1 です。巻線がスター結線されている場合、相電圧は線間電圧の 1.73 分の 1 となり、相電流は線間電圧と等しくなります。

三相変圧器の巻線の接続方法は、一次電圧に対する二次電圧の位相角が依存するため、非常に重要です。一次巻線電圧と二次巻線電圧の間の位相シフトは、コイルの巻線方向にも依存します。詳細については、ここを参照してください。 電源変圧器の巻線を接続するためのスキームとグループ

変圧器が設計される場所 共同並行作業用、これらの変圧器の相の瞬時電位が同じである必要があります。高電圧巻線と低電圧巻線の線間電圧間の位相シフトが同じである変圧器は、同じ巻線接続グループに割り当てられ、時間指定に従って番号が割り当てられます。

巻線をコアから分離し、高電圧巻線を低電圧巻線から分離するには、焼いた紙からプレスされたハードシリンダー、または電気ボール紙で作られたシリンダー、いわゆるソフトシリンダーが使用されます。

変圧器の建設には、と呼ばれる特殊な鉱物（石油）油が広く使用されています。 変成器… タンクには変圧器油が満たされており、その中に巻線を備えたコアが浸漬されています。この設計は、高出力電源トランス、高出力整流トランス、高出力パルストランスに採用されています。

水分と不純物が除去された、つまり乾燥および精製された変圧器油は、巻線と金属ケースの間の優れた絶縁体です。さらに、変圧器油は空気よりも熱伝導率が高く、変圧器の活性部分からタンクの外面まで熱をよく伝導します。

変圧器の出力が増加すると、損失はその幾何学的寸法よりも速く増加するため、冷却面を増やす必要が生じます。詳細はこちらをご覧ください: 電源変圧器用冷却システム

実際には、一次巻線と二次巻線が電気的に接続された交流電圧を変換する装置が使用されます。これらの装置は単巻変圧器と呼ばれます。

単巻変圧器は、その一次巻線と二次巻線が（従来の変圧器のように）誘導的に接続されるだけでなく、電気的にも接続されるという点で従来の変圧器とは異なります。

以下も参照してください。 電源トランスの性能特性