Wat is een transformatorwikkeling: Ontwerp en classificatie van wikkelingen

De transformatorwikkeling is het belangrijkste onderdeel van het apparaat waar de elektrische stroom doorheen stroomt en het magnetische veld creëert dat nodig is voor de energietransformatie. Hij bestaat uit vele windingen, die gemaakt kunnen zijn van koper- of aluminiumdraad. De wikkeling is het belangrijkste element waardoor energie wordt overgedragen van de ene spoel naar de andere, waardoor een elektrische spanning wordt gecreëerd in het corresponderende circuit. Een transformator kan verschillende wikkelingen hebben: primair (ingang) en secundair (uitgang), die op een magnetische kern zijn geplaatst. De wikkelingen zorgen voor de nodige spanning- en stroomvariatie die nodig is voor de efficiënte werking van elektrische systemen.

Ontwerp transformatorwikkeling

Het ontwerp van transformatorwikkelingen omvat verschillende belangrijke aspecten zoals geleideropstelling, aantal windingen, legmethode en isolatietype. De eerste stap is het selecteren van de geleider, die rond of plat kan zijn, afhankelijk van het transformatorontwerp. De wikkeling moet worden ontworpen voor maximale koeling, stabiliteit en betrouwbaarheid.

De belangrijkste kenmerken van de wikkeling:

  • Aantal beurten: bepaalt de spanning die in de wikkeling wordt geïnduceerd.
  • Type geleider: kan koper of aluminium zijn, wat de geleidbaarheid en de kosten beïnvloedt.
  • Wikkelmethode: De wikkeling kan in meerdere lagen of in één laag worden gewikkeld, afhankelijk van het type transformator en de capaciteit.
  • Isolatie: wordt gebruikt om kortsluiting tussen spoelen te voorkomen en de veiligheid te garanderen.

De transformatorwikkeling moet ook worden ontworpen om energieverliezen te minimaliseren en koelprocessen te optimaliseren. Het is belangrijk om rekening te houden met de mechanische sterkte van de materialen zodat ze bestand zijn tegen verschillende belastingen en schade tijdens de werking van het apparaat kunnen voorkomen.

Transformatorwikkelingsschema: ontwerp en classificatie van wikkelingen
 

Classificatie van transformatorwikkelingen

Er zijn verschillende soorten wikkelingen, die worden gecategoriseerd op basis van ontwerp en doel:

  1. Cilindrische enkelvoudige en meerlagige wikkeling

    • Voordelen: Eenvoudig te produceren en goede warmteafvoer.
    • Nadelen: Lage mechanische sterkte.
  2. Cilindrische meerlagige wikkeling met platte draad

    • Voordelen: Eenvoudig productieproces, goede vulbaarheid van de magnetische kern.
    • Nadelen: Minder oppervlakte voor warmteafvoer in vergelijking met wikkelingen met radiale koelkanalen.
  3. Meerlagig cilindrisch wikkelen met ronde draad

    • Voordelen: Productiegemak.
    • Nadelen: De mechanische sterkte neemt af met toenemend vermogen, de warmteoverdrachtseigenschappen nemen af.
  4. Windingen met platte draden (tweedraads en meerdraads)

    • Voordelen: Hoge mechanische sterkte, goede koeling en betrouwbare isolatie.
    • Nadelen: Hogere kosten in vergelijking met cilindrische wikkelingen.
  5. Continu wikkelen met platte draad

    • Voordelen: Hoge mechanische en elektrische sterkte, goede warmteoverdracht.
    • Nadelen: Moet opnieuw worden afgesteld als een halve spoel wordt opgewikkeld.
  6. Wikkelingen met aluminiumfolie

    • Voordelen: Goede vulling van de magnetische kern, hoge mechanische sterkte.
    • Nadelen: Complex productieproces voor hoogspanningswikkelingen.

De keuze van het wikkelingstype hangt dus af van veel factoren, waaronder de vermogensvereisten van de transformator, het type koeling, het beoogde gebruik en de kosten.

Transformatorwikkelingen van een toonaangevende fabrikant: ontwerp en eigenschappen

Verschillende soorten transformatoren en hun wikkelingen in Rusland

Afhankelijk van hun doel en toepassing kunnen transformatoren verschillende wikkelontwerpen gebruiken die geoptimaliseerd zijn voor specifieke bedrijfsomstandigheden. In Rusland worden verschillende soorten transformatoren geproduceerd, elk met unieke wikkelingsvereisten afhankelijk van hun doel, capaciteit en spanningsklasse. Laten we eens kijken naar verschillende soorten transformatoren en hun bijbehorende wikkelingen:

1. Energietransformatoren (laag-, midden- en hoogspanning)

Stroomtransformatoren worden veel gebruikt in elektriciteitssystemen om hoogspanning om te zetten in laagspanning en omgekeerd. Deze transformatoren worden gekenmerkt door wikkelingen die gemaakt kunnen zijn met platte of ronde geleiders, afhankelijk van het type transformator.

  • Wikkelingen voor stroomtransformatoren: meerlagige cilindrische wikkelingen met platte draad of ronde draad. Ze moeten goede warmte-uitwisselingseigenschappen, hoge mechanische sterkte en betrouwbare isolatie hebben.

  • Capaciteiten en spanningenVan 10 kVA tot 500 MVA, met bedrijfsspanningen van 6 kV tot 220 kV.

2. Distributietransformatoren

Distributietransformatoren worden gebruikt om elektriciteit te transporteren en te verdelen binnen industriële en residentiële complexen. Deze apparaten werken over het algemeen bij lagere spanningen en hebben een lagere capaciteit dan energietransformatoren.

  • Wikkelingen voor distributietransformatorenEnkele en meerlagige cilindrische wikkelingen met platte draad. Deze transformatoren maken ook gebruik van platte wikkelingen met rechte geleiders, die helpen om de eenheid efficiënt te koelen.

  • Capaciteiten en spanningenvan 10 tot 1600 kVA, met bedrijfsspanningen van 6 (10) kV tot 35 kV.

3. Transformatoren voor spoorwegen (spoorwegtransformatoren)

Spoorwegtransformatoren zijn essentieel voor het voeden van spoorlijnen en onderstations. Ze moeten uiterst betrouwbaar zijn en bestand tegen invloeden van buitenaf.

  • Wikkelingen voor spoorwegtransformatorenIn de regel worden meerlaagse wikkelingen met platte draden en een hoge mechanische sterkte gebruikt, omdat deze onder extreme omstandigheden werken.

  • Capaciteiten en spanningenVan 25 kVA tot 1000 kVA, met bedrijfsspanningen tot 35 kV.

4. Transformatoren voor speciale doeleinden (bijv. zonne-energie- en visprojecten)

Deze transformatoren worden gebruikt in specifieke projecten zoals zonne-energiecentrales en projecten om zonnepanelen te integreren met aquacultuur (bijv. voor duurzame elektriciteitsvoorziening).

  • Wikkelingen voor gespecialiseerde transformatoren: kan worden gemaakt met behulp van meerlaagse cilindrische windingen met aluminiumfolie om de warmteoverdracht en mechanische sterkte te verbeteren.

  • Capaciteiten en spanningen: variëren afhankelijk van de toepassing en kunnen variëren van 10 kVA tot 5000 kVA, met bedrijfsspanningen van 6 kV tot 220 kV.

5. Transformatoren voor hoogspanningslijnen en onderstations

Hoogspanningstransformatorendie worden gebruikt voor de transmissie en distributie van elektrische energie over lange afstanden, vereisen zeer nauwkeurige en betrouwbare wikkelingontwerpen om te kunnen werken bij hoge spanningen.

  • Wikkelingen voor hoogspanningstransformatorencilindrische meerlaagse wikkelingen met folie, die zorgen voor een goede vulling van de magnetische kern en een verhoogde mechanische sterkte.

  • Capaciteiten en spanningenvan 100 kVA tot 5000 kVA, met bedrijfsspanningen van 110 kV tot 220 kV.

Conclusie

In Rusland worden veel verschillende soorten transformatoren gebruikt, die elk een specifiek wikkelontwerp vereisen, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en het doel. De gebruikte wikkelingen kunnen worden gemaakt met verschillende geleiders, zoals koper- en aluminiumdraden, en kunnen worden uitgevoerd in enkelvoudige of meerlagige configuraties. Het is ook belangrijk om rekening te houden met de mechanische en elektrische eigenschappen van de wikkelingen om de betrouwbaarheid en duurzaamheid van de transformator onder verschillende omstandigheden te garanderen.