Namotaji transformatora i izolacija transformatora

Namotaji transformatora su komponente strujnog kola transformatora i osnovni su dijelovi za pretvaranje elektromagnetne energije. Napravljene su od izoliranih žica (obično bakarnih ili aluminijskih) namotanih prema određenom uzorku i prenose energiju po principu elektromagnetne indukcije.

1. Glavne funkcije

• Stvaranje magnetnog polja: Kada se primarni namotaj napaja naizmjeničnom strujom, uspostavlja se naizmjenično magnetno polje.
• Inducirajuća elektromotorna sila: Ovo naizmjenično magnetsko polje prolazi kroz sekundarni namotaj, indukujući elektromotornu silu (napon) u sekundarnom namotu.
• Promjena napona: Podešavanjem omjera zavoja primarnog i sekundarnog namotaja, napon se može povećati ili smanjiti.

2. Tipovi namotaja (klasifikovani prema nivou napona i relativnom položaju)

• Visok-namotaj: Namotaj koji izdržava viši napon. Obično ima manji presjek žice-(pošto je struja relativno mala), ali zahtijeva visoku izolaciju.
• Nisko{0}}namotaj: Namotaj koji izdržava niži napon. Obično ima veći presjek žice-(pošto je struja relativno velika) i ima relativno niže zahtjeve za izolacijom.

Strukturno, na osnovu njihovog rasporeda na jezgru, uglavnom se dijele na dva tipa:

(1) Koncentrični namotaj:

• Struktura: Visok-i niskonaponski-namoti su namotani u cilindrične oblike različitih promjera i koncentrično postavljeni na krak jezgra.
• Uobičajeni raspored: Da bi se olakšala izolacija, niskonaponski-namotaj se obično postavlja iznutra (bliže jezgru), a visoko-namotaj na vanjskoj strani. To je zato što je izolacija između niskonaponskog-namotaja i jezgra (uzemljenog) lakša za rukovanje.
• Primjena: Većina energetskih transformatora (posebno onih sa većim kapacitetima) koristi ovu strukturu. Proces proizvodnje je relativno jednostavan, a struktura je robusna.

(2) Isprepleteni namotaj:

• Struktura: I visoko{0}}i niskonaponski-namoti su napravljeni u obliku diska i naizmenično naslagani duž visine kraka jezgra.
• Prednosti: Smanjen protok curenja između namotaja, visoka mehanička čvrstoća i jaka otpornost na kratko{0}}spoj.
• Primjena: Uglavnom se koristi za posebne transformatore, kao što su transformatori električnih peći i transformatori za zavarivanje, koji moraju izdržati velike elektromagnetne sile.

3. Glavni zahtjevi za namotaje
Električne performanse: Mora izdržati-dugotrajni radni napon i prolazni prenapon (kao što su udari groma).
Mehaničke performanse: Struktura mora biti dovoljno jaka da izdrži ogromne elektromagnetne sile nastale tokom kratkih spojeva bez deformacija.
Termičke performanse: treba imati dobro rasipanje topline kako bi se osiguralo da porast temperature pod dugotrajnim-opterećenjem ne prelazi granicu.
Performanse procesa: Proces namotavanja treba da bude jednostavan, ekonomičan i pouzdan.

To je sistem materijala koji izoluje različite delove namota jedan od drugog i odvaja namotaj od uzemljenih delova (kao što su jezgro i rezervoar za ulje). To je dio transformatora koji nije -sklop, ali određuje sigurnost i vijek trajanja transformatora.
1. Glavne funkcije

• Izolacija potencijala: Pouzdano odvaja provodne dijelove s različitim potencijalima (kao što su namoti visokog i niskog napona i namotaji od jezgre) kako bi se spriječili kratki spojevi.
• Kanal za disipaciju toplote: Izolacioni materijali (kao što je transformatorsko ulje) često služe kao rashladni mediji, prenoseći toplotu koju stvaraju namotaj i jezgro.
• Mehanička podrška: Izolacioni materijali (kao što je izolaciona ploča) takođe pomažu u fiksiranju i podršci namotaja.

2. Klasifikacija izolacije (po lokaciji i funkciji)
Sistem izolacije transformatora se obično dijeli u dvije glavne kategorije:

• Unutrašnja izolacija: Nalazi se unutar rezervoara za ulje transformatora, nije u direktnom kontaktu sa spoljnim vazduhom.
• Glavna izolacija: Odnosi se na izolaciju između namotaja i uzemljenih dijelova (kao što su jezgro i rezervoar za ulje), te između namotaja različitih naponskih nivoa (kao što je između namotaja visokog{0}}i niskog{1}}namota). Ovo je jezgro izolacionog sistema transformatora i određuje nivo napona transformatora.
• Uzdužna izolacija: Odnosi se na izolaciju unutar istog namotaja, kao što je izolacija između zavoja (okretanje-do-okretanje izolacije), između slojeva namota (sloj-do-sloja izolacije) i između dijelova namota (odjeljak-do-sekcija).
• Vanjska izolacija: Odnosi se na dijelove izolacije izložene zraku izvan transformatora, uglavnom izolaciju na vrhu čaura (izvan rezervoara za ulje). Njegova izolaciona snaga uglavnom zavisi od uslova vazduha i puzne staze.

3. Glavni izolacijski materijali
Izolacija transformatora (posebno uljnih{0}}transformatora) je kompozitni sistem. Uobičajeni materijali uključuju:
(1) Tekući izolacijski materijali:

• Mineralno transformatorsko ulje: najčešće korišteno. Funkcije uključuju: izolaciju (mnogo veća dielektrična čvrstoća od zraka), rasipanje topline (uklanja toplinu kroz konvekciju), zaštitu (izolira kisik, odlaže starenje materijala).
• Sintetičko ili prirodno estersko izolaciono ulje: kao što je silikonsko ulje ili biljno izolaciono ulje, koje se obično koristi na mestima sa visokim zahtevima za otpornost na vatru.

(2) Čvrsti izolacijski materijali:

• Izolacijski papir, izolacijska ploča: Koristi se za izolaciju okreta, izolaciju slojeva, separatore između namotaja i izolacijske cilindre. Uljni{1}}kompozitni sistem izolacije je najklasičniji i najpouzdaniji tip izolacije transformatora.
• Epoksidna smola: Široko se koristi u transformatorima suvog-tipa, formirajući čvrstu ukupnu izolaciju putem livenja.
• NOMEX® papir: Papir od aromatičnog poliamida visokih-performansi sa visokom termičkom otpornošću, koji se obično koristi u suvim-tipama ili specijalnim transformatorima.

Namotaji transformatora su 'kanali kola' za postizanje elektromagnetne konverzije energije, dok je izolacija transformatora 'sistem zaštite' koji bezbedno razdvaja komponente sa različitim potencijalima; izolacija djeluje kao 'oklop' za namotaje, pružajući sigurnost za njihov normalan rad i sprječavajući nezgode kratkog{0}}spoja. To dvoje se međusobno nadopunjuju i zajedno određuju performanse transformatora, nivo napona i operativnu pouzdanost.