за значительной ширины листов. С целью поименения сборки пластин в нахлестку и для мощных трансформаторов завод Сименс-Шуккерт выполняет сердечники из отдельных, рам, вставляемых одна в другую с воздушным зазором между ними. На рис. 17 изоб-

Рис. 16.

Рис. 17.

ражены три рамы, которые в совокупности должны дать сердечник трехфазного трансформатора. Перед укладкой катушек верхние поперечины всех рам разбираются (рис. 18).

При изготовлении сердечников размеры пластин выбираются такими, чтобы rfpn резке из стандартных листов получалось возможно меньше отходов.

Кроме того, число пластин разных размеров берется наименьшим.

На рис. 19 иллюстрирован один из способов резки пластин и укладки их в два слоя, поочередно накладываемых друг на друга цри сборке сердечника. Если стержни имеют прямоугольное сечение, то, как видно из рисунка, число пластин с разными размерами может быть равно трем. При наложении слоев стыки пластин одного слоя покрываются пластинами другого слоя.

Если стержни имеют ступенчатое или крестообразное сечение, как изображено на рис. 9, то пластины ярма приходится делать разной длины: боле-е короткие по середине и более 24

Рис. 18.

длинные по бокам. Последнее обстоятельство несколько обесценивает описываемый сиособ резки и сборки пластин в применении к сердечникам с круглым сечением стержней.

На рис. 20 изображен другой способ резки и укладки пластин, требующий наложения друг на друга трех слоев. Число пластин разных размеров равно четырем, но так как короткие пластины ярма вдвое короче длинных пластин того же ярма 4-4, то изготовление их

* ♦ *

из длинных пластин весьма просто.

Сердечники трехфазных трансформаторов броневого типа выполняются со сборкой или в притык или в лахлестку. На рис. 21 иллюстрированы два способа изготовления сердечников трансформаторов броневого типа в притык. При первом способе требуются пластины трех разных форм, при втором способе требуются пластины четырех форм.

Сборка сердечников трансформаторов броневого типа в притык применяется у трансформаторов небольшой мощности. У трансформаторов большой мощности сердечник собирается в нахлестку. На рис. 22 изображены два слоя (накладываемые поочередно друг нэ друга) сердечника трансформатора броневого типа со сборкой в нахлестку. Число пластин разной формы равно четырем.

На рис. 23 изображена конструкция сердечника трансформатора броневого типа (зав. Сименс-Шуккерт) с большим подразделением железа. Число пластин разной формы равно двум. Отдельные части собираются в притык.

Рис. 19.

Рис. 20.

Рис. 21:

Несколько своеобразную конструкцию имеют сердечники трансформаторов стержневого типа весьма большой мощности. У таких трансформаторов сердечник часто имеет не три, а пять стержней, причем обмотки наложены только на три средние сердечника. На рис. 24 изображен пятистержневой сердечник трансформатора рекордной мощности 100000 kVA, 220/110 kV (AEG). Боковые стержни

добавлены с целью ослабления магнитного потока в ярме, вследствие чего сечение ярма уменьшается почти в два раза сравнительно с сечением без боковых стержней. Уменьшение сечения ярма имеет следствием уменьшение высоты

трансформатора, что необходимо...... ..

в целях облегчения транспорта по железным дорогам весьма мощных <f*TTi ♦

трансформаторов.

i

Рис. 22.

Рис. 23.

к

Рис. 24.

§ 9. Вопросы для самопроверки.

1. Каковы электромагнитные свойства трансформаторного железа?

2. Как устроены стержни и ярма трансформатора?

3. Что такое легированное железо?

4. Что называется коэфициентом заполнения железом сечения сердечника?

5. Как соединяются стержни с ярма41и трансформатора?

6. Как устроен сердечник пятистержневого трансформатора?

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ. § 10. Обмоточная медь.

Обмотки трансформаторов, в зависимости от необходимого сечения, изготовляются или из круглых медных проволок, или же из проводников прямоугольной формы. Обмотки высокого напряжения чаще изготовляются из круглых проволок, так как изолирование их представляет меньшие затруднения, чем изолирование проводников прямоугольного сечения; кроме того, процесс изготовления обмотки из прямоугольных проводов при малых сечениях труден, вследствие возможности перекручивания. Обмотки низкого напряжения у больших трансформаторов изготовляются обычно из проводников прямоугольного сечения, так как, вследствие большой площади сечения, круглые проволоки имели бы слишком большой диаметр. Во избежание потерь от токов Фуко, индуктируемых потоком рассеяния в меди обмотки при больших сечениях, а также в целях облегчения фабрикации обмоток, проводники часто сос-тавляюгся из отдельных лент, располагаемых большой стороной по длине сердечника (см. далее).

Круглая проволока берется диаметром не больше 3,5 мм, так как проволока с большим диаметром затрудняет работу по намотке катушек и дает плохое использование сечения этих катушек.

Проводники прямоугольного сечения берутся не свыше 200 мм, что соответствует предельным размерам 8 X 25 мм; делается это с целью уменьшения потерь от токов Фуко в проводниках. Как круглые, так и прямоугольные проводники изолируются хлопчатобумажной обмоткой в комбинации с эмалью или бумагой. Насколько увеличивается диаметр круглой проволоки с разной изоляцией можно видеть из таблицы 3.

ТАБЛИЦА 3.

. Проволока с изоляцией а--проволока с двойной хлопчатобумажной обмоткой; применяется для напряжения до б kV.

Проволока с изоляцией b-проволока, покрытая слоем эмали, на который наложена двойная хлопчатобумажная обмотка; применяется в тех случаях, когда изоляция а считается недостаточной.

Следует отметить, что проволока с одной эмалевой изоляцией

для изготовления трансформаторных катушек не применяется, так как при этой изоляции получается крайне небольшое расстояние между соседними проволоками витков. Возможная порча слоя изоляции, например трещина, приводит в этом случае к тому, что получающийся незначительный воздушный слой между проводниками пробивается напряжением, имеющимся между ними. Навиваемая на слой эмали хлопчатобумажная обмотка увеличивает расстояние между соседними витками, следовательно увеличивает толщину слоя воздуха между соседними проволоками в случае порчи изоляционных покровов.

Проволока с изоляцией с - проволока, покрытая двумя повивами бумаги и двойной хлопчатобумажной обмоткой; применяется для входных катушек при напряжении до 6 kV и для средних катушек при напряжении до 20-35 kV.

Проволока с изоляцией d-проволока, покрытая четырьмя повивами бумаги и двойной хлопчатобумажной обмоткой; применяется для входных катушек при напряжении 22-35 kV.

При напряжениях, доходящих до 60-110 kV, увеличение диаметра голой проволоки доходит до 2-2,5 мм.

Увеличение размеров проводника прямоугольного сечения, в зависимости от величины сечения и сорта изоляции, составляет 0,6-0,8 мм на две стороны^, последняя цифра (0,8 мм) получается

при двух слоях бумажной изоляции с покрытием двойной хлопчатобумажной обмоткой.

Проводники обмотки масляных трансформаторов обычно изолируются оплеткой из бумажной ленты. При больших сечениях проводники прямоугольного сечения иногда не изолируются, но отдельные витки из них при выполнении катушки изолируются друг от друга прокладками из бумаги.

§ П. Типы обмоток.

По способу выполнения обмотки трансформаторов распадаются на цилиндрические и дисковые. Цилиндрические обмотки представляют собою в целом полые цилиндры, окружающие сердечники по всей их длине f (рис. 25). Ближе к сердечнику распо-лагается обычно обмотка низшего напряжения Н, так как ее легче изолировать от сердечников. Ца обмотку низшего напряжения, коаксиально с нею, надвигается цилиндрическая обмотка высшего напряжения В. Таким образом, при указанном выполнений внутренний цилиндр будет служить обмоткою низшего напряжения, тогда как наружный цилиндр - обмоткою, высшего напряжения.

Рис. 25.

В небольших трансформаторах цилиндрические обмотки выполняются непрерывной намоткой проводника. В трансформаторах большой мощности и высокого напряжения цилиндрические обмотки составляются из секций или катушек, разобщенных друг от друга изоляционными прокладками.

Для того, чтобы уменьшить потоки рассеяния трансформатора (см. дальше) катушки первичной и вторичной цилиндрических обмоток располагаются возможно ближе друг к другу и берутся с небольшими радиальными размерами.

С уменьшения рассеяния трансформатора часто обмотка низшего напряжения каждого сердечника делится на две иилиндричсские катушки, причем одна катушка располагается непосредственно на сердечнике, а другая снаружи на обмотке высшего напряжения (рис. 26). Таким образом, катушка обмотки высшего напряжения находится м^жду двумя катушками обмотки низшего напряжения.

Цилиндрич* окие обмотки применяются греимущественно у стержневых трансформаторов высокого напсяження, когда разоб-

Рис. 26.

Рис. 27.

щенность между первичной и вторичной обмотками должна быть особенна велика. Эга разобщенность между первичной и вторичной обмотками при высоких напряжениях достигается относительно большим радиальным расстоянием между катушками обмоток. Последнее обстоятельство, однако, имеет следствием повышенное рассеяние. Поэтому цилиндрические обмотки всегда дают несколько большее рассеяние, чем дисковые обмотки.

Дисковые обмотки составялются из плоских или дисковых катушек или секций, имеющих большой радиальный и небольшой осевой размеры. Катушки высшего напряжения располагаются на

сердечнике трансформатора поочередно с катушками низшего напряжения, причем надлежащая изоляция между ними получается при посредстве изоляционных прокладок и воздушных зазоров (рис. 27).

Для того чтобы обеспечить лучшую изоляцию обмоток от сердечников, у ярем располагают катушки обмотки низшего напряжения. С целью уменьшения магнитного рассеяния концевые катушки делаются обычно с вдвое меньшим числом витков, чем средние катушки. Так как у дисковой обмотки катушки обмоток высшего и низшего напряжения теснее переплетаются друг с другом, вследствие чего получается более совершенная компенсация ампервитков этих обмоток (см. далее § 26), то магнитное рассеяние при дисковой обмотке относительно меньше, чем при цилиндрической. Но тесное расположение катушек обмоток высшего и низшего напряжения требует весьма солидной изоляции между ними, если речь идет о трансформаторе высокого напряжения. Последнее обстоятельство ведет к увеличению высоты обмотки, а с нею и высоты сердечника. Дисковые обмотки применяются преимущественно в броневых трансформаторах, хотя при невысоких напряжениях и небольших мощностях они применяются также в стержневых трансформаторах.

§ 12. Конструкция обмоток трансформатора.

Конструкция катушек обмоток трансформатора, конструкция обмоток в целом, т. е. способ расположения катушек по высоте сердечника, способ изоляции катушек от сердечника, способ крепления катушек и т. д.-весьма важные проблемы трансформаторо-строения. Удачная конструкция обмоток не только удешевляет стоимость трансформатора, но и повышает его эксплоатационные качества.

Существенным вопросом конструкции катушки является достаточная изоляция между витками соседних витков. Этой изоляции приходится выдерживать напряжения 150-250 V, а иногда и 400 V. На рис. 28 изображена катушка обычной конструкции: намотко витков идет в последовательности, указанной на рисунке, т. е. от проводника / к проводнику 5, затем к проводнику 6 и 7 и т. д. При такой конструкции наибольшее напряжение будет между проводниками / и 10. Оно равно числу витков, имеющихся между этими проводниками, умноженному на напряжение одного витка (на рис. 28 -десятикратному напряжению одного витка). Другими словами, это напряжение равно напряжению двух слоев. Напряжение одного витка колеблется в широких пределах, в зависимости от мощности и напряжения трансформатора. В таблице 4 даны примерные значения напряжения одного витка из проводников, имеющих двойной слой хлопчатобумажной пряжи. В весьма мощных трансформаторах напряжение витка может доходить до 100 V.

Чем выше напряжение одного витка, тем меньше витков должно быть в одном слое катушки (секции), чтобы не получилось большое напряжение одного слоя. По этой причине в мощных трансформаторах высота катушек (секций) берется обычно меньше, чем в мало-

ТАБЛИЦА 4.

Рис. 28.

мощных трансформаторах. Для того чтобы несколько удалить соседние слои катушки друг от друга и тем самым увеличить надежность изоляции, каждый следующий слой навивается на прокладочки из бумажной ленты (см. на рис. 28 прокладки а, Ь, с). Эти прокладочки содействуют более правильному распределению витков в каждом слое, мешая проводникам заваливаться в промежутки между соседними проводниками нижнего слоя.

Выполненная на рис. 28 катушка имеет один конец снаружи, а другой конец внутри катушки. Таким образом пайка концов соседних катушек такой конструкции должна производиться не только снаружи, но и внутри катушек, по соседству с сердечником. Последнее обстоятельство составляет большое неудобство при сборке трансформатора. Поэтому внутренний конец часто выводят наружу, тщательно изолируя его от витков катушки. В последнем случае общая высота катушки несколько увеличивается. Чтобы избежать

большого числа паек внутри катушек или увеличения высоты катушек, в настоящее время часто применяют сдвоенные катушки. Эти катушки состоят из двух одинаковых катушек или секций А и В (рис. 29), наматываемых каждая в отдельности, но складываемых так, что намотка витков их идет в противоположных направлениях. Концы секций спаиваются с внутренней стороны (на рис. 29 в месте С). Обе секции получают общую изоляцию, составляя одну катушку. Между секциями прокладывается изоляция из пропитанной маслом бумаги.

При больших силах тока, когда катушки выполняются уже из проводников прямоугольного сечения, эти катушки разбиваются часто также на секции, содержащие по одному слою в секции, В качестве примера на рис. 30 приведена катушка из ленточной меди,

tiavajio

Конец

состоящая из четырех секций а, Ь, с к d с одним витком в слое. Секции а н с намотаны по часовой стрелке, секции bad намотаны против часовой стрелки. В таком случае соединения между секциями имеются поочередно внутри и снаружи катушки. Между отдельными секциями прокладывается слой изоляции. При высоких напряжениях между витками медной изолированной ленты прокладываются дополнительно полоски картона.

При очень больших силах тока катушки цилиндрических обмоток выполняются иногда из одной спирали проводника прямоугольного сечения с намоткой на узкий кант, как указано на рис. 31. а. Проводник в этом случае берется или изолированным или голым; в последнем случае между отдельными витками всовываются изолирующие прокладки (см. рис. 31Ь и с). На рис. 31d изображена обмотка, состоящая из двух слоев прямоугольного сечения проводника, намотанного на широкий кант. Так как между начальным и конечными витками 1 а 40 имеется полное напряжение, то между этими витками кладется изоляционная прокладка.

Для облегчения изготовления катушек, а также для уменьшения потерь от токов Фуко при больших токах отдельные секции соединяют часто параллельно. Чтобы между параллельными ветвями не получались уравнительные токи, стараются их выполнить с одинаковыми активными и реактивными сопротивлениями. С этою целью витки отдельных секций располагаются по высоте обмотки на разных расстояниях от сердечника, т. е. выполняют обмотку с транспозициями (пе-

Рис. 30.

Рис. 31.

рекрещиваниями). На рис. 32 иллюстрирована идея устройства такой обмотки. Пунктирными линиями на этом рисунке показаны расположения витков по высоте сердечника обмотки, состоящей из четырех параллельных ветвей.

На рис. 33 иллюстрирована техника выполнения перекрещивания проводников при трех параллельных ветвях обмотки.

Так или иначе выполненная катушка подвергается обычно дальнейшей обработке. Она поступает в вакуумную печь, где тщательно высушивается, а затем пропитывается изолировочным лаком. Де-32

лается это с ЦеЛью уДалёНи?! иЗ иЗоляЦйи следов влаги и, главйоё, воздуха. Вместо пропитывания лаком в последнее время, в особенности у сухих (без масла) трансформаторов высокого напряжения, стали употреблять пропитывание компаундною массою, в которую входят такие' материалы, как асфальт и смола. Подогретая до температуры 95-100° С, эта компаундная масса под давлением вгоняется в катушку, предварительно высушенную в вакуум-печи, заполняя все воздушные щели и пазухи. По охлаждении катушка представляет собою как бы сплошную массу из меди, изоляции и компанундого вещества, довольно прочную в механическом отношении.

Катушки одной и той же обмотки при сборке изолируются друг от друга прокладками из картона или фибры так, чтобы эти прокладки не мешали циркуляции охлаждающей среды, т. ,е. масла или воздуха (см. на рис. 35 прокладки 6-6).

Что же касается обмоток низшего и высшего напряжения, то они изолируются друг от друга гильзами из слоев бумаги с прокладками из слюды. Эти гильзы или изолирующие цилиндры, как и вообще прокладки, применяемые при сборке, пропитываются изолировочным лаком после тщательного высушивания в вакуум-печи.

Наибольшую легкость в отношении изолирования обмоток высшего и низшего напряжения друг от друга, а также от сердечников трансформаторов представляют цилиндрические обмотки. У цилиндрических обмоток катушки высшего и низшего напряжения отделяются друг от друга и от железных стержней непрерывно по высоте бумажными гильзами.

Толщина изолирующих цилиндров, а также концевых кол^ец зависит от величины напряжения трансформатора. В небольших

сухих трансформаторах с напряжением до 3000 V изолирующие цилиндры иногда совершенно отсутствуют. В таких трансформаторах обмотка низшего напряжения обматывается слоем бумаги, на который и надвигается обмотка высшего напряжения.

От ярма обмотки изолируются концевыми прокладками из пропитанного маслом дерева и фибры или фарфора. На рис. 34 для примера изображены разные способы изоляции обмоток от ярма, в зависимости от напряжения трансформатора. На рис. 34а обмотка низшего напряжения опирается на деревянные сегменты N, тогда как обмотка высшего напряжения опирается на фарфоровые сегменты Р. Сегменты Н а Р удерживаются на месте шнурками. Между обмотками имеются цилиндрические гильзы; между сердечниками и обмоткою низшего напряжения вставлены прокладки из дерева или бумаги L. На рис, 34Ь обмотка опирается на ряд сегментов Н, между которыми проло-

Рис. 32.

Т

Рис. 33.

Жен картон к. Сегменты бййрйются S свою очередь на железное кольцо е, поддерживаемое болтами, служащими для сжимания обмотки с целью придания ей механической крепости. На рис. 34с обмотка высшего напряжения опирается на разрезанное .железное кольцо /?, поддерживаемое фарфоровыми изоляторами; обмотка низшего напряжения опирается на деревянные подкладки, размещенные в пространстве а.

Примером выполнения цилиндрической обмотки может служить обмотка, изображенная на рис. 35. Как видно из рисунка, обмотка низшего напряжения, выполненная из проводников большего сечения 2, расположена внутри обмотки высшего напряжения, выполненной из проводника меньшего сечения /. Отдельные секции обеих обмоток

Рис. 34.

имеют форму дисков с одним слоем витков. Будучи наложены одна на другую с необходимыми дистанционными прокладками 8 и 7 и изоляционными кольцами 6, эти секции дают две цилиндрические катушки с высотою почти равной высоте сердечника. Обмотка низшего напряжения отделена от железного сердечника изоляционной гильзой 4; обмотки низшего и высшего напряжения отделены друг от друга двумя изоляционными гильзами 4, удерживаемыми на определенном, расстоянии кольцевыми изоляционными фланцами 5. Прокладки и изоляционные гильзы расположены таким образом, что вокруг обмоток получаются свободные каналы 3 для циркуляции масла. У обмотки высшего напряжения концевые секции 8 имеют меньшее число витков, изолированных более сильно, чем витки средних секций. Делается это по той причине, что включение и выключение вторичной цепи, а также грозовые разряды в линиях, соединенных с трансформатором, вызывают

обычно перенапряжение именно на концевых катушках (см. далее). Те же концевые секции обмотки высшего напряжения особенно надежно изолируются от ярма фланцами 5 и торцевыми кольцами.

Следует отметить, что тот или иной способ изоляции обмоток низшего и высшего напряжения друг от друга, а также от железного сердечника в большой мере сказывается на стоимости трансформатора. В особенности это относится к трансформаторам высокого напряжения. В самом деле, возможное уменьшение радиального расстояния между обмотками низшего и высшего напряжения, а также обмоток от сердечника ведет к экономии меди обмоток. Эти расстояния за последние годы имеют тенденцию уменьшаться. Например, если раньше для напряжения 110 kV расстояние между обмотками низшего и высшего напряжения бралось равным 80-90 мм, а расстояние обмотки низшего напряжения от ярма бралось равным 250 мм, то в настоящее время эти расстояния берутся соответственно 70 мм ~ и 140 мм. Длина сердечника, сокращается при этом до 200и<и . g- Такое уменьшение названных расстояний стало возможным, благодаря применению уголко- j, вых фланцев на концах обмотки высшего напряжения и системы многих тонких гильз между обмотками высшего и низшего напряжения. Для примера на рис. 36 приведена конструкция обмоток трансформатора на напряжение 110 kV. Как видно из рисунка, между обмотками высшего и низшего напряжения В и Н

имеются две изоляционные гильзы; между обмоткою низшего напряжения Я и сердечником имеется одна гильза. От ярма обмотка высшего напряжения отделена двумя уголковыми фланцами.

На рис. 37 приведена конструкция обмоток трансформатора 60000 kVA с тремя отдельными обмотками на напряжения 220 kV, 110 kV и 10 kV. Обмотка высшего напряжения а (на 220 kV) отделена от двух других обмоток несколькими цилиндрами из бумаги, схваченными на торцах угловыми кольцами также из бумаги. Обмотка среднего напряжения b (на 110 kV) состоит из двух катушек; обмотка низшего напряжения (третичная) с состоит из одной катушки. Последняя обмотка расположена ближе к сердечнику.

При дисковой обмотке, как указано было ранее, катушки высшего и низшего напряжения чередуются друг с другом, причем при укладке разобщаются изоляционными прокладками. От сер^ч-ника катушки изолируются гильзами или прокладками. Особое вей

Рис. 35.

мание при этом уделяется изоляции катушек обмотки высшего на-пряжения, так как они у дисковых обмоток прилегают к сердечнику.

На рис. 38 приведен один из способов изоляции дисковых обмоток. Катушки обмотки высшего напряжения /-/ и обмотки низшего напряжения 2-2 разбиты на секции, которые прокладками изолированы друг от друга. Сами катушки высшего и низшего напряжения также изолированы друг от друга солидными прокладками.

На рис. 39а изображена одна катушка дисковой обмотки, на которой

Рис. 36.

Рис. 37.

видны радиальные прокладки; на рис. 39Ь изображен броневой трансформатор в процессе сборки сердечника.

При конструировании обмоток трансформатора в целом большое внимание уделяется механической прочности их. Дело в том, что при коротких замыканиях, как мы увидим далее, на обмотки действуют механические силы, стремящиеся придать катушкам цилиндрическую форму й оттолкнуть одну катушку от другой ЦДОЛЬ сердечника,

Для предотвращения деформации катушек и происходящей От этого порчи изоляции катушки более мощных трансформаторов солидно укрепляются, так чтобы они плотно сидели на месте и не могли сдвинуться под действием механических сил.

На рис. 40 изображены схематически обмотки без специальных креплений (рис 40а) и с креплениями (рис. 40Ь и 40с).

В первой конструкции между катушками имеются простые прокладки а-а, которые не мешают секциям катушки перемещаться вдоль оси сердечника. Во второй и третьей конструкциях силы, действующие по оси сердечника на катушки, передаются прокладкам Ъ-b и через них опорным кольцам В. Обмотку первой конструкции называют неразгруженной, обмотку второй и третьей конструкций - разгруженной. Для при-

Рис. 38.

Рис. 39.

Дания механической прочности обмотке в целом все катушки сжимаются с торцов опорными кольцами А-В. В некоторых конструкциях торцовые опорные кольца упираются в ярма сердечника при посредстве пружин, служащих для смягчения осевых ударов при коротком замыкании в сети.

Рис. 40.

Рис. 41.

На рис. 41 изображен трехфазйь1й трансформатор Мощностью 35 700 kVA с напряжениями 7250/33000 V при частоте 50 Hz. Трансформатор принадлежит к типу пятистержневых трансформаторов; На рисунке видны крепления отдельных секций обмотки высшего напряжения. Обмотка низшего напряжения - цилиндрическая; каждый виток ее состоит из нескольких параллельных проводников, причем витки этих проводников отделены друг от друга горизонтальными просветами. Благодаря такой конструкции каждый проводник соприкасается с маслом. Сжимные плиты (щеки) трансформатора сварные.

§ 13. Выводы концов обмоток трансформатора.

Внешние линии, подходящие к трансформатору и уходящие, от него, соединяются металлически с концами первичной и вторичной обмоток обычно при помощи особых выводов . Только у сухих трансфор- ssoDOBmm

маторов, т. е. не погруженных в масло, притом невысокого напряжения, концы обмоток непосредственно подводятся к зажимам, от которых начинаются линии. У масляных же трансформаторов концы обмоток проходят в особых трубках, иногда сложной Щ конструкции, укрепленных в верхней крышке масляного бака. Эти трубки с проходящим в них проводом называют выводами. Та или иная степень сложности конструкции вывода зави- сит от величины напряжения обмотки трансформатора, иными словами от силы и распределения электрического поля, получающегося между проводником, проходящим через крышку бака, и стенками этой крышки.

На рис. 42 расходящиеся радиально от проводника линии иллюстрируют распределение силовых линий электрического поля вокруг проводники, проходящего через стенку бака при условии, что между проводником и стенкою имеется воз- Рис. 42. дух. Линии, перпендикулярные к силовым линиям поля, являются линиями уровней; вдоль этих линий напряженность в воздухе одна и та же. Эта напряженность, выраженная в вольтах на 1 см, дана на рис. 42 для вывода на 55000 V. Из рисунка видно, что силовые линии электрического поля наиболее сильно сгущены в месте прохождения провода через крышку бака. В этом именно месте на слой воздуха шириною в 1 см действует наибольшее напряжение. Если это напряжение, называемое градиентом потенциала, превзойдет опреде-

ленную величину ДЛЯ' воздуха (равную 30 Ш/см), to воздух будет пробит и между проводом и крышкой получится разряд через воздух, т. е. воздух уже сделается проводником. Для того чтобы предотвратить разряды между крышкою и проводником, помещают изолятор с большею электрическою крепостью, т. е. с большим градиентом потенциала. В качестве такого изолятора может быть применен фарфор, бакелит, микартовые трубки и другие подобные материалы.

На рис. 43а, 43Ь и 43с изображены выводы, состоящие из фарфорового полого цилиндра, укрепленного в крышке бака, внутри которого проходит металлический стержень, соединенный с концом

Рис. 43а.

Рис. 43Ь.

Рис. 43с.

обмотки трансформатора. Между фарфоровым цилиндром и стержнем залит изолирующий компаунд с большею электрическою крепостью, сравнительно с воздухом. Для того чтобы удлинить путь для поверхостного разряда (по высоте изолятора) наружная стенка вывода получает волнистую форму.

Фарфоровые изоляторы изображенного на рис, 43 типа, т, е. со сплошными стенками, применяются для напряжений 10-30 kV. При более высоких напряжениях конструкция выводов значительно усложняется.

Вообще говоря, вывод высокого напряжения должен удовлетворять следующим условиям. Он должен выдержать испытание на диэлектрическую прочность согласно нормам, установленным на этот предмет (см. Нормы ВЭС). Разрядное поверхностное его

его должно быть

напряжение должно быть ниже пробивного напряжения, т. е. он должен выдержать разрядное поверхностное напряжение, не будучи при этом пробит. Это условие приводит к тому, что при повышении напряжения выше нормального прежде всего происходит поверхностный разряд, и вывод защищается от пробивания. Само собою разумеется, разрядное поверхностное напряжение должно быть больше того, при котором испытывается диэлектрическая прочность вывода. Далее, вывод должен быть мало податлив к поверхностному разряду, т. е. время отставания значительно больше, нежели разрядника, предохраняющего трансформатор от перенапряжения, ибо первым должен действовать разрядник. Наружная поверхность вывода должна быть свободна от явления короны при нормальном напряжении или при том, которое может часто иметь место в линии. Однако нет необходимости подавлять корону на металлическом конце вывода, ибо при короне происходит рассеяние энергии, что увеличивает время отставания поверхностного разряда. Корону внутри бака необходимо безусловно подавлять для того, чтобы не было возгорания смеси газов, могущей образоваться между поверхностью масла и крышкою.

Изложенным требованиям в главных частях удовлетворяет такая конструкция вывода, при которой распределение потенциала по поверхности и по толщине вывода равномерное. Достигается это тем, что вывод фабрикуется не сплошным из одного сорта изоляции, а из ряда трубок разных изолирующих материалов и разных длин, вдвинутых одна в другую и образующих слоистую трубку конической формы с обоих концов. Если бы материал трубки был один и тот же, т. е. с неизменной диэлектрической постоянной, то напряженность его около проводника, где электрическое поле наиболее сильно (линии сил сгущены), была бы больше, нежели у стенки масляного бака, где поле значительно слабее. Беря материал с постепенно увеличивающейся, начиная от провода, диэлектрической пocfoяннoй, нетрудно получить одинаковую напряженность на пути от провода к стенке бака.

На рис. 44 изображен вывод, несколько отличающийся от описанного. У него все трубки, окружающие металлический сердечник, выполнены из бакелизированной бумаги или прессшпана, но вставлены одна в другую с цилиндрическим зазором. Трубки помещены в фарфоровый колпак, заполненный внутри маслом. Таким образом между стержнем и внутреннею, стеякою фарфорового колпака по-

Рис. 45.

лучаются чередующиеся слои трубок и масла. Конец стержня, выходящий из фарфорового колпака, снабжен сферической шапкой, которая служит для более равномерного распределения силовых линий электрического поля, ибо острые грани стержня вызывают

сгущение электрического поля,

...... что может привести к корони-

i* рованию. Ребра на наружной стенке фарфорового колпака имеют целью противодействовать поверхностному разряду. При очень высоких напряжениях (от 100 до 500 kV) применяются выводы так называемого конденсаторного типа.

Эти выводы состоят из ряда трубок, приготовленных из одного изолирующего материала, вдвинутых одна в другую, с прослойками между ними в виде тонкой металлической трубки (рис. 45). В таком виде вывод представляет собою ряд конденсаторов (две металлические трубки с прокладкою из изоляции-конденсатор), соединенных последовательно. Если взять емкости этих кон-сенсаторов одинаковыми, что приблизительно будет при ревенстве AAi = D = ---, где D D,...- диаметры, а Л ... - высоты трубок, то напряжение, действующее на изоляцию, будет одинаково по всей толщине трубки. При этом и поверхностное распределение напряжения (или потенциала) будет также равномерное.

На рис. 46 изображены два вывода конденсаторного типа. В первом выводе (завода Сименс-Шуккерт) изоляционные трубки выполнены из бакелизированной бумаги; во втором выводе изоляционные трубки выполнены из фарфора, причем металлические прокладки между ними заменяют концентрические слои воздуха. Эти слои воздуха между фарфоровыми трубками уже при небольших напряжениях ионизируются, становятся, следовательно, проводящими токи и заменяют металлические прокладки конденсаторного вывода первого типа. Оба вывода на внешнем конце сердечника снабжены металлическими надставками, предназначенными для создания равномерных электрических полей в местах присоединения внешнего провода к сердечнику вывода (при острых углах получается неравномерное распределение электрического поля, что вызывает коронирование).

Завод G. Е1. С° (Дженераль Электрик Компани) в Америке,

Рис. 46.

fuateльнo разработавший конструкций и нормы выводов, одийа* ково пригодных как для силовых трансформаторов, так и для-измерительных, а также для масляных выключателей и т. д., строит их двух типов: для напряжения до 75 kV - сухие , а для напряжений от 75 до 200 kV- наливные . Последние состоят из металлического среднего полого цилиндра и двух фарфоровых полых же вставок, нижней и верхней, с рифлеными поверхностями, скрепленных со средним цилиндром помощью фланцев. Напостредст-венно с одним из фланцев внутри вывода соединен тонкостенный металлический цилиндр с хорошо закретенными кантами, выдвинутый на некоторую высоту фарфоровых частей. Внутри этого цилиндра и фарфоровых вставок помещаются концентрические трубки из изоляционного материала, и между ними помещаются металлические трубки. Все трубки располагаются концентрически на некотором расстоянии друг от друга; таким образом между ними остаются свободные каналы, заполняемые впоследствии маслом весьма высокого качества. Масло в данном случае берется, во-первых, потому, что оно обладает высокой диэлектрической стойкостью, во-вторых, потому, что оно служит средою, хорошо проводящей тепло, и в-третьих, потому, что оно легко вытесняет воздух из пор изоляции. Чтобы дать возможность маслу расширяться, в верхней части вывода имеется стеклянный сосуд, который служит вместе с тем и для наблюдения за маслом. Провод проходит через медную центральную трубку и через сосуд с маслом.

На величину разрядного поверхностного напряжения вывода большое влияние оказывает высота местности установки трансформатора над уровнем моря. Так, разрядное напряжение вывд,да 375 kV на уровне моря понижается до 330 kV-при высоте 1200 м и до 275 kV - при высоте 3000 м над уровнем моря. Пробивное напряжение не зависит от высоты местности; точно так же не зависит от нее напряжение для .изоляции нижнего конца вывода, находящегося в масле. Таким образом, в общем, вывод для высоких местностей отличается от вывода для низких местностей большей высотой верхней (выступающей из бака) части, в виду понижения диэлектрической прочности разряженного воздуха.

На разрядное напряжение вывода оказывают влияние осадки влаги, понижая его до 70-907о от напряжения сухого вывода.

§ 14. Вопросы для самопроверки.

1. Каковы формы сечения меди, применяемой для трансформаторов?

2. Каковы типы обмоток, применяемых у трансформаторов?

3. Как выполняются цилиндрические и дисковые обмотки?

4. Для чего обмотки разбиваются на катушки?

5. Как изолируются друг от друга обмотки низшего и высшего напряжения?

6. Каковы типы выводов, применяемых у трансформаторов?