ОБМОТКИ

Обмотки трансформатора состоят из обмоточного провода и изоляционных деталей, которые защищают витки от электрического пробоя и препятствуют их смещению под действием магнитных сил. Сила F, с которой проводники обмоток притягиваются или отталкиваются, пропорциональна произведению токов, т.е.

F = kI₁I₂,

где k - коэффициент пропорциональности, а I₁, I₂ - токи обмоток высшего и низшего напряжений. При нормальной работе трансформатора эти усилия невелики; при коротких замыканиях токи возрастают в 10 - 20 раз, а усилия в 100 - 400 раз. Наиболее опасны осевые усилия, разрушающие обмотки (особенно у краев), если они недостаточно укреплены или имеют разные высоты. В этом случае силовые линии потоков рассеяния не являются параллельными оси обмоток, а искривляются. При этом возникают горизонтальные и вертикальные составляющие усилий. Магнитное поле, "протискиваясь" между витками, стремится разрушить обмотку. Неодинаковые высоты обмоток возможны из-за небрежного их выполнения, а также при регулировании напряжения, что связано с отключением части витков.

По взаимному расположению стержни обмотки разделяются на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки изготовляют в виде цилиндров и располагают концентрически на стержне магнитопровода. У чередующихся обмоток части обмоток высшего и низшего напряжений чередуются в осевом направлении. Основным элементом обмоток является виток, напряжение в котором

U_d = 4,44 f B_c G_c,

где f - частота сети, Гц; B_c -магнитная индукция стержня, Тл; П_c - площадь поперечного сечения стержня, м².

Ряд витков, намотанных на цилиндрические поверхности, называют слоем. Наиболее проста однослойная обмотка из прямоугольного провода. Цилиндрическая обмотка может быть одно- или многослойной с числом витков w; полная мощность такой обмотки

S' = U_в w d П

Здесь d - плотность тока, d =I /П; П - поперечное сечение витка обмотки.

 Мощность всех обмоток трансформатора

S = 4,44 f c B_с П_с w d П,

где с - число стержней.

Винтовая обмотка состоит из ряда витков, наматываемых по винтовой линии с каналами между ними. Для равномерного распределения тока между параллельными проводами и уменьшения потерь винтовые обмотки транспонируют. Особенно широко применяются для трансформаторов непрерывные обмотки, состоящие из отдельных катушек (секций) из прямоугольных проводов с транспонированием.