Trafo mähised ja trafo isolatsioon

Trafo mähised on trafo vooluahela komponendid ja elektromagnetilise energia muundamise põhiosad. Need on valmistatud isoleeritud juhtmetest (tavaliselt vasest või alumiiniumist), mis on keritud kindla mustri järgi ja edastavad energiat elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel.

1. Peamised funktsioonid

• Magnetvälja loomine: kui primaarmähis on varustatud vahelduvvooluga, tekib vahelduv magnetväli.
• Elektromotoorjõu esilekutsumine: see vahelduv magnetväli läbib sekundaarmähist, indutseerides sekundaarmähises elektromotoorjõu (pinge).
• Pinge muutmine: primaar- ja sekundaarmähiste pöördesuhteid reguleerides saab pinget tõsta või alandada.

2. Mähiste tüübid (liigitatud pingetaseme ja suhtelise asendi järgi)

• Kõrge{0}}pinge mähis: mähis, mis talub kõrgemat pinget. Tavaliselt on sellel väiksema traadi ristlõige-(kuna vool on suhteliselt väike), kuid vajab kõrget isolatsiooni.
• Madalpinge{0}}mähis: mähis, mis talub madalamat pinget. Tavaliselt on sellel suurem traadi ristlõige-(kuna vool on suhteliselt suur) ja selle isolatsiooninõuded on suhteliselt väiksemad.

Struktuurselt jagunevad need tuumal paikneva paigutuse põhjal peamiselt kahte tüüpi:

(1) Kontsentriline mähis:

• Struktuur: kõrge{0}}- ja madalpinge{1}}mähised on keritud erineva läbimõõduga silindrilistesse kujunditesse ja asetatud kontsentriliselt südamiku harule.
• Üldine paigutus: isolatsiooni hõlbustamiseks asetatakse madalpinge{0}}mähis tavaliselt siseküljele (südamikule lähemale) ja kõrgepinge{1}}mähis väljapoole. Seda seetõttu, et madalpinge mähise ja südamiku (maandatud) vahelist isolatsiooni on lihtsam käsitseda.
• Kasutamine: enamik jõutrafosid (eriti suurema võimsusega trafosid) kasutavad seda struktuuri. Tootmisprotsess on suhteliselt lihtne ja struktuur on vastupidav.

(2) Põimitud mähis:

• Struktuur: nii kõrge-- kui ka madalpinge{1}}mähised tehakse kettakujulisteks ja virnastatud vaheldumisi piki südamiku haru kõrgust.
• Eelised: vähenenud lekkevoog mähiste vahel, kõrge mehaaniline tugevus ja tugev lühis{0}}takistus.
• Kasutamine: kasutatakse peamiselt spetsiaalsete trafode jaoks, nagu elektriahju trafod ja keevitustrafod, mis peavad vastu pidama suurtele elektromagnetilistele jõududele.

3. Peamised nõuded mähistele
Elektriline jõudlus: peab taluma pikaajalist{0}}tööpinget ja mööduvat ülepinget (nt äikeselöögid).
Mehaaniline jõudlus: Konstruktsioon peab olema piisavalt tugev, et ilma deformatsioonita vastu pidada lühise ajal tekkivatele tohututele elektromagnetilistele jõududele.
Soojusjõudlus: peaks olema hea soojuseraldusvõimega, et temperatuuri tõus pikaajalisel -koormusel ei ületaks piirmäära.
Protsessi jõudlus: kerimisprotsess peaks olema lihtne, ökonoomne ja usaldusväärne.

See on materjalisüsteem, mis isoleerib mähise erinevad osad üksteisest ja eraldab mähise maandatud osadest (nagu südamik ja õlipaak). See on trafo vooluringiväline osa, kuid see määrab trafo ohutuse ja eluea.
1. Peamised funktsioonid

• Potentsiaaliisolatsioon: eraldab usaldusväärselt erineva potentsiaaliga juhtivad osad (nt kõrge ja madalpinge mähised ning mähis südamikust), et vältida lühiseid.
• Soojuse hajumise kanal: isolatsioonimaterjalid (nt trafoõli) toimivad sageli jahutusvahendina, kandes üle mähise ja südamiku tekitatud soojuse.
• Mehaaniline tugi: isoleermaterjalid (nt isoleerplaat) aitavad samuti mähiseid kinnitada ja toetada.

2. Isolatsiooni klassifikatsioon (asukoha ja funktsiooni järgi)
Trafo isolatsioonisüsteem jaguneb tavaliselt kahte põhikategooriasse:

• Siseisolatsioon: asub trafo õlipaagi sees, ei ole otseses kontaktis välisõhuga.
• Peamine isolatsioon: viitab isolatsioonile mähiste ja maandatud osade (nt südamik ja õlipaak) vahel ning erineva pingetasemega mähiste vahel (nt kõrge{0}}pinge ja madalpinge mähiste vahel). See on trafo isolatsioonisüsteemi tuum ja määrab trafo pingetaseme.
• Pikisuunaline isolatsioon: viitab sama mähise sees olevale isolatsioonile, näiteks isolatsioonile pöörete vahel (pöördtevaheline isolatsioon-to-pöördeks), mähiskihtide vahel (isolatsioonikiht---kiht) ja mähiseosade vahel (sektsiooni-kuni{5}}isolatsioon).
• Väline isolatsioon: viitab isolatsiooniosadele, mis puutuvad kokku õhuga väljaspool trafot, peamiselt läbiviikude ülaosas (väljaspool õlipaaki) olevat isolatsiooni. Selle isolatsioonitugevus sõltub peamiselt õhutingimustest ja roomamiskaugusest.

3. Peamised isolatsioonimaterjalid
Trafode (eriti õli{0}}sukeldatud trafode) isolatsioon on liitsüsteem. Levinud materjalide hulka kuuluvad:
(1) Vedelad isolatsioonimaterjalid:

• Mineraaltrafoõli: kõige sagedamini kasutatav. Funktsioonide hulka kuuluvad: isolatsioon (palju suurem dielektriline tugevus kui õhul), soojuse hajutamine (eemaldab soojuse konvektsiooni kaudu), kaitse (isoleerib hapnikku, aeglustab materjali vananemist).
• Sünteetiline või looduslik ester isoleerõli: näiteks silikoonõli või taimne isoleerõli, mida kasutatakse tavaliselt kohtades, kus on kõrged tulepüsivusnõuded.

(2) Tahked isolatsioonimaterjalid:

• Isolatsioonipaber, isoleerplaat: kasutatakse pöördeisolatsiooniks, kihiisolatsiooniks, mähiste vaheliste eraldajate ja isolatsioonisilindrite jaoks. Õli-paberkomposiitisolatsioonisüsteem on kõige klassikalisem ja usaldusväärsem trafoisolatsiooni tüüp.
• Epoksiidvaik: kasutatakse laialdaselt kuiv-tüüpi trafodes, moodustades valu kaudu tugeva üldise isolatsiooni.
• NOMEX® paber: suure jõudlusega-kõrge soojustakistusega aromaatsest polüamiidpaber, mida kasutatakse tavaliselt kuiv-tüüpi või spetsiaalsetes trafodes.

Trafo mähised on vooluahela kanalid elektromagnetilise energia muundamiseks, samas kui trafo isolatsioon on "kaitsesüsteem", mis eraldab ohutult erineva potentsiaaliga komponendid; isolatsioon toimib mähiste "soomusena", pakkudes nende normaalseks tööks ohutust ja hoides ära lühise{0}}õnnetusi. Need kaks täiendavad üksteist ja määravad koos trafo jõudluse, pingetaseme ja töökindluse.