【科普】變壓器繞組：同心式和交疊式兩種形式

電力變壓器視界

2021年8月30日 13:30

我國生產的電力變壓器，基本上只有一種結構型式，即芯式變壓器，所以繞組都采用同心式結構。所謂同心繞組，就是在鐵芯柱的任一橫斷面上，繞組都是以同一圓筒形線套在鐵芯柱的外面。一般情況下總是將低壓繞組放在里面靠近鐵芯處，將高壓繞組放在外面。高壓繞組與低壓繞組之間，以及低壓繞組與鐵芯柱之間都必須留有一定的絕緣間隙和散熱通道(油道)，并用絕緣紙板筒隔開。絕緣距離的大小，決定于繞組的電壓等級和散熱通道所需要的間隙。當低壓繞組放在里面靠近鐵芯柱時，因它和鐵芯柱之間所需的絕緣距離比較小，所以繞組的尺寸就可以減小，整個變壓器的外形尺寸也同時減小了。

同心式繞組有下列幾種形式：

圓筒形繞組

它是一個圓筒形螺旋體，其線匝是用扁線彼此緊靠著繞成的，如左圖所示。圓筒形繞組可以繞成單層；也可以繞成雙層。通常總是盡量避免用單層圓筒，而是繞成雙層圓筒。因為繞成單層時，導線受到彈性變形的影響，線圈容易松開，使端部線匝彼此靠得不夠緊；而繞成雙層后，松開的傾向就小得多了。當電流較大時，也采用每一線匝由數根導線沿軸向并聯起來繞成，但并聯導線數通常不多于4～5根。圓筒形繞組與冷卻介質的接觸面積最大，因此冷卻條件較好，但其機械強度較弱，一般適用于小容量的變壓器低壓繞組。

螺旋形繞組

容量稍大些的變壓器的低壓繞組匝數很少(20～30匝以下)，但電流卻很大，所以要求線匝的橫截面很大，因此要用很多根導線(6根或更多)并聯起來繞。在圓筒形繞組里是不能用很多根導線并聯起來繞的，因為這些導線要在同一層里一根靠著一根排列著繞，結果使線匝的螺距太大，這樣的線圈很不穩定，且高度沒有很好地利用，所以在并聯導線很多時仍采用圓筒形繞組是不合適的，于是就出現了螺旋形繞組，如圖所示。它是沿徑向一根壓著一根地疊起來繞。各個螺旋不是像圓筒形繞組那樣彼此緊靠著，而是中間留有一個空溝道。

螺旋形繞組并聯導線更多時，可把導線分成兩組，這樣就成了雙層螺旋了。在溫升和絕緣條件允許時，螺旋形繞組可以采用正常寬度的油道和小油道交錯地繞線的結構，小油道的寬度約為正常油道寬度的一半左右(約為1．5～2mm)，所以稱為半螺旋，繞組為單螺旋時稱單半螺旋；繞組為雙螺旋時稱雙半螺旋。這種半螺旋繞組的空間利用率比較高，在大、中型變壓器中都廣泛地應用著。