Alla transformatorer antar någon form av uttagsstruktur för att kompensera för förändringar i extern spänning och justera den interna spänningen på själva transformatorn. I distributionstransformatorer och små hjälptransformatorer kan intervallet för dessa uttagsspänningsvariationer vara ± 5 %, vilket är icke-excitationsspänningsreglering. På stora transformatorer kan det vara nödvändigt att tillhandahålla ett spänningsvariationsområde på ± 10 % eller mer, och på lastkopplare bör lindningskopplare användas för spänningsreglering.
Det finns två anledningar till att de flesta krafttransformatorer ställer in ledningssegmentet på hög-högspänningslindningen. För det första kan det anses att syftet med att sätta upp lindningskopplarsegment är att kompensera för förändringar i den pålagda spänningen. För de flesta krafttransformatorer, förutom generatortransformatorer, appliceras den pålagda spänningen på hög-lindningen. När den pålagda spänningen ökar, måste en lindningskopplare användas för att stränga uttagskabelns varv till högspänningslindningen, för att bibehålla spänningen för varje varv av lindningen och lågspänningsutgångsspänningen oförändrad. När den pålagda spänningen minskar är det nödvändigt att använda en lindningskopplare för att bryta några av lindningsvarven från högspänningslindningen, vilket också kan bibehålla spänningen för varje varv av lindningen och lågspänningsutgångsspänningen oförändrad. Ur transformatorkonstruktionens perspektiv ligger vikten av problemet i att upprätthålla en konstant spänning per varv av lindningen, vilket resulterar i en konstant magnetisk flödestäthet i järnkärnan. Därför kan järnkärnans flödestäthet utformas vid den mest ekonomiska och rimliga driftpunkten utan att oroa sig för risken för mättnad av transformatorjärnkärnan på grund av extern spänningsavvikelse från dess nominella värde.
Ett annat skäl för att ställa in lindningskopplarsegmentet på högspänningssidan är att på grund av den lilla strömmen som flyter genom högspänningslindningen är den erforderliga lindningskopplarstorleken också liten, och motsvarande ström som passerar genom själva lindningskopplaren är också liten. Eftersom uttagsledningssegmentet är en del av hög-spänningslindningen är det vanligtvis nödvändigt att utforma högspänningslindningsstrukturen rimligt så att uttagsledningen lätt kan ledas ut vid lämplig position för lindningen. Naturligtvis måste utgångspunkterna för dessa undervarv vara på de yttre varven på trådkakan. Det är inte särskilt svårt att utföra denna design.
I stora transformatorer kan strukturen för att anordna uttagssektioner på huvudlindningen resultera i en oacceptabel grad av obalans i transformatorlindningens amperevarv. Transformatorn kommer inte att kunna motstå den obalanserade elektromagnetiska kraften som orsakas av externa kortslutningar på nära håll, så en separat tapplindning måste sättas upp. En separat lindning är vanligtvis anordnad längst ut, vilket gör det enkelt att dra ut lindningstråden och ansluta den till lindningskopplaren. Det finns olika former av kranlindningar, var och en med sina egna fördelar och nackdelar. Innan man vidare diskuterar individuella tapplindningar bör det noteras att uppsättning av individuella tapplindningar oundvikligen leder till en kostnadsökning på grund av behovet av att öka isoleringen mellan lindningarna. Därför, när det är möjligt, är det fortfarande önskvärt att ställa in uttagsledningssegmentet på hög-spänningslindningen. En vanlig strukturell form för separat tappning av lindningen är en multihelixlindning eller en trasslig spirallindning. Dessa tapplindningar har vanligtvis två lager och kan ibland ha fyra lager. Det är bekvämt att introducera kranlindningen av denna strukturella form genom ett exempel.
Ta en transformator med en spänning på 275 kV, hög-spänningslindningar anslutna i en stjärnkonfiguration och ett uttagsområde på +10% till -20% för totalt 18 nivåer, med 1,67% per nivå, som ett exempel. Det totala antalet varv för en typisk högspänningslindning är 1000. I allmänhet, för transformatorer med högre spänningsnivåer, särskilt de i det lägre kapacitetsområdet med högre spänningsnivåer, tenderar deras struktur att ha mindre storlekar och motsvarande lindningsvarv är högre än den genomsnittliga situationen när det gäller deras spänningsnivåer. Detta innebär att varje tapp i tapplindningen måste ha cirka 20,5 varv. Naturligtvis är halva varv inte möjliga och bör anordnas växelvis i 20 varvs och 21 varvs uttagssteg (i praktiken måste konstruktörerna se till att alla uttagslägen uppfyller kraven i BSEN60076 för spänningsförhållande tillåten avvikelse, vilket kan kräva justering av antalet uttagsvarv för ett visst steg vid individuella uttagslägen, snarare än att bara växla mellan 2 varv och 20 varv ovan). På detta sätt behöver varje lager av tapplindningen lindas parallellt med 9 uppsättningar trådar (dvs hälften av den totala gängtappserien) med en större stigning, och (till exempel) 20 varv trådar kommer att uppta hela den axiella höjden av ett lager. Därefter bör lämplig isolering mellan skikten (såsom pappersrörets oljespaltstruktur) sättas upp och en kyloljepassage bör utformas med kartongstöd. Använd sedan 9 uppsättningar trådar parallellt med vind 21 varv för att bilda ytterligare ett lager. Lindningsriktningen för varje lindningslager bör vara motsatt. Om den inre lindningen börjar lindas från den övre delen av järnkärnpelaren och slutar vid den nedre delen, bör den yttre lindningen börja lindas från den nedre delen av järnkärnpelaren och sluta vid den övre delen. Detta är fördelaktigt för seriekopplingen av trådar i varje lager, och för att grentrådarna ska ledas ut från de övre och nedre delarna av järnkärnpelaren.
Oavsett om det är hög-lindningsvarv, låg-lindningsvarv eller tapplindningsvarv, har den inducerade spänningen för transformatorns alla lindningsvarv samma riktning. För att överlagra dessa inducerade spänningar tillsammans måste alla trådvarv lindas i samma riktning. När det gäller olika lindningar ligger den enda skillnaden i om deras utgångspunkt är på den övre eller nedre delen av järnkärnkolonnen. Eller, för att uttrycka det på ett annat sätt, eftersom de flesta lindningar lindas på en horisontell lindningsmaskin, ligger skillnaden i huruvida början av lindningen är på vänster eller höger sida av lindningsmaskinen. I uttagsstrukturen för spänningsreglering framåt/bakåt kan i vissa fall utspänningen från lindningen reduceras genom att lägga till omvänd polaritet (dvs. omvänd modulering) uttagssegment till kretsen; För att öka lindningens utspänning läggs ett tappledningssegment med positiv polaritet (dvs. positiv justering) till kretsen. Den tvinnade spiraluttagslindningsstrukturen med samma lindningsriktning i ovanstående två fall har emellertid följande två fördelar: på grund av fördelningen av uttagsvarv längs hela höjden av järnkärnpelaren, oavsett om dessa ledningar återansluts till kretsen eller inte, kan ett bra elektromagnetiskt balansförhållande upprätthållas mellan lindningarna; Spirallindningar med färre varv är billiga att tillverka och lätta att bearbeta. Det finns emellertid också nackdelar med den trassliga spirallindningskonstruktionen. Den första nackdelen är relaterad till fördelningen av elektrisk spänning i lindningen.
Transformatorn som konstruerats av tillverkaren ska klara de angivna testvillkoren, så noga övervägande måste tas om en transformator med en högspänning på 275kV klarar den elektriska påfrestningen inuti lindningen vid spänningsprovning. Inducerad testspänning på 460AV. I BSEN60076 är det tillåtet att applicera den inducerade testspänningen till transformatorns maximala positiva uttagsspänningsposition, vilket hänvisar till +10% uttagsposition i exemplet ovan. Så en spänning på 460kV måste induceras på 110% av trådvarven.
Att dela upp kranlindningen i fyra lager istället för två kan avsevärt förbättra ovanstående situation. Genom att använda denna struktur kommer spänningen som uppträder på samma skikt inte att överstiga hälften av hela uttagsområdets spänning. Vid konstruktionen av högspänningstransformatorer med låg kapacitet- kan olika problem ofta uppstå. En annan metod för att lösa ovanstående problem är att anta en grov/fin tryckjusteringsstruktur eller en positiv/negativ tryckjusteringsstruktur. Den lindningskopplare som krävs för denna struktur är relativt komplex, men den kan förenkla lindningen. I grov/fin spänningsregleringsstrukturen är tapplindningen uppdelad i två grupper. En av grupperna (dvs grovavstämningsgruppen) har ungefär hälften av det totala antalet varv i anslutningsområdet, och kan kopplas helt till eller från kretsen i en operation; Den andra gruppen (dvs. finjusteringsgruppen) har det erforderliga antalet tappnivåer, och oavsett om grovinställningsgruppen är ansluten till eller frånkopplad från linjen i detta dokument, kan finjusteringsgruppen anslutas till eller kopplas bort från linjen. Faktum är att den grova avstämningsgruppen måste uppta det tredje spiralskiktet, eftersom det inte kommer att finnas en spänning högre än hälften av uttagsområdets spänning i föregående skikt. I strukturen för positiv/negativ spänningsreglering kan lindningskopplaren lägga till spänningen som genereras av lindningsvarven till spänningen som genereras av hög-huvudlindningen genom polaritetsomvandling, eller subtrahera spänningen som genereras av lindningsvarven från spänningen som genereras av hög-huvudlindningen. Den positiva/negativa spänningsregleringsstrukturen kan också ordna alla ledningsvarv i två spirallager, så att spänningen för varje lager inte kommer att överstiga hälften av uttagsområdets spänning.
Den andra nackdelen med spirallindningar är relaterad till deras mekaniska hållfasthet. Under kortslutningsförhållanden- kommer den yttre lindningen att bära trådens spänning radiellt utåt. Denna typ av lindning, som är lindad i spiralform och har färre varv, har inte mycket motstånd mot trådens utåtgående spänning. När det gäller strukturen bör lindningsändarna vara tätt knutna för att säkerställa att lindningen inte lossnar under inverkan av kortslutningskraft.
Den mest använda strukturen som kan ersätta den spiraltrassliga kranlindningen är kaklindningen. Tapplindningen av kaktyp har åtminstone fördelen att alla tappvarv kan placeras i ett separat lager. I en ideal situation måste antalet varv i varje tappsteg vara lika med det genomsnittliga antalet varv i trådkakan (vanligtvis lika med antalet varv i ett par trådkakor). På så sätt kan ledningarna ledas ut mellan trådkakorna. I det här fallet är det bekvämt att linda kaklindningspar som kontinuerlig lindning och ansluta varje trådkakapar vid dessa tapppunkter. Människor föredrar att anta den första metoden att linda pannkakslindningsparet. En annan fördel med att använda en tapplindning av kaktyp är att trådkakorna kan anordnas i den normala gängningssekvensen, så att hela tappens spänningsområde kan bäras av hela tapplindningens axiella höjd.
Den tredje strukturen som kan användas som en tapplindning är att använda de pajformade tapptrådssegmenten som introducerats ovan, men varje tapptrådssegment måste lindas på ett spiralformigt sätt. Denna struktur är lämplig i situationer där uttagsspänningsområdet är relativt litet. Vid denna tidpunkt behövs endast en separat tapplindning, så den radiella utåtgående spänningen vid kortslutning är inte för hög. Det är nödvändigt att överväga att använda en spiralstruktur, vilket i sin tur leder till frågan om det erforderliga antalet varv som ska lindas i ett enda lager, och det kan vara nödvändigt att linda trådvarven vid kanterna i detta fall. Som nämnts tidigare kan denna struktur användas när lindningen är enkel-lager och har en större diameter. I själva verket är lindningsstyvheten hos denna struktur bättre, och den har en större förmåga att motstå radiell utåtgående spänning än strukturen där trådarna är placerade plant.
