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Estructura del cuerpo del transformador

Este documento presenta principalmente la estructura del cuerpo del transformador desde tres aspectos: núcleo, devanado y plomo.

I. Estructura del núcleo del transformador

01 El papel del núcleo de acero al silicio (hierro)

Los transformadores se basan en el principio de la inducción electromagnética, el circuito magnético es el medio de conversión de energía eléctrica. El núcleo de hierro es el circuito magnético principal del transformador, el papel principal es magnético. Convierte la energía eléctrica del circuito primario en energía magnética, y de energía magnética en energía eléctrica del circuito secundario.

Al mismo tiempo, el núcleo de hierro es el esqueleto mecánico del transformador, y el dispositivo de sujeción del núcleo de hierro no solo convierte al conductor magnético en una estructura mecánica completa, sino que también tiene una bobina aislada que soporta el cable y casi todos los componentes dentro del transformador. El peso del núcleo de hierro es el más grande de los componentes del transformador, representa aproximadamente el 60 % del peso total en el transformador seco y aproximadamente el 40 % en el transformador sumergido en aceite.


2022/01/18
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02 forma de núcleo de hierro

El núcleo de hierro consta de una columna de núcleo de hierro y un yugo de hierro. La columna con núcleo de hierro está cubierta con bobinados y el yugo de hierro conecta la columna con núcleo de hierro para formar un circuito magnético cerrado.

HIGO. 1A es un transformador monofásico, la fig. 1B es un transformador trifásico. La estructura del núcleo de hierro se puede dividir en dos partes, C es la parte de la bobina, conocida como columna central. Y es la parte utilizada para cerrar el circuito magnético, llamado yugo de hierro. El transformador monofásico tiene dos pilares centrales, el transformador trifásico tiene tres pilares centrales.

 

Debido a que el flujo magnético en el núcleo de hierro del transformador es un flujo alterno, para reducir la pérdida por corrientes de Foucault, el núcleo de hierro del transformador generalmente está hecho de un cierto tamaño de viruta de hierro hecha de lámina de acero al silicio con alta resistividad. La lámina de acero al silicio compuesta por el núcleo de hierro se corta primero en la forma y el tamaño requeridos, a saber, la lámina perforada, y luego se combina con la lámina perforada de forma superpuesta. La figura 2A muestra el núcleo de hierro de un transformador monofásico. Cada capa consta de 4 hojas en blanco. HIGO. 2b muestra el núcleo de hierro del transformador trifásico, cada capa se compone de 6 piezas, y la combinación de piezas perforadas de cada dos capas aplica diferentes métodos de disposición para escalonar la unión del circuito magnético de cada capa. Este método de ensamblaje se denomina ensamblaje superpuesto, lo que puede evitar que las corrientes de Foucault fluyan entre las láminas de acero. Y debido a que las capas están entrelazadas e incrustadas, se pueden usar menos sujetadores para simplificar la estructura cuando se presiona el núcleo. Al ensamblar, las piezas perforadas primero se superponen para formar un núcleo de hierro completo, luego se sujeta el yugo inferior, las piezas perforadas del yugo superior se extraen para exponer la columna con núcleo de hierro, los devanados prefabricados se colocan en la columna con núcleo de hierro y finalmente se insertan los punzones del yugo superior estirados.

 

De acuerdo con el diseño del devanado en el núcleo, el transformador se divide en núcleo y carcasa tipo dos. La diferencia está principalmente en la distribución del circuito magnético, el yugo del núcleo del transformador de la carcasa rodea la bobina, el núcleo del transformador del núcleo en la mayor parte de la bobina, solo una parte de la bobina fuera del yugo de hierro, que se usa para formar un bucle magnético.

 

03 disipación de calor de núcleo de hierro

Cuando el transformador está en funcionamiento normal, el núcleo de hierro generará calor debido a la pérdida de hierro, y cuanto mayor sea el peso y el volumen del núcleo de hierro, más calor se generará. La temperatura del aceite del transformador superior a 95 grados es fácil de envejecer, por lo que la temperatura de la superficie del núcleo debe controlarse por debajo de esta temperatura en la medida de lo posible, lo que requiere que la estructura de disipación de calor del núcleo emita rápidamente el calor del núcleo. La estructura de disipación de calor es principalmente para aumentar la superficie de disipación de calor del núcleo. La disipación de calor del núcleo de hierro incluye principalmente la disipación de calor del canal de aceite del núcleo de hierro y la disipación de calor de las vías respiratorias del núcleo de hierro.

En los transformadores sumergidos en aceite de gran capacidad, a menudo se colocan ranuras de aceite entre los laminados del núcleo de hierro para mejorar el efecto de disipación de calor. La ranura de aceite se divide en dos tipos, uno es paralelo a la lámina de acero al silicio y el otro es vertical a la lámina de acero, como se muestra en la FIG. 4. El último arreglo tiene un mejor efecto de disipación de calor, pero la estructura es más compleja.

El núcleo de hierro del transformador seco se enfría por aire. Para garantizar que la temperatura del núcleo de hierro no exceda el valor permitido, el conducto de aire a menudo se instala en la columna del núcleo de hierro y el yugo de hierro.

04 Ruido de núcleo de hierro

Los transformadores producen ruido durante el funcionamiento. La fuente del ruido del transformador es la magnetoestricción de la lámina de acero al silicio con núcleo de hierro, o el ruido del núcleo del transformador es causado básicamente por la magnetoestricción. La magnetoestricción se refiere al aumento del tamaño de la lámina de acero al silicio a lo largo de la línea de inducción magnética cuando se excita el núcleo de hierro. El tamaño de la lámina de acero al silicio disminuye en la dirección perpendicular a la línea de inducción magnética, lo que se denomina magnetoestricción. Además, la estructura y el tamaño geométrico del núcleo de hierro y la tecnología de procesamiento y fabricación del núcleo de hierro tendrán un cierto grado de influencia en el nivel de ruido.

El nivel de ruido del núcleo de hierro se puede reducir con las siguientes medidas técnicas:

(1) Use láminas de acero al silicio de alta calidad con un valor ε magnetoestrictivo pequeño.

(2) Reducir la densidad de flujo magnético del núcleo.

(3) Mejorar la estructura del núcleo de hierro.

(4) Elija un tamaño de núcleo razonable.

(5) Adoptar tecnología de procesamiento avanzada.

05 Puesta a tierra de núcleo de hierro

En el funcionamiento normal del transformador, el campo eléctrico formado entre los devanados y cables electrificados y el tanque de aceite es un campo eléctrico desigual, y el núcleo de hierro y sus partes metálicas se encuentran en este campo eléctrico. Debido a que el potencial de inducción electrostática no es el mismo, por lo que el potencial de suspensión del núcleo de hierro y sus componentes metálicos no es el mismo, cuando la diferencia de potencial entre dos puntos puede romper el aislamiento entre ellos, se generará una descarga de chispa. Esta descarga puede descomponer el aceite del transformador y dañar el aislamiento sólido. Para evitar esto, tanto el núcleo como sus componentes metálicos deben estar conectados a tierra de manera confiable.

El núcleo debe estar conectado a tierra en un punto. Cuando el núcleo de hierro u otros componentes metálicos tienen dos puntos o más de dos puntos de conexión a tierra, el punto de conexión a tierra formará un circuito cerrado, la formación de circulación, la corriente a veces puede ser tan alta como decenas de an, causará un sobrecalentamiento local, conducir a la descomposición del aceite, también puede hacer que el elemento de puesta a tierra se fusione, quemar el núcleo de hierro, estos no están permitidos. Por lo tanto, el núcleo debe estar conectado a tierra y un poco conectado a tierra.

II. Estructura del devanado del transformador

Función de 01 devanado

El devanado es la parte más básica del transformador, es el establecimiento del campo magnético y la transmisión de la parte del circuito de energía eléctrica, generalmente envuelto con alambre de cobre de papel aislante o alambre de aluminio enrollado, y colocado en la columna del núcleo del transformador. El núcleo del transformador debe tener suficiente fuerza de aislamiento, resistencia mecánica y resistencia al calor.

 

Tipo de bobinado

La estructura del devanado del transformador se puede dividir generalmente en dos categorías: estructura de capas y estructura de torta. La estructura de capas se refiere a que las vueltas del devanado a lo largo de su eje están dispuestas de forma continua, generalmente utilizadas en las series S8 y S9 de transformadores de potencia de baja pérdida; La estructura de la torta se refiere a que las vueltas del devanado se enrollan continuamente en una torta (segmento) a lo largo de su dirección radial, y luego se componen de muchas tortas dispuestas a lo largo de la dirección axial. Generalmente se usa en transformadores grandes y extra grandes con alto voltaje de 110 kV y superior.

 

Básicamente, los devanados de los transformadores de potencia producidos en China adoptan una estructura concéntrica. Devanado concéntrico significa que los devanados están envueltos fuera de la columna central con la misma línea cilíndrica en cualquier sección transversal de la columna central. Debe haber un cierto espacio de aislamiento y un canal de disipación de calor (canal de aceite) entre los devanados de alta y baja tensión y entre los devanados de baja tensión y la columna del núcleo de hierro, separados por un tubo de cartón aislado. La distancia de aislamiento depende del nivel de tensión del devanado y del espacio libre requerido por el canal de disipación de calor. Cuando el devanado de bajo voltaje se coloca cerca de la columna del núcleo, la distancia de aislamiento requerida entre este y la columna del núcleo es relativamente pequeña, por lo que se puede reducir el tamaño del devanado y también se reduce el tamaño total del transformador.

 

El transformador de tres devanados se usa más comúnmente en el sistema de energía. Usar un transformador de tres devanados para conectar el sistema de transmisión con tres voltajes diferentes es más económico, ocupa menos terreno y tiene un mantenimiento y administración más conveniente que usar dos transformadores comunes. El transformador trifásico de tres devanados generalmente adopta una conexión Y-Y-△, es decir, los devanados primario y secundario son una conexión Y, y el tercer devanado es △, como se muestra en la Figura XX. La conexión △ en sí es un bucle cerrado, a través de la misma fase de la corriente del tercer armónico, de modo que el devanado primario y secundario de la conexión Y no aparece en el voltaje del tercer armónico. De esta forma proporciona un punto neutral tanto para el lado primario como para el secundario. En el sistema de transmisión de larga distancia, el tercer devanado también se puede conectar con una cámara síncrona para mejorar el factor de potencia de la línea.

 

tercero Estructura de cables del transformador

01 Material y clasificación del plomo

Los devanados del transformador están conectados externamente al extremo principal del cable que se llama cable, a través del cable al transformador de entrada de energía de la fuente de alimentación externa, pero también a través de la transmisión del cable en la salida de energía eléctrica del transformador al exterior.

Existen principalmente los siguientes tipos de leads:

(1) el cable conductor conectado con el extremo del cable de bobinado y la carcasa;

(2) cables de conexión entre los extremos del devanado;

(3) la toma del devanado está conectada con el cable de toma conectado con el interruptor

El material de plomo es generalmente:

(1) Barra de cobre desnudo, alcance aplicable: transformador de 10 kV clase 6300 kVA e inferior;

(2) Barra de cobre redonda envuelta en papel, alcance aplicable: transformador de pequeña capacidad de 10 ~ 35 kV;

(3) Barra de cobre desnudo, alcance aplicable: 10 kV y menos cables de bobinado de bajo voltaje;

(4) Alambre trenzado de cobre, alcance aplicable: todos los niveles de voltaje, especialmente 110 kV y por encima del cable;

(5) Tubería de cobre, ámbito de aplicación: 220 kV y más cable de transformador.

Para garantizar una distancia de aislamiento suficiente, el conductor a través de madera laminada, aislamiento de cartón, debe cumplir con los requisitos de rendimiento eléctrico, resistencia mecánica, aumento de temperatura. La selección de cables también se basa en la fuerza del campo eléctrico y la resistencia mecánica, así como en el aumento de temperatura de cortocircuito y el aumento de temperatura de carga a largo plazo, estos aspectos para seleccionar.

02 Conexión de plomo

Las formas de conexión de los cables del transformador son: soldadura fuerte, soldadura con gas, soldadura a presión en frío y conexión con pernos.

El electrodo de soldadura fuerte será de aleación de cobre fósforo para la conexión entre la salida del devanado y el conductor y entre los conductores.

La soldadura con gas se utiliza para soldar alambre conductor de barra de cobre y junta de revestimiento de perforación de cable.

La soldadura a presión en frío consiste en insertar los dos terminales conectados por el cable en un tubo de metal y luego usar un molde para apretar el tubo de metal, los dos terminales presionados juntos. La soldadura a presión en frío no necesita calentamiento, la soldadura es relativamente segura, no hay soldadura falsa y quema los cables y otras partes del aislamiento, calidad de extrusión, buena resistencia a la tracción. Por lo tanto, la soldadura a presión en frío es la principal forma de conexión de cables para grandes transformadores.

La conexión de perno se utiliza principalmente para el cable conductor conectado con el manguito de la barra guía. El cable conductor se puede desmontar y puede compensar la desviación de la longitud del cable. Por lo general, la estructura de plomo de arco curvo puede expandirse libremente, también conocida como conexión suave.

03 Fijación del cable

Para garantizar la distancia de aislamiento del cable y resistir la vibración y el impacto de la energía eléctrica durante el funcionamiento y el cortocircuito sin desplazamiento ni deformación, se deben usar piezas de sujeción para apretar el cable.

Las piezas de sujeción de plomo deben tener suficiente resistencia mecánica y eléctrica, por lo que la estructura de la pieza de sujeción de plomo generalmente adopta una estructura de soporte de madera, las piezas de sujeción y las piezas metálicas del cuerpo del transformador están fijas, para mejorar la resistencia mecánica de los pernos metálicos disponibles, pero entre la sujeción las piezas deben fijarse con pernos de epoxi y hay un dispositivo suelto. Se debe agregar una placa de aislamiento para sujetar el cable como aislamiento adicional para evitar que se atasque.

 

El producto no se perforará fácilmente. Su material, generalmente PVC y tela oxford, con alta densidad y rigidez, puede evitar daños accidentales.

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CANWIN Automation Equipment Manufacturing Co., LTD., fundada en 2002, es una de las más grandes fabricantes de equipos de transformadores de potencia en China. La empresa ha pasado la certificación del sistema internacional ISO9001, ISO14001 、STL", "ASTA", "KEMA"; La compañía ha establecido el "Centro de investigación de tecnología de ingeniería de láminas de acero de silicio", el "Centro de ingeniería de equipos y tecnología clave de corte de precisión de láminas y tiras de metal", el "Centro de fabricación inteligente de transformadores de potencia" y obtuvo la certificación de "Empresa nacional de alta tecnología" en China . En 2020, ganamos el honor del "Premio al progreso de la ciencia y la tecnología de la industria de maquinaria de China" y el "Premio al progreso de la ciencia y la tecnología de la provincia de Guangdong"; La marca "CANWIN" se registró en China en 2007 y se registró en la Unión Europea, África, América del Sur, Estados Unidos, Rusia, India, el sudeste asiático y otros 118 países en 2017; Nuestra empresa se centra en la investigación y el desarrollo de láminas de acero al silicio cortadas a medida, corte longitudinal de láminas de acero al silicio línea, máquina bobinadora de papel de transformador y otros equipos, tenemos 56 patentes de invención internacionales. Nuestra empresa se adhiere a la política de gestión de fabricación de alta gama + equipo inteligente + fábrica inteligente, mejora integralmente la calidad de los productos y la alta velocidad de corte y la alta precisión de los productos, y contribuye a la mejora de la estructura de la industria global de transformadores de potencia.


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