Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
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Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
Struttura del corpo del trasformatore
Questo documento introduce principalmente la struttura del corpo del trasformatore da tre aspetti: nucleo, avvolgimento e piombo.
I. Struttura centrale del trasformatore
01 Il ruolo del nucleo in acciaio al silicio (ferro).
I trasformatori si basano sul principio dell'induzione elettromagnetica, il circuito magnetico è il mezzo di conversione dell'energia elettrica. Il nucleo di ferro è il circuito magnetico principale del trasformatore, il ruolo principale è magnetico. Converte l'energia elettrica del circuito primario in energia magnetica e dall'energia magnetica in energia elettrica del circuito secondario.
Allo stesso tempo, il nucleo di ferro è lo scheletro meccanico del trasformatore e il dispositivo di bloccaggio del nucleo di ferro non solo trasforma il conduttore magnetico in una struttura meccanica completa, ma ha anche una bobina isolata su di esso, che supporta il cavo e quasi tutti i componenti all'interno del trasformatore. Il peso del nucleo di ferro è il più grande nei componenti del trasformatore, rappresentando circa il 60% del peso totale nel trasformatore a secco e circa il 40% nel trasformatore in bagno d'olio.
02 Forma del nucleo di ferro
Il nucleo di ferro è costituito da una colonna centrale di ferro e da un giogo di ferro. La colonna del nucleo di ferro è ricoperta di avvolgimenti e il giogo di ferro collega la colonna del nucleo di ferro per formare un circuito magnetico chiuso.
FIGURA. 1A è un trasformatore monofase, FIG. 1B è un trasformatore trifase. La struttura del nucleo di ferro può essere divisa in due parti, C è la parte della bobina, nota come colonna centrale. Y è la parte utilizzata per chiudere il circuito magnetico, chiamata giogo di ferro. Il trasformatore monofase ha due pilastri centrali, il trasformatore trifase ha tre pilastri centrali.
Poiché il flusso magnetico nel nucleo di ferro del trasformatore è un flusso alternato, al fine di ridurre la perdita di correnti parassite, il nucleo di ferro del trasformatore è generalmente costituito da un chip di ferro di una certa dimensione in lamiera di acciaio al silicio con elevata resistività. La lamiera di acciaio al silicio composta dall'anima di ferro viene prima tagliata nella forma e nelle dimensioni desiderate, ovvero la lamiera di fustellatura, e poi unita alla lamiera di fustellatura in modo sovrapposto. La Figura 2A mostra il nucleo di ferro di un trasformatore monofase. Ogni strato è composto da 4 fogli di tranciatura. FIGURA. 2b mostra il nucleo di ferro del trasformatore trifase, ogni strato è composto da 6 pezzi e la combinazione di pezzi di punzonatura di ogni due strati applica metodi di disposizione diversi per sfalsare il giunto del circuito magnetico di ogni strato. Questo metodo di assemblaggio è chiamato assemblaggio sovrapposto, che può evitare il flusso di correnti parassite tra le lamiere di acciaio. E poiché gli strati sono intrecciati e intarsiati, è possibile utilizzare un minor numero di elementi di fissaggio per rendere la struttura semplice quando l'anima viene pressata. Durante l'assemblaggio, i pezzi del punzone vengono prima sovrapposti per formare un'intera anima di ferro, quindi il giogo inferiore viene bloccato, i pezzi del punzone del giogo superiore vengono estratti per esporre la colonna del nucleo di ferro, gli avvolgimenti prefabbricati vengono posizionati sulla colonna del nucleo di ferro e infine si inseriscono i punzoni trafilati del giogo superiore.
Secondo la disposizione dell'avvolgimento nel nucleo, il trasformatore è diviso in nucleo e guscio di tipo due. La differenza sta principalmente nella distribuzione del circuito magnetico, il giogo del nucleo del trasformatore a guscio ha circondato la bobina, il nucleo del trasformatore del nucleo nella maggior parte della bobina, solo una parte della bobina al di fuori del giogo di ferro, utilizzata per formare un anello magnetico.
03 Dissipazione del calore del nucleo di ferro
Quando il trasformatore è in normale funzionamento, il nucleo di ferro genererà calore a causa della perdita di ferro e maggiore è il peso e il volume del nucleo di ferro, maggiore sarà il calore generato. La temperatura dell'olio del trasformatore superiore a 95 gradi è facile da invecchiare, quindi la temperatura della superficie del nucleo deve essere controllata il più possibile al di sotto di questa temperatura, il che richiede che la struttura di dissipazione del calore del nucleo emetta rapidamente il calore del nucleo. La struttura di dissipazione del calore serve principalmente ad aumentare la superficie di dissipazione del calore del nucleo. La dissipazione del calore del nucleo di ferro include principalmente la dissipazione del calore del canale dell'olio del nucleo di ferro e la dissipazione del calore delle vie aeree del nucleo di ferro.
Nei trasformatori a bagno d'olio di grande capacità, le scanalature dell'olio sono spesso posizionate tra i laminati del nucleo di ferro per migliorare l'effetto di dissipazione del calore. La scanalatura dell'olio è divisa in due tipi, uno è parallelo alla lamiera di acciaio al silicio e l'altro è verticale alla lamiera di acciaio, come mostrato in FIG. 4. Quest'ultima disposizione ha un migliore effetto di dissipazione del calore, ma la struttura è più complessa.
Il nucleo di ferro del trasformatore a secco è raffreddato ad aria. Per garantire che la temperatura del nucleo di ferro non superi il valore consentito, il condotto dell'aria è spesso installato nella colonna del nucleo di ferro e nel giogo di ferro.
04 Rumore del nucleo di ferro
I trasformatori producono rumore durante il funzionamento. La fonte del rumore del trasformatore è la magnetostrizione della lamiera di acciaio al silicio con nucleo di ferro, oppure il rumore del nucleo del trasformatore è fondamentalmente causato dalla magnetostrizione. La magnetostrizione si riferisce all'aumento delle dimensioni della lamiera di acciaio al silicio lungo la linea di induzione magnetica quando il nucleo di ferro è eccitato. La dimensione della lamiera di acciaio al silicio diminuisce nella direzione perpendicolare alla linea di induzione magnetica, che è chiamata magnetostrizione. Inoltre, la struttura e la dimensione geometrica del nucleo di ferro e la tecnologia di lavorazione e produzione del nucleo di ferro avranno un certo grado di influenza sul livello di rumore.
Il livello di rumore del nucleo di ferro può essere ridotto con le seguenti misure tecniche:
(1) Utilizzare lamiere di acciaio al silicio di alta qualità con un valore ε magnetostrittivo ridotto.
(2) Ridurre la densità del flusso magnetico del nucleo.
(3) Migliorare la struttura del nucleo di ferro.
(4) Scegli una dimensione del nucleo ragionevole.
(5) Adottare una tecnologia di elaborazione avanzata.
05 Messa a terra del nucleo di ferro
Nel normale funzionamento del trasformatore, il campo elettrico formato tra gli avvolgimenti e i cavi elettrificati e il serbatoio dell'olio è un campo elettrico irregolare e il nucleo di ferro e le sue parti metalliche si trovano in questo campo elettrico. A causa del potenziale di induzione elettrostatica non è lo stesso, quindi il potenziale di sospensione del nucleo di ferro e dei suoi componenti metallici non è lo stesso, quando la differenza di potenziale tra due punti può rompere l'isolamento tra di loro, verrà generata una scarica di scintille. Questa scarica può abbattere l'olio del trasformatore e danneggiare l'isolamento solido. Per evitare ciò, sia il nucleo che i suoi componenti metallici devono essere collegati a terra in modo affidabile.
Il nucleo deve essere collegato a terra in un punto. Quando il nucleo di ferro o altri componenti metallici hanno due punti o più di due punti di messa a terra, il punto di messa a terra formerà un circuito chiuso, la formazione di circolazione, la corrente a volte può arrivare fino a decine di an, causerà surriscaldamento locale, portare alla decomposizione dell'olio, può anche causare la fusione dell'elemento di messa a terra, bruciare il nucleo di ferro, questi non sono ammessi. Pertanto, il nucleo deve essere collegato a terra e un po' a terra.
II. Struttura dell'avvolgimento del trasformatore
Funzione dell'avvolgimento 01
L'avvolgimento è la parte più basilare del trasformatore, è l'instaurazione del campo magnetico e la trasmissione della parte del circuito di alimentazione elettrica, generalmente avvolta con filo di rame di carta isolante o filo di alluminio avvolto e posizionata nella colonna del nucleo del trasformatore. Il nucleo del trasformatore dovrebbe avere una sufficiente forza di isolamento, resistenza meccanica e resistenza al calore.
Tipo di avvolgimento
La struttura dell'avvolgimento del trasformatore può essere generalmente suddivisa in due categorie: struttura a strati e struttura a torta. La struttura a strati si riferisce al fatto che le spire degli avvolgimenti lungo il suo asse sono disposte in modo continuo, generalmente utilizzate nelle serie S8 e S9 di trasformatori di potenza a basse perdite; La struttura della torta si riferisce al fatto che le spire dell'avvolgimento sono continuamente avvolte in una torta (segmento) lungo la sua direzione radiale, e quindi composte da molte torte disposte lungo la direzione assiale. Viene generalmente utilizzato in trasformatori grandi ed extra large con alta tensione di 110kV e oltre.
Fondamentalmente, gli avvolgimenti dei trasformatori di potenza prodotti in Cina adottano una struttura concentrica. Avvolgimento concentrico significa che gli avvolgimenti sono avvolti all'esterno della colonna centrale con la stessa linea cilindrica in qualsiasi sezione trasversale della colonna centrale. Tra gli avvolgimenti di alta e bassa tensione e tra gli avvolgimenti di bassa tensione e la colonna del nucleo in ferro, deve esserci un certo spazio di isolamento e un canale di dissipazione del calore (canale dell'olio), separati da un tubo di cartone isolato. La distanza di isolamento dipende dal livello di tensione dell'avvolgimento e dalla distanza richiesta dal canale di dissipazione del calore. Quando l'avvolgimento di bassa tensione è posizionato all'interno vicino alla colonna centrale, la distanza di isolamento richiesta tra esso e la colonna centrale è relativamente piccola, quindi è possibile ridurre le dimensioni dell'avvolgimento e anche le dimensioni complessive del trasformatore.
Il trasformatore a tre avvolgimenti è più comunemente usato nel sistema di alimentazione. L'utilizzo di un trasformatore a tre avvolgimenti per collegare il sistema di trasmissione con tre diverse tensioni è più economico, occupa meno terreno e presenta una manutenzione e una gestione più convenienti rispetto all'utilizzo di due trasformatori comuni. Il trasformatore trifase a tre avvolgimenti di solito adotta una connessione Y-Y-△, ovvero gli avvolgimenti primari e secondari sono una connessione a Y e il terzo avvolgimento è △, come mostrato nella Figura XX. △ la connessione stessa è un anello chiuso, attraverso la stessa fase della corrente di terza armonica, in modo che l'avvolgimento primario, secondario del collegamento a Y non compaia nella tensione di terza armonica. In questo modo fornisce un punto neutro sia per il lato primario che per quello secondario. Nel sistema di trasmissione a lunga distanza, il terzo avvolgimento può anche essere collegato con telecamera sincrona per migliorare il fattore di potenza della linea.
III. Struttura del cavo del trasformatore
01 Materiale di piombo e classificazione
Gli avvolgimenti del trasformatore sono collegati esternamente all'estremità anteriore del filo è chiamata cavo, attraverso il cavo al trasformatore di ingresso dell'alimentazione di alimentazione esterna, ma anche attraverso la trasmissione del cavo nell'uscita di potenza elettrica dal trasformatore all'esterno.
Esistono principalmente i seguenti tipi di lead:
(1) il cavo collegato con l'estremità del cavo di avvolgimento e l'involucro;
(2) conduttori di collegamento tra le estremità degli avvolgimenti;
(3) la presa dell'avvolgimento è collegata al cavo di presa collegato all'interruttore
Il materiale di piombo è generalmente:
(1) Barra di rame nuda, ambito applicabile: classe 10kV 6300kVA e inferiore trasformatore;
(2) Barra di rame rotonda avvolta in carta, ambito applicabile: trasformatore di piccola capacità da 10 ~ 35kV;
(3) Barra di rame nuda, ambito applicabile: conduttori di avvolgimento a bassa tensione da 10 kV e inferiori;
(4) Cavo a trefoli di rame, ambito applicabile: tutti i livelli di tensione, in particolare 110 kV e oltre il cavo;
(5) Tubo di rame, ambito di applicazione: cavo del trasformatore da 220 kV e oltre.
Al fine di garantire una distanza di isolamento sufficiente, il piombo attraverso il legno laminato, l'isolamento del cartone, deve soddisfare i requisiti di prestazione elettrica, resistenza meccanica, aumento della temperatura. La selezione dei cavi si basa anche sull'intensità del campo elettrico e sulla resistenza meccanica, nonché sull'aumento della temperatura di cortocircuito e sull'aumento della temperatura del carico a lungo termine, questi aspetti da selezionare.
02 Collegamento del cavo
Le forme di connessione del cavo del trasformatore sono: brasatura, saldatura a gas, saldatura a pressione a freddo e connessione a bullone.
L'elettrodo di brasatura sarà realizzato in lega di rame fosforoso per il collegamento tra l'uscita dell'avvolgimento e il piombo e tra i conduttori.
La saldatura a gas viene utilizzata per la saldatura di fili conduttori di barre di rame e giunti per guaine perforanti.
La saldatura a pressione a freddo consiste nell'inserire i due terminali collegati dal cavo in un tubo di metallo, quindi utilizzare uno stampo per spremere il tubo di metallo, i due terminali premuti insieme. La saldatura a pressione fredda non necessita di riscaldamento, la saldatura è relativamente sicura, non ci sono false saldature e bruciano i cavi e altre parti dell'isolamento, qualità dell'estrusione, buona resistenza alla trazione. Pertanto, la saldatura a pressione a freddo è il modo principale di collegamento del cavo per i grandi trasformatori.
Il collegamento a bullone viene utilizzato principalmente per il cavo collegato al manicotto dell'asta di guida. Il cavo può essere smontato e può compensare la deviazione della lunghezza del cavo. Di solito, la struttura del cavo ad arco curvo può essere libera di espandersi, nota anche come connessione morbida.
03 Fissaggio del piombo
Per garantire la distanza di isolamento del cavo e resistere alle vibrazioni e all'impatto dell'energia elettrica durante il funzionamento e al cortocircuito senza spostamenti e deformazioni, è necessario utilizzare parti di bloccaggio per serrare il cavo.
Le parti di bloccaggio del piombo dovrebbero avere una resistenza meccanica e elettrica sufficienti, quindi la struttura della parte di bloccaggio del piombo generalmente adotta una struttura di supporto in legno, le parti di bloccaggio e le parti metalliche del corpo del trasformatore sono fisse, al fine di migliorare la resistenza meccanica dei bulloni metallici disponibili, ma tra il bloccaggio le parti devono essere fissate con bulloni epossidici e c'è un dispositivo allentato. È necessario aggiungere un pannello isolante per bloccare l'elettrocatetere come isolamento aggiuntivo per evitare che l'elettrocatetere si inceppi.
