乾式変圧器の仕組み

乾式変圧器: 仕組み

乾式変圧器は、空気またはガスを使用して巻線を冷却するタイプの変圧器です。これらは、油入り変圧器の使用が現実的ではない屋内および屋外の用途でよく使用されます。この記事では、乾式変圧器の仕組みと、乾式変圧器を機能させるさまざまなコンポーネントについて説明します。

乾式変圧器を理解する

乾式変圧器は、誘導結合を通じてある回路から別の回路に電気エネルギーを伝達する電気装置です。これらは一次巻線と二次巻線で構成され、エポキシ樹脂などの絶縁材料で分離されています。油入変圧器とは異なり、乾式変圧器は冷却剤として液体を使用しないため、火災安全性が懸念される用途に最適です。

乾式変圧器の重要なコンポーネントの 1 つはコアで、通常は積層された電磁鋼板で作られています。コアは、一次巻線によって生成された磁束に低磁気抵抗の経路を提供し、二次巻線への効率的なエネルギー伝達を可能にします。

乾式変圧器のもう 1 つの重要なコンポーネントは巻線で、通常は銅またはアルミニウムで作られています。一次巻線は電源に接続され、二次巻線は負荷に接続されます。交流が一次巻線に印加されると、コア内に磁界が発生し、二次巻線に電圧が誘導されます。

乾式変圧器の絶縁材

電気的破壊を防止し、変圧器の絶縁特性を高めるために、巻線とコアは絶縁材料でカプセル化されています。エポキシ樹脂は、絶縁耐力が高く、湿気や化学薬品に対する耐性が高いため、乾式変圧器の絶縁材としてよく使用されます。また、絶縁材は巻線を機械的にサポートし、巻線が振動してノイズや変圧器の損傷を引き起こすのを防ぎます。

乾式変圧器は動作中に発熱する可能性があるため、使用する絶縁材は高温に耐えられるものでなければなりません。エポキシ樹脂は劣化することなく最大 220°C の温度に耐えることができるため、この目的には最適です。このため、乾式変圧器は、産業環境など、高い周囲温度が予想される用途に適しています。

乾式変圧器の冷却システム

乾式変圧器と油入変圧器の主な違いの 1 つは、冷却方法です。乾式変圧器は冷却媒体として空気またはガスを使用しますが、油入変圧器は変圧器油を使用します。乾式変圧器の冷却には、主に自然対流と強制空冷の 2 つの方法があります。

自然対流冷却は、変圧器内の空気の自然な動きに依存して熱を放散します。この方法はシンプルで費用効果が高くなりますが、放散できる熱の量によって制限されます。一方、強制空冷では、ファンを使用して変圧器内の空気を循環させるため、より効率的な冷却が可能になります。この方法は、より高い電力レベルで動作し、より多くの熱を発生する変圧器に適しています。

乾式変圧器の冷却システムは、巻線と絶縁体の温度を安全な範囲内に維持するために不可欠です。過熱により絶縁が劣化し、変圧器の寿命が短くなる可能性があります。したがって、冷却システムは、あらゆる動作条件下で適切な熱放散を提供できるように設計する必要があります。

乾式変圧器のメリット

乾式変圧器は油入変圧器に比べていくつかの利点があり、多くの用途で人気の選択肢となっています。主な利点の 1 つは、安全性と環境への優しさです。乾式変圧器は油を含まないため火災の危険性が低く、火災安全が懸念される屋内での使用に適しています。さらに、変圧器オイルを監視して交換するための定期的なメンテナンスが必要ないため、変圧器の耐用年数全体にわたる所有コストが削減されます。

乾式変圧器のもう 1 つの利点は、コンパクトで軽量な設計であることです。乾式変圧器は変圧器油用の別個の冷却システムを必要としないため、通常、油が充填された変圧器よりも小型で軽量です。これにより、特にスペースが限られている用途において、設置と輸送が容易になります。

乾式変圧器の応用例

乾式変圧器は、商業ビル、データセンター、産業プラント、再生可能エネルギー施設などの幅広い用途で使用されています。病院、学校、オフィスビルなど、防火性と環境への配慮が最優先される屋内用途に最適です。さらに、コンパクトで軽量な設計により、地下変電所や海上プラットフォームなど、スペースが限られた場所での設置に適しています。

再生可能エネルギー分野では、乾式変圧器は太陽光発電や風力発電施設で、生成された電力を送電網に送電するために電圧を昇圧するために使用されます。安全性と環境に優しいため、油漏れや火災の危険を引き起こすことなく人口密集地域の近くに設置できるため、これらの用途で人気の選択肢となっています。

結論として、乾式変圧器は電力システムの重要なコンポーネントであり、コンパクトで軽量なパッケージで効率的かつ安全なエネルギー伝送を実現します。独自の設計と冷却システムにより、周囲温度が高く、スペースが限られている用途を含む、屋内および屋外の幅広い用途に適しています。乾式変圧器は、数多くの利点と用途があるため、配電と変換に多用途で信頼性の高い選択肢となります。