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변압기 본체 구조
이 논문은 주로 코어, 권선 및 리드의 세 가지 측면에서 변압기 본체의 구조를 소개합니다.
I.Transformer 코어 구조
01 규소강(철) 코어의 역할
변압기는 전자기 유도의 원리를 기반으로 하며 자기 회로는 전기 에너지 변환의 매개체입니다. 철심은 변압기의 주요 자기 회로이며 주요 역할은 자기입니다. 1차 회로의 전기 에너지를 자기 에너지로, 자기 에너지를 2차 회로의 전기 에너지로 변환합니다.
동시에, 철심은 변압기의 기계적 골격이며, 철심의 클램핑 장치는 자기 도체를 기계적 완전한 구조로 만들 뿐만 아니라 그 위에 절연 코일을 가지고 있어 도선을 지지하고, 변압기 내부의 거의 모든 구성 요소. 철심의 무게는 변압기 부품 중 가장 크며 건식 변압기의 전체 중량의 약 60%, 침수 변압기의 약 40%를 차지합니다.
02 철심 형태
철심은 철심 기둥과 철 멍에로 구성됩니다. 철심 기둥은 권선으로 덮여 있으며 철 요크는 철심 기둥을 연결하여 폐쇄 자기 회로를 형성합니다.
무화과. 도 1a는 단상 변압기이다. 1B는 3상 변압기입니다. 철심 구조는 두 부분으로 나눌 수 있습니다. C는 코어 기둥으로 알려진 코일의 일부입니다. Y는 철 멍에라고 불리는 자기 회로를 닫는 데 사용되는 부분입니다. 단상 변압기에는 2개의 코어 기둥이 있고 3상 변압기에는 3개의 코어 기둥이 있습니다.
변압기 철심의 자속은 교류 자속이므로 와전류 손실을 줄이기 위해 일반적으로 변압기 철심은 저항률이 높은 규소 강판으로 만들어진 일정 크기의 철 칩으로 만들어집니다. 철심으로 구성된 규소 강판을 먼저 필요한 모양과 크기, 즉 펀칭판으로 절단한 다음 펀칭판과 겹쳐서 결합합니다. 그림 2A는 단상 변압기의 철심을 보여줍니다. 각 레이어는 4개의 블랭킹 시트로 구성됩니다. 무화과. 2b는 3상 변압기의 철심을 도시하고 있으며, 각 층은 6개의 조각으로 구성되어 있으며, 각 두 층의 펀치 조각의 조합은 각 층의 자기 회로의 접합부를 엇갈리게 하기 위해 서로 다른 배열 방법을 적용합니다. 이 조립 방법을 중첩 조립이라고 하며 강판 사이에 흐르는 와전류를 방지할 수 있습니다. 그리고 층이 인터레이스되고 상감되어 있기 때문에 코어를 눌렀을 때 구조를 단순하게 만들기 위해 더 적은 수의 패스너를 사용할 수 있습니다. 조립할 때 펀치 조각을 먼저 겹쳐서 전체 철심을 형성 한 다음 하부 요크를 조이고 상부 요크 펀치 조각을 당겨 철심 기둥을 드러내고 조립식 권선을 철심 기둥에 놓고 마지막으로 그려진 상단 요크 펀치 조각이 삽입됩니다.
코어의 권선 레이아웃에 따라 변압기는 코어 및 쉘 유형 2로 나뉩니다. 차이점은 주로 자기 회로의 분포, 코일을 둘러싼 쉘 변압기 코어 요크, 코일 대부분의 코어 변압기 코어, 자기 루프를 형성하는 데 사용되는 철 요크 외부의 코일 부분에만 있습니다.
03 철심의 방열
변압기가 정상 작동할 때 철심은 철손으로 인해 열을 발생시키며 철심의 무게와 부피가 클수록 더 많은 열이 발생합니다. 95도 이상의 변압기 오일 온도는 노화되기 쉽기 때문에 코어 표면의 온도를 가능한 한 이 온도 이하로 제어해야 하며, 코어의 열을 빠르게 방출하려면 코어의 방열 구조가 필요합니다. 방열 구조는 주로 코어의 방열 표면을 증가시키는 것입니다. 철심의 방열은 주로 철심 오일 채널의 방열과 철심 기도의 방열을 포함합니다.
대용량 수중 변압기에서는 방열 효과를 높이기 위해 철심의 라미네이트 사이에 오일 홈이 있는 경우가 많습니다. 오일 그루브는 도 2에 도시된 바와 같이 규소 강판에 평행한 것과 강판에 수직인 두 가지 유형으로 구분된다. 4. 후자의 배열은 방열 효과가 더 좋지만 구조가 더 복잡합니다.
건식 변압기의 철심은 공냉식입니다. 철심의 온도가 허용 값을 초과하지 않도록 하기 위해 철심 기둥과 철 요크에 에어 덕트를 설치하는 경우가 많습니다.
04 철심의 소음
변압기는 작동 중에 소음을 발생시킵니다. 변압기 소음의 원인은 철심 규소 강판의 자기 변형이거나 변압기 코어의 소음은 기본적으로 자기 변형에 의해 발생합니다. 자기변형이란 철심이 여자될 때 자기유도선을 따라 규소강판의 크기가 커지는 현상을 말한다. 자기유도선에 수직인 방향으로 규소강판의 크기가 작아지는 현상을 자기변형이라고 한다. 또한 철심의 구조와 기하학적 크기, 철심의 가공 및 제조 기술은 소음 수준에 어느 정도 영향을 미칩니다.
철심의 소음 수준은 다음과 같은 기술적 조치로 줄일 수 있습니다.
(1) 자기변형 ε 값이 작은 고품질 규소 강판을 사용하십시오.
(2) 코어의 자속 밀도를 줄입니다.
(3) 철심의 구조를 개선합니다.
(4) 적당한 코어 크기를 선택하십시오.
(5) 고급 처리 기술을 채택하십시오.
05 철심 접지
변압기의 정상적인 작동에서 통전 된 권선과 리드와 오일 탱크 사이에 형성되는 전기장은 고르지 않은 전기장이며 철심과 그 금속 부품은이 전기장에 있습니다. 정전기 유도 전위가 같지 않기 때문에 철심과 그 금속 부품의 부유 전위가 같지 않기 때문에 두 지점 사이의 전위차가 그 사이의 절연을 파괴할 수 있을 때 스파크 방전이 생성됩니다. 이 방전은 변압기의 오일을 분해하고 고체 절연을 손상시킬 수 있습니다. 이를 방지하려면 코어와 금속 부품을 모두 안정적으로 접지해야 합니다.
코어는 한 지점에서 접지되어야 합니다. 철심 또는 기타 금속 부품에 2점 또는 2점 이상의 접지 지점이 있을 때 접지점은 폐쇄 루프를 형성하고 순환을 형성하며 전류는 때때로 수십만큼 높을 수 있으며 국부적 과열을 유발할 수 있습니다. 오일 분해로 이어질 수 있으며 접지 요소를 퓨즈로 만들 수 있으며 철심을 태울 수 있습니다. 이러한 것은 허용되지 않습니다. 따라서 코어는 접지해야 하며 약간 접지해야 합니다.
Ⅱ. 변압기 권선 구조
01권의 기능
권선은 변압기의 가장 기본적인 부분이며 자기장의 설정 및 전력 회로 부분의 전송이며 일반적으로 절연 종이 구리선 또는 알루미늄 와이어로 감겨 변압기 코어 기둥에 설정됩니다. 변압기 코어는 절연 강도, 기계적 강도 및 내열성이 충분해야 합니다.
권선 유형
변압기 권선 구조는 일반적으로 레이어 구조와 케이크 구조의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 층 구조는 축을 따라 권선이 연속적으로 배열되어 일반적으로 S8 및 S9 시리즈의 저손실 전력 변압기에 사용됨을 나타냅니다. 케이크 구조는 권선의 회전이 반경 방향을 따라 케이크(세그먼트)로 연속적으로 감긴 다음 축 방향을 따라 배열된 많은 케이크로 구성되는 것을 말합니다. 일반적으로 110kV 이상의 고전압 대형 및 초대형 변압기에 사용됩니다.
기본적으로 중국에서 생산되는 변압기의 권선은 동심원 구조를 채택하고 있습니다. 동심 권선은 권선이 코어 기둥의 모든 단면에서 동일한 원통선으로 코어 기둥 외부에 감겨 있음을 의미합니다. 고전압 권선과 저압 권선 사이, 저전압 권선과 철심 기둥 사이에는 절연 판지 튜브로 분리된 일정한 절연 간격과 방열 채널(오일 채널)이 있어야 합니다. 절연 거리는 권선의 전압 수준과 방열 채널에 필요한 간격에 따라 다릅니다. 저압 권선을 코어 기둥에 가깝게 내부에 배치하면 코어 기둥과 필요한 절연 거리가 상대적으로 작아서 권선의 크기를 줄일 수 있고 변압기의 전체 크기도 줄어 듭니다.
3 권선 변압기는 전원 시스템에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 3권선 변압기를 사용하여 3개의 다른 전압으로 전송 시스템을 연결하는 것은 2개의 공통 변압기를 사용하는 것보다 더 경제적이고 더 적은 토지를 차지하며 유지 관리 및 관리가 더 편리합니다. 3상 3권선 변압기는 일반적으로 Y-Y-△ 결선을 채택하는데, 그림 XX와 같이 1차 권선과 2차 권선은 Y 결선이고 3차 권선은 △이다. △ 연결 자체는 3차 고조파 전류의 동일한 위상을 통해 폐쇄 루프이므로 Y 연결 1차, 2차 권선은 3차 고조파 전압에 나타나지 않습니다. 이러한 방식으로 1차 측과 2차 측 모두에 중립점을 제공합니다. 장거리 전송 시스템에서 세 번째 권선은 동기식 카메라와 연결되어 라인의 역률을 향상시킬 수도 있습니다.
III. 변압기 리드 구조
01 납 재료 및 분류
변압기 권선은 외부 전원 공급 장치 입력 변압기에 대한 리드를 통해 리드라고 불리는 전선의 선단에 외부적으로 연결되지만 변압기에서 외부로 출력되는 전력의 리드 전송을 통해서도 연결됩니다.
주로 다음 유형의 리드가 있습니다.
(1) 권선 끝단과 케이싱에 연결된 리드선;
(2) 권선 끝 사이의 연결 리드;
(3) 권선 태핑은 스위치와 연결된 태핑 리드와 연결됩니다.
리드 재료는 일반적으로 다음과 같습니다.
(1) 노출된 구리 막대, 적용 가능한 범위: 10kV 클래스 6300kVA 이하 변압기;
(2) 둥근 구리 막대를 감싸는 종이, 적용 가능한 범위: 10 ~ 35kV 소용량 변압기;
(3) 베어 구리 막대, 적용 가능한 범위: 10kV 이하 저전압 권선 리드;
(4) 구리 연선, 적용 범위: 모든 전압 레벨, 특히 110kV 이상 도선;
(5) 구리 파이프, 적용 범위: 220kV 이상 변압기 리드.
충분한 절연 거리를 보장하기 위해 합판 목재, 판지 절연을 통한 리드는 전기적 성능, 기계적 강도, 온도 상승 요구 사항을 충족해야 합니다. 리드의 선택은 또한 전기장 강도와 기계적 강도뿐만 아니라 단락 온도 상승 및 장기 부하 온도 상승을 기반으로 이러한 측면을 선택합니다.
02 리드 연결
변압기 리드 연결 형식은 브레이징, 가스 용접, 냉압 용접 및 볼트 연결입니다.
납땜의 전극은 권선 콘센트와 리드 사이 및 리드 사이의 연결을 위해 인동 합금으로 만들어집니다.
가스 용접은 구리 막대 리드 와이어 및 케이블 피어싱 케이싱 조인트 용접에 사용됩니다.
냉압 용접은 리드로 연결된 두 개의 단자를 금속 튜브에 삽입한 다음 금형을 사용하여 금속 튜브를 압착하고 두 단자를 함께 누르는 것입니다. 냉압 용접은 가열이 필요하지 않으며 용접이 비교적 안전하며 잘못된 용접이 없으며 리드 및 기타 절연 부품, 압출 품질, 우수한 인장 강도를 태울 수 있습니다. 따라서 냉압 용접은 대형 변압기의 리드 연결의 주요 방법입니다.
볼트 연결은 주로 가이드 로드 슬리브와 연결되는 리드선에 사용됩니다. 리드선을 분해하여 리드 길이 편차를 보정할 수 있습니다. 일반적으로 곡선형 아크 리드 구조는 자유롭게 확장할 수 있으며 이를 소프트 연결이라고도 합니다.
03 리드 고정
리드의 절연 거리를 확보하고 작동 중 전력의 진동 및 충격과 변위 및 변형 없이 단락을 견디기 위해 클램핑 부품을 사용하여 리드를 조여야 합니다.
리드 클램핑 부품은 기계적 강도와 전기적 강도가 충분해야 하므로 리드 클램핑 부품 구조는 일반적으로 목재 지지 구조를 채택하고 클램핑 부품 및 변압기 본체 금속 부품이 고정되어 사용 가능한 금속 볼트의 기계적 강도를 개선하지만 클램핑 사이 부품은 에폭시 볼트로 고정해야 하며 느슨한 장치가 있습니다. 리드가 끼는 것을 방지하기 위해 추가 절연으로 리드를 클램프하기 위해 절연 보드를 추가해야 합니다.