Após a leitura deste texto, você terá uma compreensão abrangente do material e da construção do corpo do transformador.

Os principais materiais do corpo do transformador incluem materiais para circuitos magnéticos, materiais para circuitos, materiais isolantes, materiais estruturais, etc. Os usos e categorias específicos dos materiais são:

1. Chapa de aço silício

Em transformadores, os requisitos de desempenho do aço silício são principalmente:

① Baixa perda de ferro, que é o indicador mais importante da qualidade das chapas de aço silício. Todos os países classificam os aços de acordo com o valor da perda de ferro. Quanto menor a perda de ferro, maior a qualidade do aço.

②A intensidade da indução magnética (indução magnética) é alta sob um campo magnético forte, o que reduz o volume e o peso do núcleo de ferro do motor e do transformador, além de economizar chapas de aço silício, fios de cobre e materiais isolantes.

③A superfície é lisa, plana e uniforme em espessura, o que pode melhorar o fator de preenchimento do núcleo de ferro.

④Possui boa capacidade de perfuração e é fácil de processar.

⑤A adesão e a soldabilidade da película isolante superficial são boas, o que pode prevenir a corrosão e melhorar a propriedade de perfuração.

⑥ Basicamente sem envelhecimento magnético.

Classificação e definição de grau da chapa de aço silício

Transformadores geralmente utilizam chapas de aço silício com grãos orientados, laminadas a frio, para garantir seus níveis de eficiência energética em vazio. As chapas de aço silício com grãos orientados, laminadas a frio, podem ser divididas em chapas comuns, chapas de aço silício de alta permeabilidade magnética (ou chapas de aço silício de alta indução magnética) e chapas de aço silício com corte a laser, de acordo com suas propriedades e métodos de processamento. Normalmente, sob um campo magnético alternado (valor de pico) de 50 Hz e 800 A, a chapa de aço silício com a polarização magnética mínima B800A = 1,78 T a 1,85 T, obtida pelo núcleo de ferro, é chamada de chapa de aço silício comum, denominada "CGO", e B800A = 1,85 T ou mais. A principal diferença entre o aço Hi-B e o aço silício convencional é: o grau de orientação gaussiana do aço Hi-B é muito alto, ou seja, o alinhamento dos grãos de aço silício na direção de fácil magnetização é muito elevado. Na indústria, o processo de recristalização secundária é utilizado para fabricar chapas de aço silício com teor de silício de 3%. A orientação dos grãos do aço Hi-B é muito alta. O desvio médio em relação à direção de laminação é de 3°, enquanto o da chapa de aço silício comum é de 7°, o que confere ao aço Hi-B maior permeabilidade magnética, geralmente superior a 1,88 T para o B800A. Isso melhora a textura de orientação gaussiana e reduz as perdas no ferro magnético. Outra característica do aço Hi-B é a tensão elástica da película de vidro e do revestimento isolante aderidos à superfície da chapa, que varia de 3 a 5 N/mm², superior aos 1 a 2 N/mm² da chapa de aço silício convencional. Essa camada de alta tensão reduz a largura do domínio magnético e as perdas por correntes parasitas. Portanto, o aço Hi-B apresenta menor perda no ferro magnético do que a chapa de aço silício convencional com grãos orientados.

A chapa de aço silício marcada a laser é baseada no aço Hi-B e, através da tecnologia de irradiação por feixe de laser, sua superfície é levemente tensionada, o eixo magnético é refinado e obtém-se menor perda de ferro. Chapas de aço silício marcadas a laser não podem ser recozidas, pois o efeito do tratamento a laser desaparece com o aumento da temperatura.

Geralmente, o valor é em torno de 1,56 T, o que representa uma diferença de aproximadamente 20% em relação à densidade de fluxo de saturação de uma chapa de aço silício convencional de 1,9 T. Portanto, a densidade de fluxo de projeto do transformador também precisa ser reduzida em 20%. A densidade de fluxo de projeto de transformadores a óleo com liga amorfa geralmente fica abaixo de 1,35 T. Já a densidade de fluxo magnético de projeto de transformadores a seco com liga cristalina geralmente fica abaixo de 1,2 T.

2) As tiras de núcleo de agregado amorfo são sensíveis à tensão. Após serem submetidas a tensão, seu desempenho sem carga deteriora-se facilmente. Portanto, deve-se dar atenção especial à estrutura. O núcleo deve ser suspenso na estrutura de suporte e na bobina, suportando seu próprio peso. Ao mesmo tempo, durante o processo de montagem, deve-se ter cuidado especial para que o núcleo de ferro não seja submetido a tensão, e métodos como batimento devem ser minimizados.

3) A magnetostrição é cerca de 10% maior do que a das chapas de aço silício convencionais, portanto, seu ruído é difícil de controlar, o que também é um dos principais motivos que limitam a ampla promoção de transformadores de liga amorfa. O ruído do transformador impõe requisitos mais elevados, que são divididos em áreas sensíveis e não sensíveis, e os requisitos de nível de ruído são definidos de forma específica, o que exige uma redução ainda maior da densidade magnética no projeto do núcleo.

4) A fita de liga amorfa é fina, com uma espessura de apenas 0,03 mm, portanto não pode ser transformada em uma forma laminada como uma chapa de aço silício convencional, mas apenas em um núcleo de ferro espiralado. Consequentemente, a estrutura do núcleo de ferro dos transformadores convencionais não pode ser processada internamente. A terceirização, correspondente à seção retangular da fita do núcleo de ferro espiralado, faz com que a bobina do transformador de liga amorfa também seja geralmente fabricada em uma estrutura retangular;

5) O grau de localização ainda não é suficiente. Atualmente, as tiras de liga amorfa são principalmente importadas da Hitachi Metals, e a localização está sendo gradualmente alcançada. Na China, a Antai Technology e a Qingdao Yunlu possuem tiras de liga amorfa de banda larga (213 mm, 170 mm e 142 mm), mas ainda existe uma certa diferença entre seu desempenho e a estabilidade das tiras importadas.

6) O comprimento máximo da tira é limitado. O comprimento máximo da faixa periférica externa da liga amorfa no estágio inicial também era bastante limitado devido à restrição de tamanho do forno de recozimento. No entanto, esse problema já foi praticamente resolvido e, atualmente, é possível produzir ligas amorfas com um comprimento máximo de faixa periférica de 10 m. A estrutura com núcleo de ferro pode ser utilizada para fabricar comutadores a seco de liga amorfa de até 3150 kVA e comutadores a óleo de liga amorfa de até 10000 kVA.

Graças ao excelente efeito de economia de energia dos transformadores de liga amorfa, aliado à promoção da conservação de energia e redução de emissões em âmbito nacional e a uma série de políticas, a participação de mercado dos transformadores de liga amorfa está aumentando. Considerando que o preço da fita de liga amorfa (atualmente 26,5 yuans/kg) é cerca de duas vezes maior que o das chapas de aço silício convencionais (30Q120 ou 30Q130), a diferença em relação ao cobre é relativamente pequena. Levando em conta a qualidade dos produtos para redes elétricas e os requisitos de licitação, os transformadores de liga amorfa geralmente utilizam condutores de cobre. Comparados com as chapas de aço silício convencionais, as principais diferenças de custo dos transformadores de liga amorfa são as seguintes:

1) Devido à estrutura do núcleo enrolado, a estrutura trifásica de cinco colunas deve ser adotada para o tipo de núcleo do transformador, o que pode reduzir o peso do núcleo monofásico e a dificuldade de montagem. A estrutura trifásica de cinco colunas e a estrutura trifásica de três colunas têm suas próprias vantagens e desvantagens em termos de custo. Atualmente, a maioria dos fabricantes utiliza a estrutura trifásica de cinco colunas. O núcleo de ferro monofásico adquirido e a montagem são mostrados na Figura 2:

2) Como a seção transversal da haste é retangular, para manter a distância de isolamento consistente, as bobinas de alta e baixa tensão também são fabricadas em uma estrutura retangular correspondente.

1) Como a densidade magnética do núcleo é cerca de 25% menor que a dos transformadores convencionais de aço silício, e o coeficiente de laminação do núcleo é de aproximadamente 0,87, muito inferior ao dos transformadores convencionais de aço silício (0,97), a área da seção transversal do núcleo precisa ser maior. Se for superior a 25%, o perímetro das bobinas de alta e baixa tensão também aumentará proporcionalmente. Ao mesmo tempo, é necessário considerar o aumento no comprimento das espiras das bobinas de alta e baixa tensão. Para garantir que a perda de carga da bobina não se altere, a área da seção transversal do fio precisa ser proporcionalmente maior. Consequentemente, o teor de cobre dos transformadores de liga amorfa é cerca de 20% maior que o dos transformadores convencionais.

3. Materiais do circuito

Visão geral

O circuito interno do transformador é composto principalmente por enrolamentos (também conhecidos como bobinas). Ele é conectado diretamente à rede elétrica externa e é o componente central do transformador. O circuito interno do transformador geralmente é feito de enrolamentos de fio. Os fios de cobre e alumínio são classificados em fios redondos, fios planos (que podem ser subdivididos em fios simples, fios combinados e fios transpostos), condutores de folha, etc., de acordo com o formato da seção transversal dos fios. Em seguida, são dispostas em camadas, formando finalmente a bobina. Portanto, os principais materiais condutores do circuito do transformador são o cobre e o alumínio.

3.1 Comparação das características do cobre e do alumínio

Tanto o cobre quanto o alumínio são materiais metálicos com boa condutividade elétrica e são condutores comumente usados ​​na fabricação de bobinas de transformadores. As diferenças em suas propriedades físicas são mostradas na tabela a seguir:

3.2 Comparação de desempenho de fios de cobre-alumínio em enrolamentos de transformadores

A diferença entre transformadores de cobre e alumínio também é determinada pela diferença nos materiais, o que se manifesta nos seguintes aspectos:

1) A resistividade dos condutores de cobre é apenas cerca de 60% da dos condutores de alumínio. Para atingir os mesmos requisitos de perda e elevação de temperatura, a área da seção transversal dos condutores de alumínio a serem utilizados é mais de 60% maior do que a dos condutores de cobre, exigindo, portanto, a mesma capacitância e os mesmos parâmetros. O volume do transformador com condutores de alumínio é geralmente maior do que o do transformador com condutores de cobre, mas a área de dissipação de calor do transformador também aumenta, resultando em uma menor elevação da temperatura do óleo.

2) A densidade do alumínio é apenas cerca de 30% da do cobre, portanto, os transformadores de distribuição com condutores de alumínio são mais leves do que os transformadores de distribuição com condutores de cobre;

3) O ponto de fusão do condutor de alumínio é muito inferior ao do condutor de cobre, portanto o limite de aumento de temperatura da corrente de curto-circuito é de 250 ℃, que é inferior aos 350 ℃ do condutor de cobre. Consequentemente, o volume também é maior do que o do transformador com condutor de cobre;

4) A dureza do condutor de alumínio é baixa, portanto, as rebarbas superficiais são mais fáceis de eliminar, de modo que, após a fabricação do transformador, a probabilidade de curto-circuito entre espiras ou entre camadas causado por rebarbas é reduzida;

5) Devido à baixa resistência à tração e compressão dos condutores de alumínio e à sua fraca resistência mecânica, os transformadores com condutores de alumínio não são tão resistentes a curto-circuitos quanto os transformadores com condutores de cobre. O limite de tensão do condutor é de 1600 kg/cm², e a capacidade de carga é bastante melhorada;

6) O processo de soldagem entre o condutor de alumínio e o condutor de cobre é deficiente, e a qualidade da solda da junta não é fácil de garantir, o que afeta a confiabilidade do condutor de alumínio em certa medida.

7) O calor específico do condutor de alumínio é 239% do calor específico do condutor de cobre, mas considerando a diferença na densidade e na densidade elétrica de projeto entre os dois, a diferença real na constante de tempo térmica entre eles não é tão grande quanto a diferença no calor específico. A capacidade de sobrecarga de curto prazo dos transformadores a seco tem pouco efeito.

4. Material isolante

Visão geral

A confiabilidade e a vida útil de um transformador, no entanto, dependem em grande parte do material isolante utilizado. Os materiais isolantes, também conhecidos como dielétricos, são substâncias com alta resistividade e baixa condutividade. Eles podem ser usados ​​para isolar condutores carregados ou com potenciais diferentes, permitindo que a corrente flua em uma determinada direção. Em transformadores, os materiais isolantes também desempenham funções de dissipação de calor, resfriamento, suporte, fixação, extinção de arco elétrico, melhoria do gradiente de potencial, resistência à umidade, resistência ao mofo e proteção do condutor. Sob a ação de uma tensão CC, apenas uma corrente muito pequena flui através do material isolante. Sua resistividade (referente à resistividade volumétrica no ar) é relativamente alta, geralmente entre 10⁸ e 10²⁰ Ω·cm (a resistividade de um condutor é de 10⁻⁶ a 10⁻³ Ω·cm e a de um semicondutor é de 10⁻³ a 10⁸ Ω·cm).

O material isolante apresenta uma resistência muito alta à corrente contínua (CC). Devido à sua alta resistividade, sob a ação de tensão CC, ele é praticamente não condutor, exceto por uma corrente de fuga superficial muito pequena; enquanto apresenta capacitância à corrente alternada (CA). A corrente elétrica também é geralmente considerada não condutora. Quanto maior a resistividade do material isolante, melhores suas propriedades isolantes.

Os materiais isolantes são utilizados em transformadores para isolar as partes condutoras umas das outras em relação ao terra (potencial zero). Quando utilizados em diversos suportes, devem também apresentar boas propriedades mecânicas. Além disso, os materiais isolantes desempenham outras funções, como refrigeração, fixação, armazenamento de energia, extinção de arco elétrico, melhoria do gradiente de potencial, impermeabilização, proteção contra mofo e proteção dos condutores.

Normalmente, os materiais isolantes se dividem em três categorias:

1) Materiais isolantes gasosos: Em condições normais de temperatura e pressão, gases secos em geral possuem boas propriedades isolantes, como ar, nitrogênio, hidrogênio, dióxido de carbono, hexafluoreto de enxofre, etc. Dentre eles, o ar e o hexafluoreto de enxofre são amplamente utilizados em transformadores;

2) Material isolante líquido: O material isolante líquido geralmente existe na forma de óleo, também conhecido como óleo isolante. Exemplos incluem óleos minerais, óleos vegetais, ésteres sintéticos, etc.;

3) Materiais isolantes sólidos: como tinta isolante, cola isolante, papel isolante, papelão isolante, papelão ondulado, plásticos e filmes elétricos, laminados elétricos (hastes, tubos), resina epóxi moldada por fundição, porcelana elétrica, borracha, produtos de mica, etc. .

4.1 Óleo isolante

O óleo isolante caracteriza-se por alta rigidez dielétrica, alta resistência a raios, baixo ponto de congelamento, temperatura de desempenho sob ação do oxigênio, alta temperatura e forte campo elétrico, além de ser atóxico, não corrosivo, de baixa viscosidade e boa fluidez. É amplamente utilizado em produtos elétricos como transformadores, interruptores a óleo, capacitores e cabos, desempenhando funções de isolamento, refrigeração, impregnação e preenchimento. Adicionalmente, também atua como extintor de arco em interruptores a óleo e como armazenador de energia em capacitores.

O óleo isolante desempenha a dupla função de isolante e resfriador no transformador simultaneamente;

Os óleos isolantes são geralmente divididos nas seguintes categorias:

1) Óleo mineral: como óleo de transformador, óleo de interruptor, óleo de capacitor, óleo de cabo;

2) Óleo sintético: como dodecilbenzeno, óleo de silicone, éster sintético, etc.;

3) Óleo vegetal;

4.2 Resina epóxi

A resina epóxi é um composto polimérico. Caracteriza-se por ser um material orgânico sólido, semissólido ou quase sólido, com massa molecular indeterminada (geralmente alta), tendência a fluir quando submetida a tensão, geralmente apresentando uma faixa de amolecimento ou fusão, e uma seção transversal sólida que frequentemente apresenta formato de concha. Possui as seguintes características básicas:

1) A cadeia molecular é muito longa, cada cadeia contém centenas ou mesmo dezenas de milhares de átomos, que estão ligados covalentemente uns aos outros;

2) A longa cadeia molecular é composta pela menor unidade repetitiva, ou seja, o elo da cadeia, e o número de elos da cadeia em uma molécula é chamado de grau de polimerização;

3) A força intermolecular total das macromoléculas frequentemente excede a força da ligação química entre os átomos na molécula, de modo que os compostos poliméricos apresentam uma série de características: por exemplo, não existem polímeros gasosos, o processo de dissolução do polímero é muito lento, etc. Se houver ligações cruzadas entre as moléculas, essa característica torna-se ainda mais evidente.

Resina epóxi refere-se a oligômeros que contêm grupos funcionais epóxi. As resinas epóxi começaram a surgir em 1891. Após 1947, muitas empresas nos Estados Unidos e na Suíça sintetizaram com sucesso resinas epóxi de bisfenol A em escala industrial. Meu país iniciou a produção em 1956.

As propriedades de isolamento elétrico dos materiais epóxi são particularmente notáveis. Sem a adição de cargas, a EB do produto curado é superior a 16 MV/m, a pV é superior a 10¹¹ Ω·m, a εr varia de 3 a 4 e a tanδ é de aproximadamente 0,002 na frequência da rede elétrica. Portanto, resinas com 20% de oxigênio anelado são utilizadas para isolamento elétrico e eletrônico, como tinta epóxi impregnante, utilizada como tinta isolante de classe B, para impregnação de enrolamentos de estatores de motores de pequeno e médio porte; tinta epóxi sem solvente é utilizada para impregnação a vácuo de enrolamentos de estatores de motores de grande porte; laminados (placas, tubos, barras) são utilizados como cunhas e espaçadores de ranhuras em motores e hastes de operação de chaves de alta tensão; adesivos são utilizados para colagem de buchas de porcelana elétrica de alta tensão; e materiais refratários são utilizados para isolamento de discos em sistemas elétricos combinados totalmente fechados com hexafluoreto de enxofre (GIS). Componentes como isoladores, transformadores e capacitores cerâmicos de alta tensão. Atualmente, as marcas de resinas epóxi ou resinas epóxi modificadas produzidas na China ainda não são uniformes. Os nomes dos diferentes fabricantes de resina epóxi ao redor do mundo também variam e precisam ser identificados por marca registrada.

As resinas epóxi são oligômeros e só podem ser utilizadas após a cura. O agente de cura reage com a resina epóxi, promovendo a reticulação das moléculas, transformando-as de uma estrutura linear em uma estrutura volumosa. Promotores/catalisadores reduzem a energia de ativação da reação e podem promover/ajustar o processo de gelificação do material moldável. O agente de cura utiliza o hidrogênio ativo contido em sua composição para realizar uma reação de adição com abertura do anel, interagindo com o grupo epóxi ativo da resina, resultando na cura. O hidrogênio ativo presente no agente de cura ou acelerador pode ser -NH₂, -NH-, -COOH, -OH ou -SH. Os agentes de cura mais comuns são aminas e anidridos ácidos. Alguns agentes de cura requerem aceleradores/catalisadores, outros exigem altas temperaturas e alguns reagem violentamente em baixas temperaturas. Diferentes agentes de cura também podem levar a grandes diferenças nas propriedades dos produtos curados, o que impacta significativamente as propriedades finais do produto. Portanto, é crucial projetar e selecionar o agente de cura adequado no sistema de formulação da resina epóxi.

O isolamento epóxi, utilizado em transformadores a seco, é um desenvolvimento recente dos últimos 40 anos. A vida útil projetada da bobina do transformador deve atingir 30 anos, e a resistência ao calor deve ser classificada como classe F. É difícil para materiais comuns atenderem a esses requisitos.

Para isso, é necessário projetar, otimizar, testar e verificar os materiais utilizados, bem como seus sistemas e processos de formulação, a fim de obter o efeito desejado. No transformador a seco com isolamento em resina, o sistema de resina epóxi é formado por moldagem ou imersão e, em seguida, curado termicamente para formar o isolamento da bobina (ou seja, o isolamento longitudinal). Durante toda a operação do transformador a seco, o isolamento em resina epóxi deve garantir o isolamento elétrico da bobina e a resistência mecânica, além de dissipar o calor interno da bobina por condução térmica.

Sua maior fragilidade reside na irreversibilidade e irreparabilidade dos defeitos e danos no isolamento de resina (geralmente defeitos no processo de fabricação e danos durante a operação). Portanto, evitar fissuras no isolamento sólido, defeitos de moldagem e descargas parciais (ou seja, descargas incompletas) são aspectos cruciais, tornando-se a chave para a tecnologia de fabricação de isolamento sólido e o foco da competição entre os fabricantes.

Devido ao elevado aumento de temperatura causado pelas perdas durante a operação do transformador, o isolamento em resina trabalha em altas temperaturas por longos períodos (como no caso de transformadores da classe F, cuja temperatura máxima de operação projetada é geralmente em torno de 140 °C). Além disso, o transformador pode ser submetido a altas temperaturas antes do comissionamento e durante a manutenção, bem como a baixas temperaturas (como -30 °C). O transformador também estará sujeito a choques elétricos intensos, como descargas atmosféricas de alta tensão ou curtos-circuitos, a qualquer momento. As bobinas isoladas com resina devem ser capazes de se adaptar a essas variações e suportar choques eletromagnéticos de curto-circuito em temperaturas extremas, tanto altas quanto baixas. Portanto, requisitos extremamente rigorosos são impostos às propriedades térmicas, mecânicas e elétricas dos sistemas de isolamento epóxi.

Atualmente, existem dois tipos de sistemas de materiais isolantes para transformadores encapsulados em resina: um é a "fundição em resina pura + reforço com fibra de vidro de alta taxa de preenchimento" e o outro é a "fundição em resina com pó de quartzo + reforço localizado com malha de vidro pré-impregnada".

O sistema de isolamento (ou seja, a estrutura de isolamento convencional) abrange um campo mais amplo do que o sistema de materiais isolantes. Refere-se ao isolamento de equipamentos elétricos (ou seus componentes independentes) como um todo, incluindo não apenas os materiais isolantes e suas combinações, mas também o isolamento e os condutores. Ou seja, a relação entre ímãs, a relação com o campo elétrico, a relação entre o isolamento e o ambiente circundante (gás ou líquido e suas condições, contaminação da superfície, condições de dissipação de calor, força mecânica ou radiação, etc.), etc., e sua adaptabilidade aos parâmetros operacionais do sistema de energia. O fluxo de ar e a dissipação de calor em transformadores a seco, a tensão no isolamento, etc., estão todos dentro do escopo do sistema de isolamento a ser considerado.

4.3 Papel isolante

O papel de fibra vegetal divide-se em fibra de madeira, fibra de algodão e fibra de cânhamo, sendo o mais comum o papel de fibra de polpa de madeira com sulfato puro. O abeto, o pinheiro coreano e outras madeiras são compostas principalmente de celulose, um composto polimérico natural. O método de fabricação do papel isolante adota um processo químico, como o método do sulfato. Nesse método, o principal componente da solução de cozimento é o sulfeto de sódio (Na₂S). O sulfeto de sódio é hidrolisado para gerar sulfeto de hidrogênio de sódio e hidróxido de sódio. A celulose reage e se dissolve na solução. A solução de cozimento é relativamente branda, portanto, a redução do peso molecular da celulose é mínima. Os papéis isolantes de celulose vegetal mais utilizados em transformadores são: papel para cabos de energia, papel para cabos de alta tensão e papel isolante entre espiras de transformadores.

1) Papel para cabos: O papel para cabos é feito de polpa kraft, nas classes DL08, DL12 e DL17, com espessuras de 0,08 mm, 0,12 mm e 0,17 mm, respectivamente, e é fornecido em rolos. Após a impregnação do papel para cabos com óleo isolante, sua resistência mecânica e sua rigidez dielétrica são significativamente aprimoradas. Por exemplo, a rigidez dielétrica do papel para cabos de energia no ar é de 6 a 9 × 10³ kV/m, e após a secagem e imersão em óleo isolante, a rigidez dielétrica atinge 70 a 90 × 10³ kV/m. Possui estabilidade térmica suficiente e é geralmente utilizado como isolamento de enrolamento e isolamento entre camadas. O papel para cabos também inclui papel para cabos de alta tensão, papel para cabos de baixa tensão, papel para cabos de alta densidade e papel crepom isolante. O papel para cabos de alta tensão é adequado para transformadores de 110 a 330 kV e transformadores com baixa tangente de perda dielétrica; O papel crepom de baixa tensão é usado para isolamento de cabos de energia, transformadores e outros produtos elétricos de até 35 kV. O papel crepom isolante é feito de papel isolante elétrico. É produzido por meio de um processo de ondulação, apresentando rugas transversais que se separam quando esticado. É frequentemente usado para isolamento de transformadores imersos em óleo, como no isolamento de saídas de bobinas, condutores e dispositivos de blindagem eletrostática. O papel crepom de alta densidade também é um tipo de papel crepom isolante, com rigidez dielétrica de 100% a 150% maior que a do papel crepom comum, resistência mecânica 50% maior, alta rigidez dielétrica, boa resistência a óleo, boa elasticidade e facilidade de estiramento. Pode ser usado como isolante em condutores, substituindo a fita isolante, e para isolamento de conexões e curvas de fios.

2) Papel telefônico: O papel telefônico também é feito de pasta de sulfato, comumente usado em cabos telefônicos. Possui baixa resistência mecânica e geralmente é utilizado como isolamento de espiras, isolamento de camadas ou isolamento de revestimento de condutores.

3) Papel para capacitores: O papel para capacitores é dividido em Classe A e Classe B, de acordo com os requisitos de uso. O papel para capacitores de Classe A é utilizado em capacitores com dielétrico de papel metalizado na indústria eletrônica. O papel de Classe B é usado principalmente como dielétrico interpolar em capacitores de potência. O papel para capacitores caracteriza-se por alta estanqueidade e espessura fina. Geralmente, transformadores de corrente utilizam papel para capacitores, sendo seu uso menos comum em transformadores.

4) Papel isolante em bobina: O papel isolante em bobina é usado como papel de suporte para o papel de revestimento, e este, por sua vez, é usado para enrolar o cilindro (tubo) isolante e a manga capacitiva. Caracteriza-se por apresentar uma altura de absorção de água superior à do papel para cabos e inferior à do papel impregnado. O papel adesivo pode ser colado em um ou dois lados (com resina fenólica ou epóxi), e curado a baixa temperatura. Quando o papel adesivo é usado para fabricar um tubo de papel ou prensar um laminado, a cola cura completamente por aquecimento e prensagem. Geralmente, a fita em rolo é de face única, enquanto a fita prensada é de face dupla. Além disso, existe também o papel adesivo em forma de diamante (papel adesivo em malha), usado como isolamento entre camadas em bobinas de enrolamento de folha imersa em óleo. Após a cura, garante a adesão entre os isolamentos e entre o isolamento e a folha, aumentando a resistência e a permeabilidade ao óleo.

O papel isolante convencional para transformadores é usado principalmente em cabos, papel crepom e papel dispensador em forma de losango, sendo utilizado em transformadores como isolamento entre espiras, isolamento entre camadas, ligação de terminais, etc. Normalmente, os preços dos vários tipos de papel isolante não variam muito. O preço médio é de cerca de 20 yuans/kg.

4.4 Materiais compósitos elétricos

Filmes finos e materiais compósitos elétricos possuem excelentes propriedades dielétricas e pertencem à classe de materiais isolantes em lâminas finas. Os filmes finos incluem filmes de poliéster e filmes de poliimida, que também podem ser usados ​​como isolamento de fios e isolamento entre camadas em transformadores. O material compósito elétrico é um produto composto por um ou ambos os lados de um filme revestido com fibra, podendo ser usado como isolamento entre camadas em transformadores, especialmente em bobinas enroladas em folha a seco. Bobinas de baixa tensão geralmente são feitas de materiais compósitos. Após impregnação com resina, é utilizado como isolamento entre camadas. Materiais compósitos comumente usados ​​incluem DMD, GHG, entre outros.

O nome completo de DMD é material compósito macio não tecido de fibra de poliéster e filme de poliéster, que se divide em DMD pré-impregnado com resina e DMD não pré-impregnado. D) O compósito macio de três camadas fabricado. O DMD possui excelente isolamento elétrico, resistência térmica e resistência mecânica, além de excelentes propriedades de impregnação. O DMD não pré-impregnado pode ser usado como isolamento entre camadas para transformadores imersos em óleo, e o DMD pré-impregnado pode ser usado como isolamento entre camadas para bobinas de baixa tensão com enrolamento em folha em transformadores a seco Classe F. Seus indicadores de desempenho específicos são mostrados na tabela a seguir:

O nome completo de GHG é material compósito macio de fibra de vidro com resina de grau H pré-impregnada em filme de poliimida. Trata-se de um material compósito macio de três camadas, composto por tecido de fibra de vidro (G) colado em ambos os lados de um filme de poliimida (H). Comparado ao DMD, apresenta melhor resistência ao calor e pode ser utilizado como isolamento entre camadas em bobinas de baixa tensão com enrolamento em folha de transformadores a seco com isolamento de classe H.

O nome completo de NHN é material compósito macio de papel de fibra de poliimida e poliaramida. O NHN é atualmente o material isolante de camada fina de mais alta qualidade, com excelente resistência ao calor, boas propriedades dielétricas, baixa absorção de água e excelente resistência à umidade. Pertence à classe H de materiais isolantes e pode ser usado para isolamento entre camadas de transformadores a seco da classe H. Seus parâmetros de desempenho específicos são mostrados na tabela a seguir:

4.5 Papelão isolante

O papelão isolante é feito de polpa de madeira kraft pura e pode ser usado para espaçadores de folga de óleo, suportes de folga de óleo, separadores, tubos de papelão, papel ondulado, isolamento de garfos de ferro, isolamento de clipes e placas de pressão de enrolamento de isolamento de extremidade para enrolamentos de torta, etc. Sua espessura comum é de 1,0 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm e 6 mm. O papelão isolante é dividido em papelão de baixa densidade, papelão de média densidade e papelão de alta densidade de acordo com a densidade. O papel de baixa densidade é geralmente chamado de papelão macio T3, a densidade está entre 0,75 g/cm³ e 0,9 g/cm³, a resistência é baixa e é frequentemente usado para peças dobradas ou para fazer peças estiradas após umedecimento, como anéis de canto, peças anulares e tubos de papelão macio. O papelão de baixa densidade tem alta taxa de absorção de óleo, boa conformabilidade, mas propriedades mecânicas ruins; O papelão de média densidade, geralmente chamado de papelão T1, possui densidade entre 0,95 g/cm³ e 1,15 g/cm³ e é utilizado como material de sustentação, entre outras aplicações. Já o papelão de alta densidade, geralmente chamado de papelão T4, possui densidade entre 1,15 g/cm³ e 1,3 g/cm³ e é utilizado em tubos isolantes, placas de pressão isolantes e anéis de extremidade. Em estruturas espaçadoras de papelão ondulado compostas por tubos de papelão multicamadas para bobinas de alta tensão, o papelão ondulado também pode ser utilizado em substituição aos perfis de papelão para formar os espaços de isolamento, o que permite economizar material sem comprometer o desempenho do isolamento.

4.6 Filme de polipropileno

O filme de polipropileno é feito de resina de polipropileno (PP) extrudada em uma folha espessa e esticada em uma direção. Possui gramatura de 0,92 g/cm³. 2) Apresenta boas propriedades elétricas e estabilidade química, com coeficiente dielétrico relativo entre 2 e 2,2 e tensão de ruptura superior a 150 MV/m; 3) Possui boas propriedades mecânicas, com resistência à tração superior a 100 MPa; 4) Pode ser utilizado por longos períodos a 125 °C e pertence à classe de isolamento E; 5) Possui hidrofobicidade e forte capacidade de absorção de água, podendo ser utilizado para isolamento de fios em transformadores imersos em óleo.

4.7 Other insulating materials

Transformer oil and insulating paper are the main insulating materials for oil-immersed transformer coils. Resin, insulating paper, and composite materials are the main insulating materials for dry-type transformer coils. In addition to these materials, the following insulating materials are also commonly used in transformers: (Laminated wood, laminate, insulating paint, insulating glue, cotton tape, compression tape, no weft tape, etc.

1) Laminate: Electrical laminate is a layered insulating material made of paper, cloth and wooden veneer as the substrate, dipped (or coated) with different adhesives, and hot pressed (or rolled). . According to the requirements of use, the laminated products can be made into products with excellent electrical and mechanical properties, heat resistance, oil resistance, mildew resistance, arc resistance and corona resistance. Laminate products mainly include laminates, laminated wood, laminated tubes, rods, capacitor sleeve cores and other special profiles. The properties of laminates depend on the nature of the substrate and adhesive and the process by which they are formed. According to different raw materials and adhesives, laminates are divided into insulating laminates (paperboard, used for oil change), phenolic laminated paperboard (commonly known as bakelite, paperboard impregnated with phenolic resin, used for oil change), phenolic laminated cloth board (cotton cloth impregnated with phenolic resin, commonly used for oil change), epoxy glass cloth board (glass fiber cloth with epoxy resin as adhesive, can be used for F grade dry change or oil change), modified diphenyl ether glass cloth board (Glass fiber cloth uses modified diphenyl ether resin as adhesive, which can be used for H-level dry change), bismaleimide glass cloth board (glass fiber cloth uses bismaleimide resin as adhesive, Can be used for H-level dry change). Laminates usually have good mechanical strength and insulation properties, and are often used as core clip insulation, external supports, etc. in transformers.

2) Insulation cylinder (tube): The insulation cylinder in the transformer is mainly used between the inner and outer coils, between the coil and the iron core, for the coil lining the skeleton, and the wire is directly wound on the insulation cylinder. At the same time, the insulation cylinder can also be used for the main Insulation, increase the number of oil gaps in the main insulation, and strengthen the insulation. According to the different materials, the insulating tube is generally divided into phenolic paper tube (commonly used for oil change), epoxy glass cloth tube (commonly used for oil change or F grade dry change), modified diphenyl ether glass cloth tube (commonly used for oil change) H-level dry change), glass fiber reinforced plastic cylinder (commonly used in H-level dry change), bismaleimide glass cloth cylinder (commonly used in H-level dry change), etc.

3) Laminated wood: The electrical laminated wood is made of high-quality hardwoods, such as birch, beech, etc. After being cooked twice at 70°C to 80°C, the lignin acid and grease of the wood itself are removed, and then cut into individual pieces of 1 to 3 mm. After drying, it is coated with resin adhesive. After pre-curing, it is repeatedly assembled and stacked. It has good insulating strength and mechanical strength. It can be used as spacer, angle ring, etc. in oil change. .

1) Binding tapes: Transformer binding tapes include cotton tapes, compression tapes, mesh semi-dry non-weft tapes, glass tapes, polyester tapes, etc., which are used for binding and tightening iron cores and coils.

5. Material structure and accessories

In the transformer, there are also structural materials and accessories. The structural materials mainly play the functions of transformer support, magnetic circuit, circuit reinforcement, transformer insulating liquid packaging, etc., including clips, oil tanks, radiators, oil conservators, etc. The main materials are For Q235 steel, non-magnetic steel is often used for the outlet bushing of the fuel tank cover to reduce eddy currents. In addition, non-magnetic steel or high-grade steel is sometimes used inside the transformer body.

Transformer accessories mainly have performance monitoring and protection functions. Dry transformers include thermostats, fans, transformers, etc., and oil transformers include gas relays, thermostats, pressure relief valves, tap switches, etc. Some accessories are required by customers. propose.

Source: Transformer Circle