Cunoștințele despre „Transformatorul de putere” sunt toate aici, foarte cuprinzătoare, colectează-le și învață-le!

Schema de funcționare a principalelor componente ale transformatorului

Procesul de fabricație a transformatoarelor

Miezul transformatorului

Conținutul principal al introducerii miezului transformatorului este tăierea, stivuirea, fixarea miezului transformatorului și cea mai recentă tehnologie de stivuire pentru a reduce pierderile fără sarcină.

2. Miezul transformatorului

Miezul este componenta de bază a transformatorului. Este alcătuit dintr-un conductor magnetic și un dispozitiv de prindere. Are două funcții: în principiu, conductorul magnetic al miezului de fier este circuitul magnetic al transformatorului, care transformă energia electrică a circuitului primar în energie magnetică și din propria energie magnetică în energie electrică a circuitului secundar, care este mediul de conversie a energiei. Din punct de vedere structural, miezul de fier susține toate componentele din interiorul transformatorului, cum ar fi corpul și cablurile.

Miezul de fier al transformatorului este o structură închisă în formă de cadru. Partea bobinei se numește coloană de miez. Partea care nu acoperă bobina și are doar rolul de a închide circuitul magnetic se numește gigant de fier.

Tipuri de miezuri de fier

Conform poziției relative a înfășurării și a miezului de fier, miezul de fier poate fi împărțit în două categorii: tipul de miez și tipul de înveliș. Deocamdată, aici este introdus doar miezul de fier de tip inimă. Pentru transformatoarele monofazate, miezul de fier are mai multe forme structurale, cum ar fi cu două și două coloane, cu o singură coloană și cu patru coloane și cu două coloane și cu patru coloane.

Pentru transformatoarele trifazate, miezul de fier are mai multe forme structurale, cum ar fi cu două coloane și două coloane (trifazat cu trei coloane), trei coloane și patru coloane (trifazat cu cinci coloane). Alegerea structurii miezului este determinată în funcție de factorii complexi, cum ar fi aranjamentul rezonabil al diferitelor înfășurări, economisirea materialelor și respectarea înălțimii de transport. Bypass-ul poate reduce a cincea și a șaptea undă a fluxului de scurgere și a curentului de magnetizare.

Bandă de oțel electric (tablă de oțel siliciu):

Materialul utilizat pentru conductorul magnetic cu miez de fier este banda de oțel electric cu conținut ridicat de siliciu, cunoscută și sub denumirea de tablă de oțel siliconic.

Există două tipuri de foi de oțel siliconic: laminare la rece și laminare la cald, dintre care foile de oțel siliconic laminate la rece sunt împărțite în două tipuri: neorientate și orientate.

Proprietățile magnetice ale foilor de oțel siliconic laminate la cald sunt slabe, densitatea fluxului magnetic poate ajunge doar la 1,5 T, iar pierderea unitară este prea mare, așa că nu mai este utilizată. Foile de oțel siliconic laminate la rece au o direcționalitate evidentă, o densitate magnetică de saturație ridicată, o pierdere unitară mică și o capacitate de excitație unitară mici și sunt utilizate în prezent pe scară largă.

Grosimea tablei de oțel siliconic cu granule orientate, laminată la rece, are mai multe specificații, cum ar fi 0,35 mm, 0,3 mm, 0,27 mm, 0,23 mm etc. Grosimea utilizată în mod obișnuit este de 0,3 mm și devine din ce în ce mai mică, iar scopul său principal este de a reduce pierderile transversale fără sarcină.

În prezent, principalele zone producătoare de foi de oțel siliconic sunt Japonia, Europa de Vest, Rusia, Coreea de Sud și industria siderurgică internă din Wuhan.

Specificațiile tablelor de oțel siliconic cu granule orientate, laminate la rece, sunt reprezentate în principal de grosime și pierderea unitară (W/kg) atunci când densitatea fluxului magnetic la 50Hz este de 1,7T, de exemplu:

Tablă de oțel siliconic recent dezvoltată folosind iradiere cu laser și tehnologie de gravare mecanică

Forfecarea tablei de oțel siliciu cu miez de transformator:

Când tabla de oțel siliconic intră în fabrică, este o bobină cu o lățime de aproximativ 1000 mm. Aceasta trebuie tăiată în forma necesară cu ajutorul unui echipament special de forfecare (cum ar fi sârma germană Georger). Bavura de forfecare a fiecărei foi nu trebuie să depășească 0,02 mm.

Stivuirea miezurilor de fier:

●Deoarece bobina transformatorului cu miez este circulară, secțiunea coloanei miezului ar trebui să fie, de asemenea, circulară, însă este dificil de fabricat și neeconomic, așa că este realizat într-un tip cilindric gradat (în trepte). Fiecare treaptă formează un dreptunghi, iar limita exterioară este situată pe același cerc circumscris. Numărul de trepte are o anumită limită, care trebuie luată în considerare în mod cuprinzător în funcție de beneficiile economice.

●Când miezurile de fier sunt stivuite, coloana miezului și piesele miezului de fier ale jugului de fier sunt suprapuse alternativ cu una sau mai multe piese, astfel încât îmbinările cap la cap ale straturilor superioare și inferioare ale tablelor de oțel siliciu sunt decalate alternativ și se acoperă reciproc. Curentul de excitație și pierderile în gol sunt reduse, îmbunătățind în același timp rezistența.

Îmbinare suprapusă a piesei cu miez de fier:

În prezent, miezul transformatorului adoptă forma unei îmbinări oblice complete, adică joncțiunea dintre coloana miezului și jugul de fier este la 45°. Această formă de îmbinare este complet potrivită pentru caracteristicile tablei de oțel siliconic orientat cu permeabilitate magnetică ridicată utilizată în prezent. Asigurați circuitul magnetic cât mai consistent posibil.

Pentru miezurile transformatoarelor mari cu îmbinări în unghi complet, stivuirea se realizează în general sub formă de îmbinări în două etape. Pentru a îmbunătăți și mai mult caracteristicile miezului transformatorului în gol, se formează o formă de îmbinare pe mai multe niveluri a miezului, adică miezul StepLap.

În miezul laminat, îmbinările tablelor de oțel siliconic sunt decalate. Când fluxul magnetic al unei anumite piese întâlnește spațiul de aer la îmbinare, rezistența magnetică a spațiului de aer este de câteva mii de ori mai mare decât cea a tablei de oțel siliconic. Cea mai mare parte a fluxului trece prin tablele de oțel siliconic adiacente care unesc această îmbinare. Fluxul magnetic inițial al laminărilor la îmbinările de punte și fluxurile magnetice de punte se suprapun. Densitatea poate ajunge la saturație, astfel încât pierderea în gol și curentul în gol în zona îmbinării (adică local) cresc brusc, astfel încât pierderea totală în gol crește.

Laminarea în trepte este o nouă tehnologie de laminare adoptată anul acesta, care poate îmbunătăți densitatea magnetică a tablei de oțel siliconic în zona îmbinării, reducând astfel eficient pierderile în gol și zgomotul piesei centrale.

Izolația miezului:

Izolația miezului de fier are un impact direct asupra calității produsului miez de transformator. Izolația miezului de fier poate fi împărțită în două părți: izolația dintre foi și izolația dintre laminări și piesele structurale.

Izolația inter-cip se realizează în principal prin două aspecte: unul este acoperirea pe suprafața foii laminate, iar celălalt este plasarea unui strat de carton izolator cu o anumită grosime în fiecare stivă în timpul procesului de stivuire, care acționează și ca un canal de ulei pentru disiparea căldurii.

În transformatoarele de mare capacitate, pentru ca uleiul de transformator să poată fi absorbit de căldura generată în miezul de fier în circulație, există pasaje de răcire pentru ulei în coloana miezului de fier și în jug. Pasajele de ulei pot fi perforate din tablă de oțel siliconic în plăci ondulate sau pot fi constând din bare de oțel sudate pe tablă de oțel siliconic. În cazul miezurilor de transformatoare cu îmbinări oblice complete, pentru a reduce pierderile, se utilizează lamele din materiale nemetalice pentru a separa canalele de ulei.

Împământarea miezului de fier:

În timpul funcționării transformatorului, din cauza pozițiilor diferite ale miezului de fier și ale structurilor sale metalice în câmpul electric, potențialele generate sunt, de asemenea, diferite. Când diferența de potențial dintre cele două puncte atinge o anumită valoare, apare un fenomen de descărcare. Ca urmare a descărcării, uleiul transformatorului se va descompune sau izolația solidă se va deteriora. Pentru a evita acest fenomen, miezul de fier și părțile sale structurale metalice trebuie să fie împământate eficient.

Accesorii Iron Core

Partea a II-a. Înfășurarea transformatorului

Conținutul principal al părții de înfășurare a transformatorului este firul și metoda de înfășurare a înfășurării transformatorului.

Bobina este circuitul electric al energiei electrice de intrare și ieșire a transformatorului și este componenta de bază a acestuia. Bobinele trebuie proiectate pentru a îndeplini următoarele cerințe de bază:

1. Puterea electrică

Tensiune de rezistență la impulsul de trăsnet

Tensiune de rezistență la impuls de funcționare

Tensiune de rezistență la frecvența industrială

2. rezistență la căldură

Sub căldura generată de curentul de lucru pe termen lung, durata de viață a izolației bobinei nu trebuie să fie mai mică de 20 de ani.

În condițiile de funcționare ale transformatorului, un scurtcircuit brusc apare la orice capăt al liniei, iar bobina ar trebui să poată rezista la căldura generată de curentul de scurtcircuit fără a se deteriora.

3. Rezistență mecanică

tip bobină;

Tipul de bobină este selectat în principal în funcție de capacitatea de relaxare, cum ar fi tensiunea bobinei, și ia în considerare și rezistența electrică, rezistența mecanică, disiparea căldurii și fezabilitatea procesului de fabricație. Alegerea structurii bobinei nu este unică și uneori există mai multe forme structurale din care se poate alege. Acest lucru este legat și de obiceiurile tradiționale ale diverșilor producători de transformatoare.

Bobinele transformatoarelor pot fi împărțite aproximativ în două tipuri: de tip stratificat și de tip plat. Bobinele cu pini pot fi împărțite în spirală, continuă, încâlcită, continuă încâlcită, continuă ecranată interioară și structuri decalate.

Sârmă bobină:

Sârma de înfășurare poate fi împărțită în cupru și aluminiu în funcție de diferitele materiale conductoare, sârmă rotundă și sârmă plată în funcție de forma conductorului, sârmă de hârtie, vopsea și sticlă în funcție de materialul izolator. Transformatoarele de putere folosesc de obicei șiruri plate de oțel învelite în hârtie.

Sârma de oțel plată acoperită cu hârtie poate fi împărțită în sârmă obișnuită acoperită cu hârtie, sârmă combinată, sârmă transpusă și alte tipuri. În funcție de rezistența la tracțiune a sârmei de oțel, aceasta poate fi împărțită în sârmă obișnuită (0,0 ≤ 120 MPa), sârmă de cupru semidură (120 MPa < 0,02 ≤ 210 MPa). Printre acestea, există și o sârmă de transpoziție autoadezivă în sârma de transpoziție, adică o singură sârmă plată din sârma de transpoziție este acoperită cu un strat de rășină epoxidică (grosimea peliculei de vopsea pe ambele părți este...

0,06 ± 0,02 mm), scopul este de a lipi toate firele mici împreună după ce pelicula de vopsea este întărită termic, astfel încât să se îmbunătățească rezistența la scurtcircuit a bobinei. În prezent, a fost aplicat cel mai recent fir de transpoziție a pachetului net, iar liniile de producție de procesare corespunzătoare au fost introduse și în China.

Firele de înfășurare pot fi împărțite în cupru și aluminiu în funcție de diferitele materiale conductoare, fire rotunde și fire plate în funcție de forma conductorului și fire de hârtie, vopsea și sticlă în funcție de materialele izolatoare. Transformatoarele de putere utilizează de obicei fire plate de cupru învelite în hârtie. Șir.

Sârma plată de cupru acoperită cu hârtie poate fi împărțită în sârmă obișnuită acoperită cu hârtie, sârmă combinată, sârmă transpusă și alte tipuri. În funcție de rezistența la tracțiune a sârmei de cupru, aceasta poate fi împărțită în sârmă obișnuită (0,2 ≤ 120 MPa), sârmă de cupru semi-dură (120 MPa < 0, ≤ 210 MPa). Printre acestea, există și un fir de transpoziție autoadeziv în firul de transpoziție, adică un singur fir plat din firul de transpoziție este acoperit cu un strat de rășină epoxidică (grosimea peliculei de vopsea pe ambele părți este de 0,06 ± 0,02 mm), scopul fiind de a încălzi pelicula de vopsea. După întărire, toate firele mici sunt lipite împreună pentru a crește rezistența la scurtcircuit a bobinei. În prezent, a fost aplicat cel mai recent tip de fir de transpoziție cu pachet net, iar în China au fost introduse linii de producție de procesare corespunzătoare.

Înfășurările sunt de obicei împărțite în două tipuri: de tip stratificat și de tip plăcintă.

Spirele înfășurării sunt aranjate și înfășurate continuu de-a lungul direcției axiale, ceea ce se numește înfășurare stratificată. Fiecare strat este ca un cilindru. Înfășurare în butoi.

Spirele înfășurării sunt înfășurate continuu în direcție radială pentru a forma o formă de plăcintă (segment), iar înfășurarea compusă din mai mulți biscuiți aranjați în direcție axială se numește înfășurare tip plăcintă. Include înfășurări capacitive continue, încurcate și inserate.

Forme comune de înfășurare:

Înfășurările comune sunt cilindrice, spiralate, continue și încâlcite.

Înfășurarea cilindrică este cel mai simplu tip și este, în general, realizată dintr-una sau mai multe înfășurări. La înfășurare, se înfășoară cu o tură aproape de o tură de-a lungul axei matriței de sârmă, similar unui arc elicoidal circular înfășurat strâns. Se caracterizează printr-o înfășurare simplă, o bună prelucrare, o bună disipare a căldurii în pasajele de ulei dintre straturi, dar suprafețe de susținere mici la capăt și o rezistență mecanică slabă.

Înfășurarea spiralată este realizată din sârmă plată, iar spirele nu sunt apropiate una de cealaltă, ci sunt separate de o anumită distanță (canal de ulei) cu distanțiere izolatoare, ca un arc elicoidal întins. Avantajul este că procesul de înfășurare este simplu și există un canal de ulei pentru disiparea căldurii, dar înfășurarea cu un număr mare de spire nu este potrivită.

Tipul spiralat constă din mai multe fire înfășurate în paralel pe camera rigidă a anvelopei, care pot fi înfășurate într-un singur tip de helix și pot fi înfășurate într-un tip de helix dublu sau cu patru helixuri atunci când există mai multe fire paralele. Când mai multe fire sunt conectate în paralel, firele trebuie transpuse, altfel va exista un curent circulant din cauza lungimii inegale a firelor.

Înfășurarea continuă este compusă din unul sau mai multe fire plate care sunt înfășurate continuu într-o multitudine de segmente de sârmă în formă de plăcintă pe cilindrul izolator sau pe lonjeroanele matriței de sârmă printr-un proces special. Avantajele sunt rezistența mecanică ridicată și performanța bună de disipare a căldurii. Dar procesul de înfășurare este mai complicat.

Conexiunea dintre turta de sârmă continuă și turta de sârmă se face alternativ pe interiorul și exteriorul înfășurării, astfel încât, atâta timp cât lungimea firului este suficientă, acesta poate fi înfășurat într-o înfășurare continuă fără îmbinări de lipire.

Înfășurarea capacitivă introdusă se formează prin introducerea unui fir (fir ecranat) cu o capacitate longitudinală între spirele din interiorul părții exterioare a turtei de sârmă a înfășurării continue. Turta de sârmă introdusă și numărul de spire introduse pot fi determinate în funcție de capacitatea necesară. Firul ecranat nu are curent de lucru care să treacă prin el, așa că se utilizează de obicei fire foarte subțiri.

Înfășurarea capacitivă introdusă adoptă o înfășurare continuă, care poate reduce un număr mare de puncte de sudură în comparație cu înfășurarea încâlcită, iar numărul de spire ale firului de ecranare introdus poate fi reglat liber, astfel încât capacitatea longitudinală poate fi ajustată după cum este necesar. În prezent, este utilizată pe scară largă în înfășurările transformatoarelor de 110 kV și peste, la transformatoarele mari.

transpoziție de sârmă

Când curentul transformatorului este mare, spirele bobinei sunt compuse din mai multe fire paralele. Dacă nu se iau măsuri, firul din apropierea axei centrale este scurt, iar firul din apropierea axei centrale este lung. Datorită lungimii și poziției diferite a firului în câmpul magnetic, rezistența și reactanța inductivă a firului sunt dezechilibrate, iar distribuția curentului între conductori este dezechilibrată. Pentru a asigura o distribuție uniformă a curentului de-a lungul conductorilor și pentru a reduce pierderile suplimentare, conductorii paraleli trebuie să aibă poziții inversate, fenomen denumit „transpoziție”.