Bu yazıyı okuduktan sonra, transformatör gövdesinin malzemesi ve yapısı hakkında kapsamlı bir anlayışa sahip olacaksınız.

Transformatör gövdesinin ana malzemeleri arasında manyetik devre malzemeleri, devre malzemeleri, yalıtım malzemeleri, yapısal malzemeler vb. bulunur. Malzemelerin kullanım alanları ve kategorileri şunlardır:

1. Silikon çelik levha

Transformatörde silikon çeliğinin performansına ilişkin gereksinimler başlıca şunlardır:

①Düşük demir kaybı, silikon çelik levhaların kalitesinin en önemli göstergesidir. Tüm ülkeler, demir kaybı değerine göre kalite sınıflandırması yapar. Demir kaybı ne kadar düşükse, kalite o kadar yüksektir.

② Güçlü manyetik alan altında manyetik indüksiyon şiddeti yüksektir; bu da motor ve transformatörün demir çekirdeğinin hacmini ve ağırlığını azaltır, silikon çelik levhalardan, bakır tellerden ve yalıtım malzemelerinden tasarruf sağlar.

③Yüzey pürüzsüz, düz ve kalınlığı homojendir, bu da demir çekirdeğin doluluk oranını artırabilir.

④İyi delme özelliğine sahiptir ve işlenmesi kolaydır.

⑤Yüzey yalıtım filminin yapışma ve kaynaklanabilirlik özellikleri iyidir, bu da korozyonu önler ve delme özelliğini iyileştirir.

⑥ Temelde manyetik yaşlanma yok.

Silikon çelik levhanın sınıflandırılması ve kalite tanımı

Transformatörler genellikle yüksüz enerji verimliliği seviyelerini sağlamak için soğuk haddelenmiş tane yönelimli silikon çelik levhalar kullanır. Soğuk haddelenmiş tane yönelimli silikon çelik levha, özelliklerine ve işleme yöntemlerine göre sıradan soğuk haddelenmiş tane yönelimli silikon çelik levha, yüksek manyetik geçirgenliğe sahip silikon çelik levha (veya yüksek manyetik indüksiyonlu silikon çelik levha) ve lazerle işlenmiş silikon çelik levha olarak sınıflandırılabilir. Genellikle, 50 Hz ve 800 A'lık alternatif manyetik alan (tepe değeri) altında, demir çekirdek tarafından elde edilen minimum manyetik polarizasyon B800A=1,78T～1,85T olan silikon çelik levhaya sıradan silikon çelik levha denir ve "CGO" olarak gösterilir; B800A=1,85T veya daha fazla olan Hi-B çelik ile geleneksel silikon çelik arasındaki temel fark şudur: Hi-B çeliğinin Gauss yönelimli dokusunun derecesi çok yüksektir, yani silikon çelik tanelerinin kolay mıknatıslanma yönündeki hizalanması çok yüksektir. Endüstride, ikincil yeniden kristalleşme işlemi, %3 silikon içeriğine sahip silikon çelik levhaların üretiminde kullanılır. Hi-B çeliğinin tane yönelimi çok yüksektir. Haddeleme yönünden ortalama sapma 3° iken, sıradan silikon çelik levhanın sapması 7°'dir. Bu nedenle Hi-B çeliği daha yüksek manyetik geçirgenliğe sahiptir; genellikle B800A değeri 1,88 T'nin üzerine çıkabilir. Bu durum, Gauss yönelimli dokuyu iyileştirir ve manyetik geçirgenliği artırarak demir kaybını azaltır. Hi-B çeliğinin bir diğer özelliği ise, çelik levhanın yüzeyine yapıştırılan cam film ve yalıtım kaplamasının elastik geriliminin 3~5 N/mm2 olmasıdır; bu, sıradan yönlendirilmiş silikon çelik levhanın 1~2 N/mm2 değerinden daha iyidir. Yüksek gerilim tabakası, manyetik alan genişliğini azaltır ve anormal girdap akımı kayıplarını düşürür. Bu nedenle, Hi-B çeliği, geleneksel tane yönelimli silikon çelik levhaya göre daha düşük demir kaybı değerine sahiptir.

Lazerle işaretlenmiş silikon çelik levha, Hi-B çeliği esas alınarak, lazer ışınlama teknolojisi ile yüzeyde hafif bir gerilmeye, manyetik eksenin daha da inceltilmesine ve daha düşük demir kaybına ulaşılması sağlanmıştır. Lazerle işaretlenmiş silikon çelik levhalar tavlanamaz, çünkü sıcaklık artarsa ​​lazer işleminin etkisi kaybolur.

Genellikle 1,56 T civarındadır; bu, geleneksel silikon çelik levhanın doygunluk manyetik akı yoğunluğu olan 1,9 T'den yaklaşık %20 farklıdır, bu nedenle transformatörün tasarım manyetik akı yoğunluğunun da %20 oranında azaltılması gerekir. Amorf alaşımlı yağlı transformatörlerin tasarım manyetik akı yoğunluğu genellikle 1,35 T'nin altındadır. Kristal alaşımlı kuru transformatörlerin tasarım manyetik yoğunluğu ise genellikle 1,2 T'nin altındadır.

2) Amorf agrega çekirdek şeritleri gerilime karşı hassastır. Çekirdek şeritleri gerilime maruz kaldıktan sonra, yüksüz performans kolayca bozulur. Bu nedenle, yapıya özel dikkat gösterilmelidir. Çekirdek, destek çerçevesine ve bobine asılmalı, kendi ağırlığını taşımalı ve aynı zamanda montaj sürecinde özel dikkat gösterilmelidir; demir çekirdeğe gerilim uygulanmamalı ve vurma gibi yöntemler azaltılmalıdır.

3) Manyetostriksiyon, geleneksel silikon çelik levhalara göre yaklaşık %10 daha büyüktür, bu nedenle gürültüsünün kontrolü zordur; bu da amorf alaşımlı transformatörlerin yaygın kullanımını sınırlayan başlıca nedenlerden biridir. Transformatörün gürültüsü, hassas alanlar ve hassas olmayan alanlar olarak ikiye ayrılan daha yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır ve ses seviyesi gereksinimleri hedefli bir şekilde ortaya konmaktadır; bu da çekirdek tasarımının manyetik yoğunluğunun daha da azaltılmasını gerektirmektedir.

4) Amorf alaşım şeridi incedir, kalınlığı sadece 0,03 mm'dir, bu nedenle geleneksel silikon çelik levha gibi laminasyon şeklinde yapılamaz, sadece bobin şeklinde demir çekirdek haline getirilebilir. Bu nedenle, geleneksel transformatör üreticilerinin demir çekirdek yapısı kendi başlarına işlenemez. Bobin şeklindeki demir çekirdek şeridinin dikdörtgen kesitine karşılık gelen amorf alaşım transformatörünün bobini de genellikle dikdörtgen bir yapıya sahip olacak şekilde dışarıdan temin edilir;

5) Yerelleştirme düzeyi yeterli değil. Şu anda ağırlıklı olarak Hitachi Metals'ten ithal edilen amorf alaşımlı şeritler kullanılıyor ve yerelleştirme kademeli olarak gerçekleştiriliyor. Çin'de Antai Technology ve Qingdao Yunlu'nun amorf alaşımlı geniş bantlı (213 mm, 170 mm ve 142 mm) şeritleri bulunuyor ve performansları ile ithal şeritlerin kararlılığı arasında hala belirli bir fark var.

6) Maksimum şerit uzunluğu sınırlıdır. Erken aşamada amorf alaşım şeridinin maksimum dış çevre şerit uzunluğu, tavlama fırınının boyutunun sınırlı olması nedeniyle büyük ölçüde sınırlıdır. Bununla birlikte, bu sorun şu anda temel olarak çözülmüştür ve maksimum çevre şerit uzunluğu 10 m olan amorf alaşımlar üretilebilir. Demir çekirdek çerçeve, 3150 kVA ve altı amorf alaşım kuru değişimli ve 10000 kVA ve altı amorf alaşım yağlı değişimli üretimde kullanılabilir.

Amorf alaşımlı transformatörlerin mükemmel enerji tasarrufu etkisi, ulusal enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı politikalarının teşvik edilmesiyle birleştiğinde, amorf alaşımlı transformatörlerin pazar payı artmaktadır. Amorf alaşımlı şeritlerin (şu anda 26,5 yuan/kg) fiyatı, geleneksel silikon çelik levhaların (30Q120 veya 30Q130) fiyatının yaklaşık iki katıdır ve bakır ile arasındaki fark nispeten küçüktür. Elektrik şebekesi ürünlerinin kalitesi ve ihale gereksinimleri göz önüne alındığında, amorf alaşımlı transformatörler genellikle bakır iletkenler kullanır. Geleneksel silikon çelik levhalarla karşılaştırıldığında, amorf alaşımlı transformatörlerin başlıca maliyet farkları şunlardır:

1) Sargılı çekirdek yapısı nedeniyle, transformatör çekirdek tipi için üç fazlı beş kolonlu yapı benimsenmelidir; bu, tek çerçeveli çekirdeğin ağırlığını azaltabilir ve montaj zorluğunu düşürebilir. Üç fazlı beş kolonlu yapı ve üç fazlı üç kolonlu yapının maliyet açısından kendi avantaj ve dezavantajları vardır. Şu anda çoğu üretici üç fazlı beş kolonlu yapıyı kullanmaktadır. Satın alınan tek çerçeveli demir çekirdek ve montajı Şekil 2'de gösterilmiştir:

2) Gövdenin kesiti dikdörtgen olduğundan, yalıtım mesafesinin tutarlı kalması için yüksek ve düşük voltaj bobinleri de buna karşılık gelen dikdörtgen bir yapıya sahip olacak şekilde üretilmiştir.

1) Çekirdek tasarımının manyetik yoğunluğu, geleneksel silikon çelik levha transformatörlerine göre yaklaşık %25 daha düşük olduğundan ve çekirdeğinin laminasyon katsayısı yaklaşık 0,87 olup, bu da geleneksel silikon çelik levha transformatörlerinin 0,97'lik değerinden çok daha düşük olduğundan, tasarım kesit alanının geleneksel silikon çelik levha transformatörlerine göre daha büyük olması gerekir. %25'ten daha büyük olması durumunda, yüksek ve düşük voltaj bobinlerinin ilgili çevre uzunluğu da buna göre artacaktır. Aynı zamanda, yüksek ve düşük voltaj bobin sarımlarının uzunluğundaki artışı da dikkate almak gerekir. Bobinin yük kaybının değişmemesini sağlamak için, telin kesit alanının da buna göre olması gerekir. Buna karşılık, amorf alaşımlı transformatörlerin bakır içeriği, geleneksel transformatörlere göre yaklaşık %20 daha yüksektir.

3. Devre Malzemeleri

Genel Bakış

Transformatörün iç devresi esas olarak sargılardan (bobinler olarak da bilinir) oluşur. Doğrudan dış güç şebekesine bağlıdır ve transformatörün temel bileşenidir. Transformatörün iç devresi genellikle tel sargılarından yapılır. Bakır teller ve alüminyum teller, tellerin kesit şekline göre yuvarlak teller, yassı teller (tek teller, birleşik teller ve transpoze teller olarak daha da alt gruplara ayrılabilir), folyo iletkenler vb. olarak ayrılır ve son olarak genel bobini oluşturur. Bu nedenle, transformatör devresinin ana iletken malzemeleri bakır ve alüminyumdur.

3.1 Bakır ve alüminyumun özelliklerinin karşılaştırılması

Hem bakır hem de alüminyum, iyi elektrik iletkenliğine sahip metal malzemelerdir ve transformatör bobinlerinin yapımında yaygın olarak kullanılan iletkenlerdir. Fiziksel özelliklerindeki farklılıklar aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

3.2 Transformatör sargılarında bakır-alüminyum tellerin performans karşılaştırması

Bakır-alüminyum transformatörler arasındaki fark, malzeme farklılığından da kaynaklanmaktadır ve bu fark aşağıdaki hususlarda kendini göstermektedir:

1) Bakır iletkenlerin özdirenci, alüminyum iletkenlerin özdirencinin yalnızca yaklaşık %60'ı kadardır. Aynı kayıp ve sıcaklık artışı gereksinimlerini karşılamak için, kullanılacak alüminyum iletkenlerin kesit alanı, bakır iletkenlerin kesit alanından %60'tan daha büyük olmalıdır; bu nedenle aynı kapasite ve aynı parametreler gereklidir. Alüminyum iletkenli transformatörün hacmi genellikle bakır iletkenli transformatörden daha büyüktür, ancak bu durumda transformatörün ısı dağıtım alanı da artar, bu nedenle yağın sıcaklık artışı daha düşük olur;

2) Alüminyumun yoğunluğu bakırın yoğunluğunun yalnızca yaklaşık %30'u kadardır, bu nedenle alüminyum iletkenli dağıtım transformatörleri bakır iletkenli dağıtım transformatörlerinden daha hafiftir;

3) Alüminyum iletkenin erime noktası bakır iletkeninkinden çok daha düşüktür, bu nedenle kısa devre akımının sıcaklık artış limiti 250 ℃'dir; bu da bakır iletkenin 350 ℃'lik limitinden daha düşüktür. Dolayısıyla hacmi de bakır iletken transformatörden daha büyüktür;

4) Alüminyum iletkenin sertliği düşüktür, bu nedenle yüzey çapaklarının giderilmesi daha kolaydır, dolayısıyla transformatör yapıldıktan sonra çapak nedeniyle sargılar arası veya katmanlar arası kısa devre olasılığı azalır;

5) Alüminyum iletkenlerin düşük çekme ve basınç dayanımı ve zayıf mekanik dayanımı nedeniyle, alüminyum iletkenli transformatörler, bakır iletkenli transformatörler kadar kısa devreye dayanıklı değildir. İletkenin gerilim limiti 1600 kg/cm²'dir ve taşıma kapasitesi büyük ölçüde artırılmıştır;

6) Alüminyum iletken ile bakır iletken arasındaki kaynak işlemi yetersizdir ve bağlantı yerinin kaynak kalitesini garanti etmek kolay değildir; bu da alüminyum iletkenin güvenilirliğini bir ölçüde etkiler.

7) Alüminyum iletkenin özgül ısısı, bakır iletkenin özgül ısısının %239'u kadardır, ancak ikisi arasındaki yoğunluk ve tasarım elektriksel yoğunluk farkı göz önüne alındığında, ikisi arasındaki gerçek termal zaman sabiti farkı, özgül ısı farkı kadar büyük değildir. Kuru tip transformatörlerin kısa süreli aşırı yük kapasitesi üzerinde çok az etkisi vardır.

4. Yalıtım malzemesi

Genel Bakış

Bir transformatörün güvenilirliği ve hizmet ömrü büyük ölçüde kullanılan yalıtım malzemesine bağlıdır. Dielektrikler olarak da bilinen yalıtım malzemeleri, yüksek özdirenç ve düşük iletkenliğe sahip maddelerdir. Yalıtım malzemeleri, yüklü veya farklı potansiyellerde bulunan iletkenleri izole etmek ve akımın belirli bir yönde akmasına izin vermek için kullanılabilir. Transformatör ürünlerinde yalıtım malzemeleri ayrıca ısı dağıtımı, soğutma, destek, sabitleme, ark söndürme, potansiyel gradyan iyileştirme, nem direnci, küf direnci ve iletken koruma rollerini de üstlenir. DC voltajının etkisi altında, yalıtım malzemesinden yalnızca çok küçük bir akım akar. Özdirenci (havadaki hacimsel özdirenci ifade eder) nispeten yüksektir, genellikle 10⁸~10²⁰ Ω·cm'dir (iletkenin özdirenci 10⁻⁶~10⁻³ Ω·cm, yarı iletkenin özdirenci ise 10⁻³~10⁸ Ω·cm'dir).

Yalıtım malzemesi, doğru akıma karşı çok yüksek bir dirence sahiptir. Yüksek özdirenci nedeniyle, doğru akım voltajının etkisi altında, çok küçük bir yüzey kaçak akımı dışında pratik olarak iletken değildir; ancak alternatif akıma karşı kapasitansa sahiptir. Elektrik akımı da genel olarak iletken olmayan bir akım olarak kabul edilir. Yalıtım malzemesinin özdirenci ne kadar yüksekse, yalıtım özellikleri de o kadar iyidir.

Transformatörlerde iletken parçaları birbirinden ve topraktan (sıfır potansiyel) izole etmek için yalıtım malzemeleri kullanılır. Çeşitli desteklerde kullanıldıklarında, iyi mekanik özelliklere de sahip olmaları gerekir. Ek olarak, yalıtım malzemeleri soğutma, sabitleme, enerji depolama, ark söndürme, potansiyel gradyanını iyileştirme, neme ve küflenmeye karşı koruma ve iletkenleri koruma gibi başka roller de üstlenirler.

Genellikle yalıtım malzemeleri üç kategoriye ayrılır:

1) Gaz yalıtım malzemeleri: Normal sıcaklık ve basınç altında, hava, azot, hidrojen, karbondioksit, kükürt heksaflorür vb. gibi genel kuru gazlar iyi yalıtım özelliklerine sahiptir. Bunlar arasında hava ve kükürt heksaflorür transformatörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır;

2) Sıvı yalıtım malzemesi: Sıvı yalıtım malzemesi genellikle yağ formunda bulunur, ayrıca yalıtım yağı olarak da bilinir. Örneğin mineral yağlar, bitkisel yağlar, sentetik esterler vb.;

3) Katı yalıtım malzemeleri: yalıtım boyası, yalıtım tutkalı, yalıtım kağıdı, yalıtım kartonu, oluklu mukavva, elektrik plastikleri ve filmleri, elektrik laminatları (çubuklar, borular), dökme kalıplı epoksi reçine, elektrik porseleni, kauçuk, mika ürünleri vb.

4.1 Yalıtım yağı

Yalıtım yağı, yüksek elektriksel dayanım, yüksek yıldırım dayanımı, düşük donma noktası, oksijen etkisi altında yüksek sıcaklık ve güçlü elektrik alanına dayanıklılık, toksik olmama, aşındırıcı olmama, düşük viskozite, iyi akışkanlık gibi özellikleriyle karakterize edilir. Transformatörler, yağlı şalterler, kondansatörler ve kablolar gibi elektrikli ürünlerde yaygın olarak kullanılır ve yalıtım, soğutma, emprenye ve dolgu görevlerini yerine getirir. Ayrıca, yağlı şalterlerde ark söndürme ve kondansatörlerde enerji depolama görevlerini de üstlenir.

Yalıtım yağı, transformatörde aynı anda hem yalıtım hem de soğutma görevini üstlenir;

Yalıtım yağları şu anda genel olarak aşağıdaki kategorilere ayrılmaktadır:

1) Mineral yağ: transformatör yağı, şalt yağı, kondansatör yağı, kablo yağı gibi;

2) Sentetik yağ: dodesilbenzen, silikon yağı, sentetik ester vb.

3) Bitkisel yağ;

4.2 Epoksi reçine

Epoksi reçine, bir polimer bileşiğidir. Reçine, belirsiz moleküler kütleye (genellikle yüksek) sahip, gerilime maruz kaldığında akma eğilimi gösteren, genellikle yumuşama veya erime aralığına sahip ve genellikle kabuk benzeri bir şekil sergileyen katı bir kesite sahip, katı, yarı katı veya yarı katı organik bir malzeme olarak karakterize edilir. Aşağıdaki temel özelliklere sahiptir:

1) Moleküler zincir çok uzundur; her zincir, birbirine kovalent bağlarla bağlı yüzlerce hatta on binlerce atom içerir;

2) Uzun moleküler zincir, en küçük tekrarlayan birimden, yani zincir halkasından oluşur ve bir moleküldeki zincir halkası sayısı polimerizasyon derecesi olarak adlandırılır;

3) Makromoleküllerin toplam moleküller arası kuvveti genellikle moleküldeki atomlar arasındaki kimyasal bağ kuvvetini aşar, bu nedenle polimer bileşikleri bir dizi özelliğe sahiptir: örneğin, gaz halinde polimer bulunmaz, polimer çözünme süreci çok yavaştır, vb. Moleküller arasında çapraz bağlama varsa, bu özellik daha da belirginleşir.

Epoksi reçine, epoksi fonksiyonel grupları içeren oligomerleri ifade eder. Epoksi reçineler 1891 yılında ortaya çıkmaya başladı. 1947'den sonra, Amerika Birleşik Devletleri ve İsviçre'deki birçok şirket, bisfenol A epoksi reçinelerini endüstriyel olarak başarıyla sentezledi. Ülkemde ise üretim 1956 yılında başladı.

Epoksi malzemelerin elektriksel yalıtım özellikleri özellikle üstündür. Dolgu maddesi eklenmediğinde, kürlenmiş ürünün EB değeri 16 MV/m'den yüksek, pV değeri 10¹¹ Ω·m'den yüksek, εr değeri 3 ila 4 arasında ve tanδ değeri güç frekansında yaklaşık 0,002'dir. Bu nedenle, %20 halka oksijen reçineleri, B sınıfı yalıtım boyası olarak epoksi emprenye boyası, küçük ve orta boy motor stator sargılarının emprenyesi; büyük motor stator sargılarının vakum emprenyesi için epoksi solventsiz boya; motorların yuva kamaları ve ara parçaları, yüksek voltajlı anahtarlama çubukları olarak laminatlar (plakalar, tüpler, çubuklar); yüksek voltajlı elektrikli porselen burçların yapıştırılması için yapıştırıcılar; kükürt heksaflorür tam kapalı kombine elektrikli cihazlarda (GIS) disk izolasyonu için döküm malzemeleri gibi elektrik ve elektronik yalıtımında kullanılır. İzolatörler, transformatörler ve yüksek voltajlı seramik kondansatörler gibi bileşenler. Şu anda, Çin'de üretilen epoksi reçinelerin veya modifiye epoksi reçinelerin marka isimleri henüz standartlaştırılmamıştır. Dünya genelindeki farklı epoksi reçine üreticilerinin isimleri de farklıdır ve ticari marka ile tanımlanmaları gerekmektedir.

Epoksi reçineler sadece oligomerlerdir ve ancak kürlendikten sonra kullanılabilirler. Kürleme ajanı, epoksi reçine ile reaksiyona girerek reçine moleküllerini doğrusal bir yapıdan kütlesel bir yapıya çapraz bağlar. Destekleyiciler/katalizörler, reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürebilir ve dökülebilir malzemenin jel reaksiyon sürecini destekleyebilir/ayarlayabilir. Kürleme ajanı, içerdiği aktif hidrojeni kullanarak reçinedeki aktif epoksi grubu ile halka açma ilave reaksiyonu gerçekleştirerek kürlemeyi sağlar. Aktif hidrojen, kürleme ajanı veya hızlandırıcıda -NH2, -NH-, -COOH, -OH ve -SH gruplarıdır. Yaygın olarak kullanılan kürleme ajanları aminler ve asit anhidritlerdir. Bazı kürleme ajanları hızlandırıcı/katalizör gerektirirken, bazıları yüksek sıcaklık koşulları gerektirir ve bazıları düşük sıcaklıklarda şiddetli reaksiyon gösterebilir. Farklı kürleme ajanları ayrıca kürlenmiş ürünlerin özelliklerinde büyük farklılıklara yol açar ve bu da ürünün nihai özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle, epoksi reçine formülasyon sisteminde kürleme maddesinin tasarımı ve seçimi çok önemlidir.

Epoksi izolasyon, kuru tip transformatörlerde kullanılan ve son 40 yılda geliştirilen yeni bir malzemedir. Transformatör bobininin tasarım ömrünün 30 yıla ulaşması ve ısıya dayanıklılık sınıfının F sınıfına ulaşması gerekmektedir. Genel malzemelerin bu gereksinimleri karşılaması zordur.

Bu amaçla, istenen etkiyi elde etmek için kullanılan malzemelerin ve formülasyon sistemlerinin ve süreçlerinin tasarlanması, optimize edilmesi, test edilmesi ve doğrulanması gereklidir. Reçine yalıtımlı kuru tip transformatörde, epoksi reçine sistemi döküm veya daldırma yoluyla oluşturulur ve daha sonra bobin yalıtımı (yani boyuna yalıtım) oluşturmak için termal olarak kürlenir. Kuru tip transformatörün tüm çalışma süresi boyunca, epoksi reçine yalıtımı aynı zamanda bobinin elektriksel yalıtımını ve mekanik dayanımını sağlamalı ve ısı iletimi yoluyla bobin içindeki ısıyı dağıtmalıdır.

En büyük zayıf noktası, reçine izolasyonundaki kusurların ve hasarların (genellikle üretim sürecindeki kusurlar ve işletme sürecindeki hasarlar) geri döndürülemez ve onarılamaz olmasıdır. Bu nedenle, katı izolasyonun çatlamasını önlemek, döküm kusurlarını önlemek ve kısmi deşarjı (yani kısmi deşarjı) önlemek özellikle önemlidir ve katı izolasyon üretim teknolojisinin anahtarı haline gelmiş, üreticiler arasındaki rekabetin odak noktası olmuştur.

Transformatörün çalışması sırasında meydana gelen kayıplardan kaynaklanan yüksek sıcaklık artışı nedeniyle, reçine izolasyonu uzun süre yüksek sıcaklıkta çalışır (örneğin F sınıfı transformatörlerde, maksimum tasarlanmış çalışma sıcaklığı genellikle 140 ℃ civarındadır) ve transformatör devreye alınmadan önce ve bakım sırasında yüksek sıcaklıkta veya düşük sıcaklıkta (örneğin -30 ℃) olabilir ve transformatör her an yıldırım çarpması, yüksek voltaj şoku veya kısa devre gibi büyük elektrik şoklarına maruz kalabilir. Reçine izolasyonlu bobinler bu değişikliklere uyum sağlayabilmeli ve aşırı yüksek ve düşük sıcaklıklarda kısa devre elektrodinamik şoklarına dayanabilmelidir. Bu nedenle, epoksi izolasyon sistemlerinin termal, mekanik ve elektriksel özelliklerine son derece sıkı gereksinimler getirilmektedir.

Reçine döküm transformatörler için şu anda iki tür yalıtım malzemesi sistemi bulunmaktadır: biri "saf reçine döküm + yüksek doluluk oranlı cam elyaf takviyesi", diğeri ise "reçine kuvars tozu döküm + prepreg cam ağ yerel takviyesi".

Yalıtım sistemi (yani geleneksel yalıtım yapısı), yalıtım malzemesi sisteminden daha geniş bir alanı kapsar. Sadece yalıtım malzemeleri ve bunların kombinasyonlarını değil, aynı zamanda yalıtım ve iletkenleri de içeren, elektrikli ekipmanın (veya bağımsız bileşenlerinin) bir bütün olarak yalıtımını ifade eder. Veya mıknatıslar arasındaki ilişki, elektrik alanı ile ilişki, yalıtım ile çevresel ortam (gaz veya sıvı ve koşulları, yüzey kirliliği, ısı dağılımı koşulları, mekanik kuvvet veya radyasyon vb.) arasındaki ilişki ve güç sisteminin çalışma parametrelerine uyarlanabilirliği de yalıtımın kapsamına girer. Kuru tip transformatördeki hava akışı ve ısı dağılımı, yalıtım gerilimi vb. hususların tümü, dikkate alınması gereken yalıtım sistemi kapsamındadır.

4.3 Yalıtım kağıdı

Bitkisel lif kağıdı, odun lifi, pamuk lifi ve kenevir lifi olmak üzere üç kategoriye ayrılır; bunlardan en yaygın kullanılanı saf sülfatlı odun hamuru lif kağıdıdır. Köknar, Kore çamı ve diğer ağaçlar esas olarak doğal bir polimer bileşiği olan selülozdan oluşur. Yalıtım kağıdı üretim yöntemi, sülfat yöntemi gibi kimyasal bir yöntem kullanır. Bu yöntemde, pişirme sıvısının ana bileşeni sodyum sülfürdür (Na2S). Sodyum sülfür hidrolize edilerek sodyum hidrojen sülfür ve sodyum hidroksit üretilir. Selüloz, bu maddeyle reaksiyona girer ve çözünür. Pişirme sıvısı nispeten hafiftir, bu nedenle selülozun moleküler ağırlığı çok az azalır. Transformatörlerde yaygın olarak kullanılan bitkisel selüloz yalıtım kağıtları şunlardır: güç kablosu kağıdı, yüksek gerilim kablosu kağıdı ve transformatör sargı arası yalıtım kağıdı.

1) Kablo kağıdı: Kablo kağıdı kraft hamurundan yapılır, kaliteleri DL08, DL12, DL17'dir, kalınlıkları sırasıyla 0,08 mm, 0,12 mm ve 0,17 mm'dir ve rulo halinde tedarik edilir. Kablo kağıdı transformatör yağı ile emprenye edildikten sonra, mekanik dayanımı ve elektriksel dayanımı önemli ölçüde artar. Örneğin, güç kablosu kağıdının havadaki elektriksel dayanımı 6~9×10³kV/m iken, kurutulduktan ve transformatör yağına daldırıldıktan sonra elektriksel dayanımı 70~90×10³kV/m'ye ulaşır. Yeterli termal kararlılığa sahiptir ve genellikle sargı izolasyonu ve ara katman izolasyonu olarak kullanılır. Kablo kağıdı ayrıca yüksek gerilim kablo kağıdı, düşük gerilim kablo kağıdı, yüksek yoğunluklu kablo kağıdı ve yalıtım krep kağıdını da içerir. Yüksek gerilim kablo kağıdı, düşük dielektrik kayıp tanjantı ile 110-330kV transformatörler ve transformatörler için uygundur; Düşük voltajlı kablo kağıdı, 35 kV ve altındaki güç kablolarının, transformatörlerin veya diğer elektrikli ürünlerin yalıtımında kullanılır; yalıtım krep kağıdı, elektrik yalıtım kağıdından yapılır. Kırışık işlemden geçirilerek üretilir ve enine yönde kırışıklıklar bulunur, bu kırışıklıklar gerildiğinde ayrılır. Genellikle yağ içinde çalışan transformatörlerin yalıtımında, örneğin bobin çıkışlarının, iletkenlerin ve elektrostatik koruma cihazlarının yalıtım sargısında kullanılır; yüksek yoğunluklu kablo kağıdı da bir tür yalıtım krep kağıdıdır, elektrik dayanımı genel krep kağıdına göre %100 ila %150 daha yüksektir, mekanik dayanımı %50 daha yüksektir, elektrik dayanımı yüksektir, yağ direnci iyidir, esnekliği iyidir ve kolayca gerilebilir. Vernikli bant yerine iletken olarak ve tel bağlantılarının ve bükümlerinin yalıtımında kullanılabilir.

2) Telefon kağıdı: Telefon kağıdı da sülfat hamurundan yapılır ve genellikle telefon kablolarında kullanılır. Mekanik dayanımı düşüktür ve genellikle iletkenlerin sargı izolasyonu, katman izolasyonu veya kaplama izolasyonu olarak kullanılır.

3) Kondansatör Kağıdı: Kondansatör kağıdı, kullanım gereksinimlerine göre A ve B Sınıfı olmak üzere ikiye ayrılır. A Sınıfı kondansatör kağıdı, elektronik endüstrisinde metalize kağıt dielektrik kondansatörler için kullanılır. B Sınıfı ise esas olarak güç kondansatörleri için ara kutup dielektriği olarak kullanılır. Kondansatör kağıdı, yüksek sızdırmazlığı ve ince kalınlığı ile karakterize edilir. Genellikle akım transformatörlerinde kondansatör kağıdı kullanılırken, transformatörlerde nadiren kullanılır.

4) Rulo halindeki yalıtım kağıdı: Rulo halindeki yalıtım kağıdı, boyutlandırma kağıdının destek kağıdı olarak kullanılır ve boyutlandırma kağıdı, yalıtım silindiri (tüp) ve kapasitif kılıfı sarmak için kullanılır. Özelliği, su emme yüksekliğinin kablo kağıdından daha yüksek ve emprenye kağıdından daha düşük olmasıdır. Yapıştırılmış kağıt, tek taraflı veya çift taraflı yapıştırılmış (fenolik veya epoksi reçine) olarak ayrılır ve düşük sıcaklıkta kürlenir. Yapıştırılmış kağıt, kağıt tüp yapmak veya laminat preslemek için kullanıldığında, yapıştırıcı ısıtılıp preslendiğinde tamamen kürlenir. Rulo genellikle tek taraflı banttır ve preslenmiş bant çift taraflı banttır. Ayrıca, yağda daldırılmış folyo sargı bobinlerinin ara katman yalıtımı için kullanılan elmas yapıştırılmış kağıt (ağ yapıştırılmış kağıt) da vardır. Kürlendikten sonra, yalıtımlar arasında ve yalıtım ile folyo arasında yapışmayı sağlar, mukavemeti artırır ve iyi yağ geçirgenliği sağlar.

Geleneksel transformatör yalıtım kağıdı çoğunlukla kablo kağıdı, krep kağıdı ve baklava desenli dağıtım kağıdı olarak kullanılır ve transformatörlerde sargı arası yalıtım, katman arası yalıtım, kurşun bağlama vb. amaçlarla kullanılır. Genellikle çeşitli yalıtım kağıdı türlerinin fiyatları arasında fark yoktur. Fiyatı oldukça yüksek olup, yaklaşık 20 yuan/kg civarındadır.

4.4 Elektrik kompozit malzemeleri

Elektriksel ince filmler ve elektriksel kompozit malzemeler mükemmel dielektrik özelliklere sahiptir ve ince levha yalıtım malzemeleri sınıfına girer. Elektriksel filmler arasında polyester film ve poliimid film bulunur; bunlar ayrıca transformatörlerde tel yalıtımı ve ara katman yalıtımı olarak da kullanılabilir. Elektriksel kompozit malzeme, bir veya iki tarafı filmle yapıştırılmış elyaf malzemeden yapılmış bir kompozit üründür ve özellikle kuru transformatörlü folyo sargılı bobinlerde ara katman yalıtımı olarak kullanılabilir; düşük voltajlı bobinler genellikle kompozit malzemelerden yapılır. Reçine ile emprenye edildikten sonra ara katman yalıtımı olarak kullanılır. Yaygın olarak kullanılan kompozit malzemeler arasında DMD, GHG vb. bulunur.

DMD'nin tam adı polyester film polyester elyaf dokumasız yumuşak kompozit malzemedir ve önceden emprenye edilmiş reçine DMD ve önceden emprenye edilmemiş DMD olmak üzere ikiye ayrılır. D) Üretilen üç katmanlı yumuşak kompozit. DMD, mükemmel elektriksel yalıtım, ısı direnci ve mekanik mukavemetin yanı sıra mükemmel emprenye özelliklerine sahiptir. Önceden emprenye edilmemiş DMD, yağlı transformatörler için ara katman yalıtımı olarak kullanılabilir ve önceden emprenye edilmiş DMD, F sınıfı kuru tip transformatörlerdeki düşük voltajlı folyo sargılı bobinler için ara katman yalıtımı olarak kullanılabilir. Spesifik performans göstergeleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

GHG'nin tam adı, poliimid film önceden emdirilmiş H sınıfı reçine cam elyafı yumuşak kompozit malzemedir. Poliimid filmin (H) her iki tarafına yapıştırılmış cam elyafı kumaştan (G) yapılmış üç katmanlı yumuşak bir kompozit malzemedir. DMD ile karşılaştırıldığında daha iyi ısı direncine sahiptir ve H sınıfı izolasyonlu kuru tip transformatörlerin düşük voltajlı folyo sargılı bobinlerinin ara katman izolasyonunda kullanılabilir.

NHN'nin tam adı poliimid film poliaramid elyaf kağıt yumuşak kompozit malzemedir. NHN, şu anda en yüksek kalitede ince tabaka yalıtım malzemesidir; mükemmel ısı direnci, iyi dielektrik özellikleri, düşük su emme oranı ve mükemmel nem direncine sahiptir. H sınıfı yalıtım malzemesine aittir ve H sınıfı kuru tip transformatörlerin ara katman yalıtımında kullanılabilir. Spesifik performans parametreleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

4.5 Yalıtım kartonu

Yalıtım kartonu, saf kraft odun hamurundan üretilir ve yağ boşluğu ayırıcıları, yağ boşluğu destekleri, ayırıcılar, karton tüpler, oluklu mukavva, demir boyunduruk yalıtımı, klips yalıtımı ve pasta sargıları için uç yalıtım sargı basınç plakaları vb. için kullanılabilir. Yaygın kalınlıkları 1,0 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm'dir. Yalıtım kartonu, yoğunluğuna göre düşük yoğunluklu karton, orta yoğunluklu karton ve yüksek yoğunluklu karton olarak ayrılır. Düşük yoğunluklu karton genellikle T3 yumuşak karton olarak adlandırılır, yoğunluğu 0,75 g/cm³ ile 0,9 g/cm³ arasındadır, mukavemeti düşüktür ve genellikle bükülebilir parçalar veya ıslatıldıktan sonra gerdirilebilir parçalar yapmak için kullanılır, örneğin açılı halkalar, halka şeklindeki parçalar ve yumuşak kağıt tüpler oluşturmak gibi. Düşük yoğunluklu karton yüksek yağ emme oranına, iyi şekillendirilebilirliğe sahiptir, ancak mekanik özellikleri zayıftır; Orta yoğunluklu karton genellikle T1 karton olarak adlandırılır ve yoğunluğu 0,95 g/cm³ ile 1,15 g/cm³ arasındadır; destek yastığı vb. olarak kullanılır; yüksek yoğunluklu karton genellikle T4 karton olarak adlandırılır ve yoğunluğu 1,15 g/cm³ ile 1,3 g/cm³ arasındadır; yalıtım karton tüpü, yalıtım basınç plakası ve uç halkası olarak kullanılır. Yüksek gerilim bobini çok katmanlı kağıt tüplerinden oluşan yağ boşluklu karton ara parça yapısında, yalıtım performansını sağlarken malzeme tasarrufu sağlamak amacıyla karton destekler yerine oluklu karton da kullanılabilir.

4.6 Polipropilen film

Polipropilen film, polipropilen reçinesinin (PP) kalın bir tabaka halinde ekstrüzyonu ve tek yönde gerilmesiyle üretilir. 1) Yoğunluğu 0,92 g/cm³'tür. 2) İyi elektriksel özelliklere ve kimyasal kararlılığa sahiptir, bağıl dielektrik katsayısı 2 ila 2,2 arasındadır ve kırılma basıncı 150 MV/m'den büyüktür; 3) İyi mekanik özelliklere sahiptir ve çekme dayanımı 100 MPa'dan büyüktür; 4) 125 ℃'de uzun süre kullanılabilir ve E sınıfı izolasyona aittir; 5) Hidrofobiktir ve güçlü su emme özelliğine sahiptir ve yağlı transformatörlerin tel izolasyonunda kullanılabilir.

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